小鼠胚胎干细胞体外发育分化模型

胚胎干细胞 (Embryonicstemcell ,EScell)是多潜能性细胞 ,它在体外既可维持不分化而无限增殖 ,又能参与胚胎发育分化为各种类型细胞和组织而形成器官 ;小鼠ES细胞可供的数量大、在体外培养条件可进行精确调控、实验比较经济加上现代基因及其他生物操作等技术 ,因此小鼠ES细胞体外发育分化系统被广泛地作为模型系统加以利用。小鼠ES细胞体外发育分化研究为推动其他哺乳类动物以及人的ES细胞研究 ,从而将更好地进行细胞、组织工程实验为人类细胞组织和基因治疗服务创造了有利条件。本文将ES细胞体外发育分化情况加以概述 ,以便更好地开展ES细胞体外研究     

胚胎干细胞体外诱导分化

胚胎干细胞能在体外长期不断自我更新,具有高度分化潜能,可分化成胎儿和成体的几乎所有类型的细胞,如心肌细胞、神经细胞、上皮细胞、肝细胞、血细胞、胰岛细胞、脂肪细胞及生殖细胞等。在细胞治疗和组织器官替代治疗、发育生物学等的研究中将具有广阔的应用前景。目前已有多种胚胎干细胞体外定向诱导的报道。本文从体外诱导分化影响因素和几种主要诱导细胞类型进行分析和总结,为胚胎干细胞的诱导分化研究提供参考资料。     

胚胎干细胞体外分化的研究进展

从一个受精卵发育为完整机体的过程中,具有相同基因的未分化干细胞如何产生形态和 功能各异的许多细胞?这是数十年来生物学家所一直关注的细胞分化问题。随着生命科学研究的发展,现在普遍认为细胞分化是基因差异性表达的结果,完全取决于哪些基因被激活,在什么时间和空间被激活。哺乳动物胚胎体积小,又在子宫内发育,实验研究较困难。在八十年代初,从小鼠早期胚胎的内细胞团(inner cellmass)或桑椹胚分离建立了具发育全能性的胚胎干细胞(embryonic stem cell,简称ES细     

胚胎干细胞体外分化为造血干细胞

造血干细胞移植已成为治疗白血病、再生障碍性贫血、重症免疫缺陷征、地中海贫血、急性放射病、某些恶性实体瘤和淋巴瘤等造血及免疫系统功能障碍性疾病的成熟技术和重要手段,另外这一技术还被尝试用于治疗艾滋病,已取得积极的效果。但是由于移植需要配型相同的供体,并且过程复杂,使得造血干细胞移植因缺少配型相同的供体来源以及费用昂贵而不能被广泛应用。胚胎干细胞是一种能够在体外保持未分化状态并且能进行无限增殖的细胞,在适合条件下能够分化为体内各种类型的细胞,研究胚胎干细胞分化为造血干细胞,不仅可作为研究动物的早期造血发生的模型,而且可以增加造血干细胞的来源,还可以通过基因剔除、治疗性克隆等方法来解决移植排斥的问题,从而为造血干细胞移植的发展扫除了障碍,因此有着重要的研究价值和应用前景。现对胚胎干细胞体外分化为造血干细胞的诱导方法,诱导过程中的调控机制,并对胚胎干细胞分化为造血干细胞的存在问题和发展前景进行讨论。     

人类胚胎干细胞体外诱导分化为神经干细胞

人类胚胎干细胞是替代治疗充满希望的细胞来源. 描述了从人胚胎干细胞诱导分化出神经干细胞的方法. 将人胚胎干细胞系PKU1, PKU2在细菌培养皿中悬浮培养, 分化形成囊性拟胚体. 拟胚体接种至组织培养皿, 加入N2培养液和生长因子bFGF培养2周, 拟胚体贴壁、展开,中心出现灶状增生, 有突起的小细胞. 用机械方法取下此种细胞, 重新接种, 则细胞团悬浮生长,形成神经球. 培养10天后, 将神经球打散成单细胞接种, 该细胞贴壁生长旺盛. 免疫荧光检测显示为几乎100% 纯净的nestin阳性细胞. 将培养液中的生长因子撤除, 继续培养7~10天, 细胞分化为神经元, 该细胞呈现β-tubulin isotype_Ⅲ 阳性、GABA阳性、serotonin阳性、synaptophysin阳性. 在生长因子PDGF-AA诱导下, 细胞分化为星形胶质细胞, 其GFAP阳性; 或少突胶质细胞, 其O4阳性. 可见, 人类胚胎干细胞经上述方法培养可分化为典型神经干细胞, 表达神经干细胞特异的标志分子nestin、能自我更新、具有分化为神经系统三类主要细胞的能力.     

胚胎干细胞的体外诱导分化模型

胚胎干细胞是具有全能性及无限制的自我更新与分化能力的一类特殊的细胞群体 ,它能通过祖细胞为中介 ,分化为各种类型的体细胞 ,可重演体内干细胞的分化过程。自 80年代从小鼠囊胚的内细胞团分离到胚胎干细胞并建系到现在已建立了神经细胞、肌肉细胞、上皮细胞、造血细胞等体外分化体系。将胚胎干细胞体外分化成为可利用的分化模型 ,无论从组织结构、细胞及分子水平都体现了体内分化过程的体外重演 ,再加上胚胎干细胞系具有体系简单 ,影响因子少 ,可控制 ,便于研究等特点 ,因此可用于研究早期胚胎发育和细胞分化调控 ;可成为器官移植和修复…     

胚胎干细胞的诱导分化研究

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, 具有发育上的全能性. 近两年在ES细胞诱导分化方面的研究取得了一些突破性的进展, 其中, ES细胞向生殖细胞分化(2003年)以及首次克隆成功人ES细胞(2004年)先后被评为《科学》杂志当年度十大科学进展之一; 另外, 维持ES细胞不分化状态的关键基因(Nanog)及相关化合物(BIO)的发现, 其自身分化状态调控机理的深入研究, 以及向不同方向诱导分化和应用等的研究成果, 同样受人关注.     

胚胎干细胞体外分化心肌细胞的研究

胚胎干细胞是从动物胚胎内细胞团分离的具有全能性的细胞.研究证明分离的小鼠胚胎干细胞在体外可以分化成心肌细胞,这一发现为小鼠胚胎干细胞向各种特化心脏细胞(动脉样细胞、血管样细胞、窦样细胞、心室样细胞、蒲肯野氏样细胞)分化提供了依据,使基因功能的研究在体外成为可能.1998年末人类ES细胞的成功培养奠定了心脏细胞的再生性治疗的战略基础.主要综述了目前ES细胞体外分化心肌细胞的进程,讨论了此进程对心脏基因研究的促进作用.     

猕猴胚胎干细胞的诱导分化和凋亡

采用单层培养法研究维生素A酸(RA)、神经生长因子(NGF)、上皮生长因子(EGF)和碱性成纤维生长因子(bFGF)对猕猴胚胎干细胞系R366．4的诱导分化和凋亡的作用。结果表明：①不添加任何生长因子的条件下,细胞分化不定向,各种细胞所占的比例表现出明显的随机性;②添加单一生长因子能促进细胞的分化进程,并使某一类或某几类的分化细胞比例上升,RA和NGF均能促进神经样细胞的形成,EGF促进内皮样细胞的形成,bFGF提高成纤维样细胞的比例;③在分化的过程中伴有细胞早期和晚期凋亡的发生,RA和NGF可增加细胞凋亡的数量。这种由生长因子诱导的动物胚胎干细胞的分化可能存在种间差异。     

诱导胚胎干细胞心肌定向分化的方法及其机制

胚胎干细胞是具有分化为各种类型组织细胞潜能的全能干细胞,可在体外大量扩增,细胞因子、激素、诱导剂和细胞内转录因子等可诱导和调控胚胎干细胞进行心肌细胞定向分化．这将使干细胞移植治疗心肌损伤性疾病成为可能。该文介绍胚胎干细胞定向心肌分化的诱导因素及其机制的研究进展。     

Wnt3a诱导小鼠胚胎干细胞向心肌细胞分化的研究

目的：研究Wnt3a在诱导小鼠胚胎干细胞心肌细胞分化中的作用和原理。方法：设计不同浓度,不同成分的Wnt3a条件培养基对小鼠胚胎干细胞诱导分化,对分化细胞进行形态学鉴定,通过免疫细胞化学检测心肌肌钙蛋白-T（cTnT）的表达,通过RT．PCR检测肌球蛋白重链（ot．MHC）和肌球蛋白轻链（MLC．2v）的表达。结果：Wnt3a诱导小鼠胚胎干细胞分化为心肌样细胞,分化细胞具有自动收缩性,免疫细胞化学检测心肌肌钙蛋白．T（cTllT）表达阳性,RT．PCR检测肌球蛋白重链（d—MHC）和肌球蛋白轻链（MLC-2v）表达阳性。经典Wnt信号途径的抑制剂Frizzled一8／Fc,能够抑制Wnt3a的诱导分化作用。结论：Wnt3a通过经典Wnt信号途径诱导小鼠胚胎干细胞向心肌细胞分化。     

Adult and Embryonic Skeletal Muscle Microexplant Culture and Isolation of Skeletal Muscle Stem Cells

Cultured embryonic and adult skeletal muscle cells have a number of different uses. The micro-dissected explants technique described in this chapter is a robust and reliable method for isolating relatively large numbers of proliferative skeletal muscle cells from juvenile, adult or embryonic muscles as a source of skeletal muscle stem cells. The authors have used micro-dissected explant cultures to analyse the growth characteristics of skeletal muscle cells in wild-type and dystrophic muscles. Each of the components of tissue growth, namely cell survival, proliferation, senescence and differentiation can be analysed separately using the methods described here. The net effect of all components of growth can be established by means of measuring explant outgrowth rates. The micro-explant method can be used to establish primary cultures from a wide range of different muscle types and ages and, as described here, has been adapted by the authors to enable the isolation of embryonic skeletal muscle precursors.Uniquely, micro-explant cultures have been used to derive clonal (single cell origin) skeletal muscle stem cell (SMSc) lines which can be expanded and used for in vivo transplantation. In vivo transplanted SMSc behave as functional, tissue-specific, satellite cells which contribute to skeletal muscle fibre regeneration but which are also retained (in the satellite cell niche) as a small pool of undifferentiated stem cells which can be re-isolated into culture using the micro-explant method.Download video file.^{(90M, mov)}     

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。     

Epigenetic Reprogramming of Human Embryonic Stem Cells into Skeletal Muscle Cells and Generation of Contractile Myospheres

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Highlights? hESCs are resistant to MyoD-mediated myogenic conversion ? BAF60C is the limiting factor for activation of skeletal myogenesis in hESCs ? BAF60C instructs MyoD for activation of target genes in hESCs ? Epigenetically committed hESCs are suitable for generation of contractile myospheres     

NRSE/RE-1 dsRNA诱导小鼠胚胎干细胞分化为NSE阳性的神经元样细胞

应用电打孔的方法将化学合成的NRSE/RE-1d sRNA转染小鼠胚胎干细胞,在去除LIF的条件下,直接接种培养,观察其分化情况,并对分化结果进行相关检测.结果显示分化细胞呈明显的神经样改变,免疫荧光显示NSE阳性率为（82.3±8.1）%.说明通过转染NRSE/RE-1d sRNA能有效地诱导小鼠胚胎干细胞向神经元细胞分化.     

小鼠胚胎干细胞对黑色素瘤细胞体外生物学行为的影响

探讨体外共培养环境中小鼠胚胎干细胞对小鼠黑色素瘤B16细胞的影响。建立C57BL/6小鼠胚胎干细胞系,通过小鼠胚胎干细胞与肿瘤细胞体外共培养模型观察小鼠胚胎干细胞对肿瘤细胞的形态及生长行为的影响,MTT法与transwell小室法分别检测共培养后肿瘤细胞粘附性、迁移性及侵袭性的变化。共培养中小鼠胚胎干细胞能够侵入并推开小鼠黑色素瘤细胞形成自己的生长空间,与对照组比较共培养后肿瘤细胞的粘附性、迁移性及侵袭性均显著降低(P<0.05,P<0.01)。结果表明体外共培养体系中小鼠胚胎干细胞能够侵袭肿瘤细胞,并降低细胞粘附、迁移及侵袭相关恶性生物学行为。     

Occludin-deficient Embryonic Stem Cells Can Differentiate into Polarized Epithelial Cells Bearing Tight Junctions

Occludin is the only known integral membrane protein of tight junctions (TJs), and is now believed to be directly involved in the barrier and fence functions of TJs. Occludin-deficient embryonic stem (ES) cells were generated by targeted disruption of both alleles of the occludin gene. When these cells were subjected to suspension culture, they aggregated to form simple, and then cystic embryoid bodies (EBs) with the same time course as EB formation from wild-type ES cells. Immunofluorescence microscopy and ultrathin section electron microscopy revealed that polarized epithelial (visceral endoderm-like) cells were differentiated to delineate EBs not only from wild-type but also from occludin-deficient ES cells. Freeze fracture analyses indicated no significant differences in number or morphology of TJ strands between wild-type and occludin-deficient epithelial cells. Furthermore, zonula occludens (ZO)-1, a TJ-associated peripheral membrane protein, was still exclusively concentrated at TJ in occludin-deficient epithelial cells. In good agreement with these morphological observations, TJ in occludin-deficient epithelial cells functioned as a primary barrier to the diffusion of a low molecular mass tracer through the paracellular pathway. These findings indicate that there are as yet unidentified TJ integral membrane protein(s) which can form strand structures, recruit ZO-1, and function as a barrier without occludin.     

小鼠胚胎干细胞在单层粘附培养中向神经细胞的分化

目的 :探讨小鼠胚胎干 (ES)细胞在无血清培养基中以单层粘附培养方式向神经分化的方法。方法 :比较ES细胞在不同培养基中的生长情况 ,分析ES细胞在不同时间分化形成神经细胞的比例。结果 :( 1 )DMEM F1 2和Neurobasal B2 7的 1∶1混合培养基最适合ES的生长。 ( 2 )单层粘附的ES细胞表达神经细胞粘附分子 (NCAM)的比例随时间增长而增加 ,而nestin的表达先增加后下降。 ( 3)ES细胞可在两周分化为神经胶质及神经元 ,形成神经网络。结论 :小鼠ES细胞可在单层粘附培养中获得向神经的高效分化。