小鼠胚胎干细胞定向血管内皮和造血细胞分化体系的建立

目的:建立小鼠胚胎干细胞体外定向分化为血管内皮细胞和造血细胞的体系,并验证诱导后2种细胞的表面分子特征。方法:以小鼠胚胎成纤维细胞为饲养层,首先在无血清培养基StemPro中加入骨形态发生蛋白4(BMP4)、激活素A、碱性成纤维细胞生长因子(FGF-Basic)和血管内皮细胞生长因子(VEGF),诱导小鼠胚胎干细胞系R1/E 4 d后形成拟胚体;再将拟胚体消化后与OP9-DL1基质细胞共孵育,分别用干细胞因子(SCF)、VEGF和SCF、FLt3、白细胞介素3(IL-3)诱导向内皮和造血2个方向分化,并以CD31、CD45、CD144、Kit、CD201作为表面标志,流式检测诱导后细胞的表面分子特征和诱导效率;诱导10 d后免疫组化染色,进行内皮细胞的形态学鉴定。结果:诱导分化10 d后,免疫组化染色观察到多个内皮管状结构,流式检测CD31^+的内皮细胞比例为1.35%±0.05%,进一步分析CD31^+CD144^+CD45^-群体,有3.0%±0.2%的细胞表型为Kit^+CD201^+,提示该部分细胞可能是处于分化上游的内皮干祖细胞;CD45^+的造血细胞比例为35.0%±0.5%,其中0.35%±0.05%的细胞表达Kit和CD201,提示该部分细胞可能是处于分化上游的造血干祖细胞。结论:本研究将胚胎干细胞诱导为内皮细胞和造血细胞,并且能诱导出具有内皮、造血干祖细胞分子特征的细胞,可作为理想的体外诱导分化体系。     

从人胚胎干细胞畸胎瘤中有效获取间充质干细胞和神经前体细胞

通过人胚胎干细胞(human embryonic stem cells,hESC)体外分化方法和畸胎瘤形成可以分化获得多种成体细胞．但目前尚不清楚是否可以从hESCs畸胎瘤中分离某些特异性细胞．通过体外筛选方法,有效地从hESCs畸胎瘤中分离出神经前体细胞(neural progenitor cells,NPCs)和间充质干细胞(mesenchymal stem cells,MSCs)．这种hESCs畸胎瘤来源的NPCs和MSCs与体内神经前体细胞和间充质干细胞有着相似的分子标记和特性,并具有进一步的分化潜能——分别可以诱导成为神经元、神经胶质细胞、脂肪细胞和骨骼细胞等．根据人胚胎干细胞畸胎瘤中含有不同分化阶段的外胚层、中胚层和内胚层的组织或细胞,认为人胚胎干细胞畸胎瘤可以作为另一个细胞来源以获取多种(包括人胚胎干细胞体外分化难以得到的)各种前体/干细胞和终末分化细胞．     

小鼠胚胎干细胞来源的HPP-CFC体外和体内造血活性分析

小鼠的造血系统起源于胚胎发育7d的卵黄囊胚外中胚层,研究表明胚胎干细胞（Embryonic stem cells, ES cells）体外分化模型能够模拟卵黄囊造血的发生过程;此外,诱导ES细胞体外定向造血细胞分化对于建立治疗性克隆以治愈多种血液病具有重要的研究和应用价值。高增殖潜能集落形成细胞（High proliferative potential colonyforming cells, HPPCFC）是体外培养的最原始的多潜能造血前体细胞之一。本研究发现：小鼠ES细胞在体外分化5～14d形成的拟胚体中含有HPP-CFC。其再生潜能与胚胎期9d的卵黄囊来源的HPP-CFC相似,与骨髓来源则不同。RT-PCR分析表明：ES细胞来源的HPP-CFC表达与造血干细胞增殖相关的特异性转录因子和多种造血生长因子受体。但分化12d的拟胚体细胞和HPP-CFC集落细胞移植受致死剂量照射的小鼠不能产生典型的脾结节。因此,ES细胞来源的HPP-CFC在体外和体内造血活性的差异值得更深入地研究。     

巨核细胞生成调控相关细胞因子及其作用研究进展

造血干细胞分化生成巨核细胞是一个十分复杂的过程,包括造血干细胞动员及其向巨核系祖细胞分化,巨核系祖细胞增殖、分化生成未成熟巨核细胞,巨核细胞的成熟和血小板释放等过程。研究发现,造血干细胞动员及其向各系细胞分化的大部分过程都在一种称为"龛"的结构中进行,多种龛内信号分子参与了造血干细胞的动员和分化调控。该文对造血干细胞龛内参与造血干细胞动员和分化生成巨核细胞的几种重要细胞因子及其调控作用进行综述。     

人胚胎干细胞定向分化为神经前体细胞

采用单层贴壁分化的方法在无血清条件下诱导同源饲养层培养的人胚胎干细胞定向分化,得到了高比例的神经前体细胞(97.5±0.83)%(P<0.05)。这些神经前体细胞具有分化为神经元、星形胶质细胞和少突胶质细胞的能力。在长期的传代培养中发现,随着培养时间的延长,nestin阳性的神经前体细胞比例下降,同时发育能力也发生了变化。在传代培养的早期,神经前体细胞发育为神经元的比例很高,几乎没有胶质细胞分化出来。随着培养时间的延长,胶质细胞的比例逐渐上升。这与体内神经系统的发育过程非常相似。进一步研究发现具有bHLH(basic helix-loop-helix)结构域的转录因子neurogenein2(Ngn2)和Olig2可能在这一变化中起重要作用。因此,人胚胎干细胞来源的神经前体细胞能够模拟体内神经发育的模式,为在体外研究人的神经发育和再生医学奠定了基础。     

人胚胎干细胞定向分化为神经前体细胞

采用单层贴壁分化的方法在无血清条件下诱导同源饲养层培养的人胚胎干细胞定向分化，得到了高比例的神经前体细胞（97.5±0.83)%（P＜0.05)。这些神经前体细胞具有分化为神经元、星形胶质细胞和少突胶质细胞的能力。在长期的传代培养中发现，随着培养时间的延长，nestin阳性的神经前体细胞比例下降，同时发育能力也发生了变化。在传代培养的早期，神经前体细胞发育为神经元的比例很高，几乎没有胶质细胞分化出来。随着培养时间的延长，胶质细胞的比例逐渐上升。这与体内神经系统的发育过程非常相似。进一步研究发现具有bHLH (basic helix-loop-helix) 结构域的转录因子neurogenein2(Ngn2) 和Olig2可能在这一变化中起重要作用。因此，人胚胎干细胞来源的神经前体细胞能够模拟体内神经发育的模式，为在体外研究人的神经发育和再生医学奠定了基础。     

胚胎干细胞向心肌细胞分化过程中能量代谢变化的研究

目的：定向诱导人胚胎干细胞分化为心肌细胞，对分化过程中胚胎干细胞、心肌祖细胞和心肌细胞糖酵解能力和线粒体氧化磷酸化能力进行实时定量检测，探索分化过程中细胞能量代谢表型的转换机制.方法：用GSK3抑制剂CHIR99021和Wnt信号通路小分子抑制剂IWP2的方法定向分化人胚胎干细胞为心肌祖细胞和心肌细胞；细胞免疫荧光检测人胚胎干细胞标志物，流式细胞术检测人心肌祖细胞和心肌细胞标志物；应用细胞外流量分析（Extracellular Flux Analysis）方法检测人胚胎干细胞、心肌祖细胞和心肌细胞能量代谢情况.结果：人胚胎干细胞干性保持稳定，均表达Nanog、OCT4、SOX2细胞标志物；在向心肌分化过程中，第7d心肌祖细胞标志物Isl1表达99%以上，分化第15d心肌细胞标志物cTnT表达83%以上；人胚胎干细胞糖酵解代谢能力最强，心肌细胞线粒体功能最强，心肌祖细胞处于两种代谢方式的过度阶段.结论：在人胚胎干细胞向心肌细胞分化的过程中，细胞糖酵解能力逐渐减弱，线粒体氧化磷酸化能力逐渐增强，细胞的能量代谢类型发生转变.     

问充质干细胞体外调控骨髓造血前体细胞向单核系分化

研究间充质干细胞(MSC)能否在体外调控造血.体外分离培养人骨髓来源的MSC,RT-PCR检测其造血生长因子的表达,并以其为饲养层细胞,接种骨髓单个核细胞(MNC),观察生长情况,并通过形态学观察和流式细胞术分析,鉴定细胞来源和分化方向.结果显示,MSC构成性表达SCF、Flt3L和M-CSF,不表达G-CSF和GM-CSF,在骨髓MNC和MSC共培养体系中,大约2周左右可以看到大量的圆形细胞粘附在梭型MSC上生长,细胞胞体为圆形,胞浆较丰富,胞核为圆形、半月型或肾型,部分细胞呈典型的单核细胞形态,流式细胞术分析该类细胞表达CD14,不表达CD15、CD41、glycophorin A、CD5和CD19.表明不需要添加外源性造血生长因子,间充质干细胞能在体外调控骨髓造血前体细胞向单核系分化,其定向分化可能与MSC分泌造血生长因子及MSC与造血细胞间相互作用有关.     

人多能干细胞分化为巨核细胞和血小板高效功能筛选模型的建立

人多能干细胞具有分化为包括巨核细胞在内的多种成熟血细胞的能力,诱导人多能干细胞高效分化产生功能性血小板,为解决临床上血小板来源不足提供了潜在的新来源.建立高效的功能筛选平台,寻找调控巨核分化和血小板产生的关键基因和作用机制,有助于实现体外高效和大规模产生血小板.利用脐带血CD34+细胞巨核分化和血小板产生体系以及转录组测序鉴定了调控巨核细胞分化的关键信号通路和基因.利用小鼠(Mus musculus)mAGM-S3基质细胞共培养策略,建立了人多能干细胞高效产生功能性血小板颗粒的模型.利用此模型,对候选的基因进行了功能筛选.结果表明,转录因子RUNX1和ERG显著促进人多能干细胞分化为巨核细胞和血小板.本研究建立的筛选平台可用于揭示人多能干细胞巨核分化和血小板发生的机制.同时,鉴定的转录因子可作为重要的编程因子用于规模化血小板的生产.     

诱导小鼠胚胎干细胞在体外分化为骨骼肌细胞的实验研究

小鼠胚胎干细胞是从胚泡未分化的内部细胞团中得到的干细胞,它在体外培养的环境中具有无限增殖、自我更新以及多向分化的特性。将小鼠胚胎干细胞在体外诱导分化为肌肉细胞,并且利用这些分化得来的肌肉细胞治疗肌肉退行性疾病,是干细胞研究领域的热点。该实验的目的在于筛选小鼠胚胎干细胞向骨骼肌细胞定向分化的实验条件,有效地将体外单层贴壁培养的小鼠胚胎干细胞诱导分化成骨骼肌细胞。最终发现,10-8mol/L维甲酸(retinoid acid,RA)+0.5%二甲基亚砜(dimethyl sulfoxide,DMSO)组诱导小鼠胚胎干细胞在体外分化成骨骼肌前体细胞的效率最高,分化得到的骨骼肌前体细胞经进一步纯化,能分化为多核的肌管。该实验为治疗肌肉退行性疾病提供了细胞来源,也为研究小鼠胚胎干细胞分化为骨骼肌细胞的机制提供了有利的条件。     

组蛋白去乙酰化酶抑制剂调控干细胞分化与体细胞重编程的研究进展

表观遗传调控,如组蛋白乙酰化修饰,是决定干细胞分化方向的重要机制。组蛋白去乙酰化酶抑制剂(HDACi)通过影响不同亚类的组蛋白去乙酰化酶(HDAC)活性,提高组蛋白乙酰化水平,调控基因表达,从而影响胚胎干细胞自我更新,以及沿神经元、心肌和造血等细胞谱系的定向分化。HDACi类小分子化合物在体细胞重编程中也有广泛的应用,可替代致癌因子c-Myc和Klf4,促进体细胞克隆。研究显示,HDACi的效应与药物剂量、细胞类型和细胞分化状态密切相关。本文主要阐述了HDACi在干细胞分化和体细胞重编程中的应用进展,并对所涉及的分子通路进行讨论,有助于揭示干细胞定向分化的关键分子机制,优化干细胞定向分化诱导策略,对干细胞诱导分化具有重要的理论和实用价值。     

胚胎干细胞向肝实质细胞体外定向诱导分化过程中的肝卵圆细胞

如果肝脏严重受损致使肝细胞大部分坏死,或由于某些原因 ( 肝毒性物质、致癌物质的作用 ) 抑制残存肝细胞增殖时,肝内前体／干细胞———肝卵圆细胞便被激活并分化生成肝细胞和胆管细胞等以参与肝修复 . 基于此理论,人们建立了啮齿类动物肝卵圆细胞诱导实验模型 . 但显然上述模型不适用于人类,所以有必要开发一种适用于人类的、高效的肝卵圆细胞的新诱导模型 . 选用小鼠胚胎干细胞,转成拟胚体分化 3 天后分组,诱导组添加肝细胞生长因子 (HGF) 、表皮生长因子 (EGF) 作定向诱导分化 . 其间用免疫细胞化学 (ICC) 检测肝卵圆细胞标志物 A6 等的表达,用流式细胞仪筛选肝卵圆细胞并行 RT-PCR 、透射电镜检测 . 所筛选的肝卵圆细胞进一步体外培养并进行 ICC 和 RT-PCR ,检测其分化生成成熟的肝细胞和胆管细胞的能力 . 研究证实胚胎干细胞体外定向诱导生成肝实质细胞的过程中,存在着有双向分化能力的肝卵圆细胞这个中间分化阶段 . 诱导组肝卵圆细胞分化率均显著地高于对照组,最高时可达 6.11% 左右 . HGF 和 EGF 能显著性诱导胚胎干细胞源性卵圆细胞的生成 . 流式细胞仪筛选 Sca-1+/CD34+ 细胞占总细胞数的 4.59% ,其中 A6 阳性肝卵圆细胞占 90.81% 左右 . 使用流式细胞仪可获得高富集的 A6+/Sca-1+/CD34+ 肝卵圆细胞 . 提供了一种可适用于人类的肝卵圆细胞的新诱导模型 .     

人胎盘间充质干细胞对脐血CD34~+细胞迁移作用的影响

人胎盘作为间充质干细胞的新来源在调控造血干/祖细胞(CD34+细胞)发育与分化方面具有重要作用,但其在移植中是否对CD34+细胞迁移起作用尚不清楚.为此,本研究通过胰酶消化法和密度梯度离心法,单克隆筛选培养出人胎盘来源间充质干细胞,RT-PCR检测其与造血和趋化相关的细胞因子和黏附分子的表达;进一步利用transwell体系检测其对脐血CD34+细胞的迁移作用.结果表明,PDMSCs呈现典型的成纤维样细胞,表达间充质干细胞相关表面抗原CD73,CD90和CD105,不表达造血及内皮细胞表面抗原CD34,CD45,CD31等,PDMSCs具有诱导成脂肪、成骨和成软骨的能力.RT-PCR检测结果显示,PDMSCs表达IL-6,LIF,G-CSF,GM-CSF,M-CSF,FL,SCF,SDF-1,VEGF等多种造血与趋化因子,Integrinβ1,Integrinα5,ICAM-1,ICAM-2,ICAM-3,VCAM-1等多种黏附分子;将PDMSCs按照不同密度接种在transwell体系,4h后脐血CD34+细胞迁移率随着PDMSCs的密度增加而增加;在PDMSCs与SDF-1对CD34+细胞的趋化迁移比较实...     

干细胞定向分化的基础和临床应用研究

胚胎干细胞具有多向性分化的潜能,可以分化成为内、中、外三个胚层的所有细胞,存在于组织器官中的成体干细胞（包括心脏等的前体细胞）也能分化成为某些细胞,用来修复、补充体内受损、死亡的细胞.目前干细胞研究的重点是：干细胞未分化和多向性机制的基础研究;干细胞向特定细胞群体分化的调控和分化细胞的应用研究,而后者是连接基础研究和临床研究的必经之路.干细胞的基础和临床应用研究不但可以了解正常的胚胎发育过程,而且利用掌握的知识通过体外诱导或体内激活的方法针对性地治疗某些疾病.目前我们的研究集中在神经细胞（包括视网膜细胞和内耳前体细胞）、脂肪细胞和心肌细胞定向分化的分子机理,并通过疾病动物模型验证这些定向分化的细胞的功能.希望通过建立人胚胎干细胞以及成体干细胞向外胚层的特种神经元（包括前脑神经上皮细胞、GABA和胆碱能神经元、视觉细胞、听觉细胞、多巴胺能神经元）和中胚层的脂肪细胞、骨细胞以及心肌细胞定向分化的模型,继而采用蛋白质组学和基因组学最新技术分析这些建立的模型,研究相关因子通过哪条信号传导通路导致这些细胞的定向分化或者通过改变哪个目的基因的表达,或改变目的蛋白的修饰导致干细胞定向成神经细胞、脂肪细胞和心肌细胞;研究成年脑内源性干细胞定向诱导成这些功能性神经元的机理,并进行比较研究.用Lentivirus转染干细胞高表达、或用RNA干扰抑制上述研究得到的目的基因,在细胞模型和动物体内验证这些信号通路和目的基因在干细胞定向分化中的作用.     

Sox10和Olig2加速人源性诱导多能干细胞向少突胶质前体细胞分化

少突胶质细胞(OLs)有望用于治疗多发性硬化和先天性脑瘫等脱髓鞘疾病.近年来,一些研究者利用人的胚胎干细胞和神经干细胞作为起始细胞来获得少突胶质细胞前体细胞(OPCs).然而,神经干细胞的应用受到其来源的限制;现有的将胚胎干细胞分化为OPCs的方法耗时较长.因此,本研究探讨了一种通过在人诱导多能干细胞中过表达两个转录因子(Sox10和Olig2),从而有效获得OPCs的方法.通过这种方法,可以在14天内获得PDGFRα阳性的OPCs,并在56天内获得O4阳性的OPCs.获得的OPCs在和大鼠(Rattusnorvegicus)皮质神经元共培养时能分化为成熟的少突胶质细胞并包裹轴突形成髓鞘.该研究结果在自体细胞移植领域中具有一定的应用潜力.     

胚胎干细胞向造血干/祖细胞定向诱导分化的研究进展

胚胎干细胞(embryonic stem cell,ES细胞)是指由胚胎内细胞团(inner cell mass,ICM)细胞经体外抑制培养而筛选得到的细胞,具有无限增殖潜能,在体外可以向造血细胞分化,有可能为造血干细胞移植和血细胞输注开辟新的来源．此外,ES细胞向造血干/祖细胞的定向诱导分化也为阐明哺乳动物造血发育的细胞和分子机制提供了良好的体外模型．对ES细胞向造血干/祖细胞定向分化的研究进展进行了综述．     

间充质干细胞体外调控骨髓造血前体细胞向单核系分化

研究间充质干细胞(MSC)能否在体外调控造血。体外分离培养人骨髓来源的MSC,RT-PCR检测其造血生长因子的表达,并以其为饲养层细胞,接种骨髓单个核细胞(MNC),观察生长情况,并通过形态学观察和流式细胞术分析,鉴定细胞来源和分化方向。结果显示,MSC构成性表达SCF、Flt3L和M-CSF,不表达C-CSF和GM-CSF,在骨髓MNC和MSC共培养体系中,大约2周左右可以看到大量的圆形细胞粘附在梭型MSC上生长,细胞胞体为圆形,胞浆较丰富,胞核为圆形、半月型或肾型,部分细胞呈典型的单核细胞形态,流式细胞术分析该类细胞表达CDl4,不表达CDl5、CD41、glycophorin A、CD5和CDl9。表明不需要添加外源性造血生长因子,间充质干细胞能在体外调控骨髓造血前体细胞向单核系分化,其定向分化可能与MSC分泌造血生长因子及MSC与造血细胞间相互作用有关。     

脐带血造血干细胞治疗糖尿病的研究进展

脐带血造血干细胞具有极强的自我更新和多向分化潜能,为治疗糖尿病开辟了新的途径,造血干细胞在生成胰岛素分泌细胞前需要经过诱导分化、细胞选择和细胞成熟三个阶段。目前,脐带血造血干细胞在治疗糖尿病中已取得一定进展,将造血干细胞定向分化为胰岛β细胞成为了治疗的关键。本文通过对脐带血的特征、造血干细胞的制备和移植、糖尿病的治疗以及脐带血造血干细胞移植的利与弊等方面进行的归纳总结,分析脐带血造血干细胞在治疗糖尿病方面的进展和应用前景。     

胎肝中肝干细胞的免疫组织化学研究

目的采用免疫组织化学方法显示不同时期人胚胎肝脏的干细胞,分析肝干细胞的形态与分布特点及发育过程中干细胞在肝脏中的迁徙,探讨肝脏的发生发育及肝内干细胞的来源。方法不同发育时期胎儿肝脏,取材、固定、制成石蜡切片,ABC法检测肝干细胞特异性的表面标记物CD34、CK19、C-11和OV6。结果胎肝内汇管区周边界板处有卵圆样细胞表达CD34、C-11、CK19和OV6,阳性细胞紧密排列成管,呈鞘样包绕着早期汇管区,部分包绕着初级汇管区,随着次级汇管区的成熟,卵圆样干细胞逐渐局限于赫令氏管周围;此外,胚胎发育的不同阶段均可见CD34、OV6阳性的单核样细胞分散在肝索、肝血窦之内,多见于汇管区的问充质组织之内,肝血管内鲜见。结论胚胎发育早期汇管区周边界板处含有丰富的干细胞,可能是肝脏发育的起点,这些干细胞逐渐分化为胆管上皮样细胞,然后分化为肝细胞和胆管上皮细胞;造血干细胞是肝内的另一干细胞来源,造血干细胞在肝内受到诱导作用分化为小部分的肝实质细胞。     

人脐带间充质干细胞作为维持人胚胎干细胞生长饲养层细胞的研究

目的寻找可以维持人胚胎干细胞未分化生长的人源性细胞作为饲养层细胞,从而解决使用鼠源性细胞作为饲养层带来的安全问题。方法尝试以人脐带间充质干细胞作为饲养层细胞来培养人胚胎干细胞,检验其是否可以维持人胚胎干细胞的未分化生长状态。用胶原酶消化法分离人脐带间充质干细胞,光镜下观察细胞形态;流式细胞仪检测其表面标志;诱导人脐带间充质干细胞向成骨细胞和脂肪细胞进行分化。将人胚胎干细胞系H1接种于丝裂霉素C灭活后的人脐带间充质干细胞上,每隔5d进行一次传代。培养20代后,对人胚胎干细胞特性进行相关检测,包括细胞形态、碱性磷酸酶染色、相关多能性基因的表达、分化能力。结果从人脐带中分离出的间充质干细胞为梭形,呈平行排列生长或漩涡状生长;细胞高表达CD44、CD29、CD73、CD105、CD90、CD86、CD147、CD117,不表达CD14、CD38、CD133、CD34、CD45、HLA-DR;具有分化成脂肪细胞和成骨细胞的潜能。人胚胎干细胞在人脐带间充质干细胞饲养层上培养20代后,继续保持人胚胎干细胞的典型形态,碱性磷酸酶染色为阳性,免疫荧光染色显示OCT4、Nanog、SSEA4、TRA-1-81、TRA-1-60的表达为阳性,SSEA1表达为阴性,体外悬浮培养可以形成拟胚体。结论人脐带间充质干细胞可以作为人胚胎干细胞的饲养层细胞,支持其生长,并维持其未分化生长状态。