胚胎干细胞及诱导多能干细胞向心肌细胞分化和调控的研究进展

胚胎干细胞（embryonic stem cells,ESCs）具有自我更新、无限增殖和多向分化的特性,包括分化成心脏组织的多种类型细胞。经体细胞重编程产生的诱导多能干细胞（induced pluripotent stem cells,iPS）也被证明有类似胚胎干细胞的特性。但这些多能干细胞向心肌细胞自发分化的效率非常低,因此,如何有效地诱导这些多能干细胞向心肌细胞的定向分化对深入认识心肌发生发育的关键调控机制和实现其在药物发现和再生医学,如心肌梗塞、心力衰竭的细胞治疗以及心肌组织工程中的应用均具有非常重要的意义。该文重点综述了近年来胚胎干细胞及诱导多能干细胞向心肌细胞分化和调控的研究进展,并探讨了这一研究领域亟待解决的关键问题和这些多能干细胞的应用前景。     

microRNA在胚胎干细胞中的表达及作用

摘要: 胚胎干细胞是一类具有自我更新能力和多向分化潜能的细胞, 其自我更新和多向分化过程都在遗传和表观遗传的严格调控下进行的。越来越多的研究表明microRNA 也在这一过程中发挥重要的作用。microRNA是一类内源性的非编码RNA, 能够通过与靶mRNA特异性的结合而导致靶mRNA降解或抑制其翻译, 从而对基因进行转录后调控。文章就microRNA在胚胎干细胞中的表达及其作用的研究进展做一综述。主要讨论一些在胚胎干细胞中特异性表达的microRNA, 以及这些microRNA 对胚胎干细胞自我更新和未分化状态的维持和继续分化增殖的调控作用。     

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。     

组蛋白去甲基化酶1在干细胞增殖与分化中的调控作用

表观遗传学在干细胞的分化与成熟过程中扮演着重要的角色。其中发现组蛋白去甲基化酶1（LSD1）可以动态地调节组蛋白的甲基化状态,进而调控基因转录的激活和抑制以及X染色体失活等过程,LSD1在肿瘤干细胞、胚胎干细胞、神经干细胞及诱导多能干细胞中均有表达,并影响这些干细胞的增殖和分化过程。就LSD1在干细胞增殖与分化中的调控作用的研究进展进行综述。     

干细胞中的DNA甲基化

DNA甲基化是表观遗传机制中一种重要的调控方式,它通过调控基因的表达影响一系列的生物学过程。干细胞作为具有自我更新、高度增殖和多向分化潜能的细胞群体,其分化和再生过程必然受到精确的表观调控。DNA甲基化在干细胞的维持、分化调控等方面都发挥着重要作用。现对胚胎干细胞、多能干细胞以及成体干细胞中DNA甲基化及羟甲基化的最新研究进展进行简要综述,回顾并展望DNA甲基化在干细胞中的潜在生物学功能及调控机制,同时为未来在临床诊断治疗及药物研发等方面提供一定的参考。     

MicroRNA调控造血干细胞发育

造血干细胞是目前研究最为深入的成体干细胞,是极富应用前景的研究领域,然而其维持自我更新以及多向分化潜能的分子机制尚不明.MicroRNA (miRNA)是一类崭新的调控性非编码小分子RNA,在监控生物体个体发育和细胞增殖、分化进程中起着重要作用.miRNA参与包括胚胎干细胞和多种成体干细胞的发育进程,人类造血干细胞及其发育过程中也存在特征性miRNA表达谱,参与调控造血干细胞发育进程,以miRNA为分子靶点的防治造血功能低下疾患的研究具有广阔的应用前景.     

表观遗传修饰与干细胞分化调控

干细胞具有自我更新和多种分化潜能的特性。干细胞向分化细胞的转变涉及到基因表达模式的改变,与自我更新有关的基因关闭．与细胞特化有关的基因激活。表观遗传调控机制,包括DNA甲基化、组蛋白修饰和微RNA（microRNA）介导的基因调控,在多个层面上控制发育过程中基因表达。近年研究表明,动态的表观遗传调控机制在干细胞自我更新和分化中起关键作用。     

Notch信号通路与生殖干细胞研究进展

Notch信号通路是一个在进化中高度保守的信号通道,具有调控细胞增殖、分化及凋亡的作用。近年来,随着研究的不断深入,发现Notch信号通路与生殖干细胞的增殖分化及干细胞微环境的作用机理密切关联,Notch信号通路在生殖系统发育及疾病治疗中的作用机制逐渐引起人们的广泛关注。该文综合论述了Notch信号通路的生理特性及功能,重点阐述Notch信号通路在精原干细胞、卵巢生殖干细胞及生殖干细胞微环境系统中的调控机制。     

Fbxw7在干细胞维持中的作用

干细胞拥有独特的细胞周期状态,具有自我更新和多向分化的潜能。干细胞一般分为成体干细胞、胚胎干细胞和诱导多功能干细胞三大类。成体干细胞一般处于静止状态,在需要增殖的情况下,可以转换到增殖状态。然而,胚胎干细胞和诱导多功能干细胞会一直保持快速增殖的状态,直到出现分化诱导,中止细胞周期进程。揭示干细胞细胞周期的调控机制,能帮助我们更好地了解干细胞自我更新和分化之间的调控。目前已经鉴定出许多细胞因子及小分子化合物能促进干细胞增殖,但相关的负调控因子却了解不多。Fbxw7(F-box and WD40 repeat domaincontaining 7)作为一种泛素连接酶,能负向调控造血干细胞、神经干细胞、胚胎干细胞、精原干细胞以及肿瘤干细胞等的细胞周期进程,尤其是在调控成体干细胞的静止、增殖和分化方面有重要作用。     

人胚胎干细胞定向中胚层细胞分化的miRNA-mRNA网络调控

胚胎来源的中胚层细胞可以分化为心血管、血液和肌肉组织等多种类型细胞,而应用人胚胎干细胞分化为中胚层细胞的体外模型可为研究中胚层及其衍生的细胞谱系的分子调控机制提供重要手段.miRNA调控基因的表达通过多条信号通路参与中胚层细胞分化,但其调控机制虽有相关研究却并未完全阐明,特别是从整体水平上探索基因与非编码RNA表达变化...     

微小RNA调控牙髓干细胞的研究进展

牙髓干细胞(dental pulp stem cells,DPSCs)是一类具有自我更新能力和多向分化潜能的干细胞,具备优良的干细胞特性,其作为种子细胞在再生医学和组织工程的研究中具有特殊的转化研究价值,经诱导可分化为不同种类的细胞,包括成骨向分化,成脂向分化,成软骨向分化等。随着表观遗传学的深入研究,研究人员发现非编码微小RNA(micro RNA,mi RNA)在调节生命活动的各个环节中发挥着重要的作用。本研究主要对mi RNA参与调节DPSCs的增殖、迁移、多向分化能力的研究进展进行综述。     

干细胞命运决定的分子调控网络

来源于囊胚期胚胎内细胞团的胚胎干细胞具有独特的生物学特性,包括无限自我更新的能力以及分化为内胚层、中胚层和外胚层各种细胞的潜能.阐明胚胎干细胞全能性维持以及向各种特定细胞分化的分子机制,不仅有助于我们了解胚胎发育过程,而且将促进胚胎干细胞尽早应用于疾病治疗.本文主要就干细胞的一种命运决定过程,维持胚胎干细胞全能性或失去全能性开始分化,结合最新的研究进展讨论该过程中的分子调控网络,包括信号转导通路、表达调控网络以及表观遗传调控.     

长链非编码RNA与细胞多向分化

本文重点概述LncRNA参与细胞分化的相关机制,列举了LncRNA在不同细胞系中参与调控的各种作用方式,如LncRNA参与维持胚胎干细胞多潜能状态、胚胎干细胞分化、神经细胞分化、肌肉分化、表皮细胞分化、成骨细胞分化、脂肪生成的机制等.     

人胚胎干细胞建株与维持培养条件的优化

人胚胎干细胞(human embryonic stem cell,hESCs)是早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞,它具有无限增殖、自我更新和全能分化的特性。无论在体内还是体外环境,人胚胎干细胞都能分化为机体几乎所有类型的细胞。基于其全能分化性,胚胎干细胞成为治疗各种退行性疾病的理想细胞来源。然而,在目前培养条件下所建立的胚胎干细胞株,仍然存在动物源性物质潜在污染的问题。因此,更优化的建株及培养条件十分重要。     

调控Muller细胞去分化为视网膜前体细胞的信号通路

在视网膜中,Muller细胞被视为具有干细胞特性及再生修复能力,刺激内源性干细胞活化增殖并向视网膜前体细胞去分化,或许是治疗视网膜疾病的重要策略之一。然而,在高等哺乳动物视网膜中,Muller细胞自发去分化的能力极为有限。近年来研究发现,某些生长因子、转录因子及细胞外基质能通过一系列信号通路促进视网膜Muller细胞的去分化及再生修复。阐明这些信号通路的调控机制将对利用内源性干细胞治疗视网膜疾病有极大的帮助。     

MicroRNA对胚胎干细胞的多能性网络调控

胚胎干细胞(Embryonic stem cells, ESCs)是一类能够无限增殖和诱导分化为多种类型细胞的干细胞。MicroRNA(miRNA)是一类内源性具有调控基因表达功能的非编码RNA, 在ESCs增殖和分化过程中起重要作用。MiRNA可以通过对ESCs多能性网络中的转录因子、细胞周期、表观遗传学、信号转导等方面调控, 促使ESCs维持多能性状态。文章重点综述了miRNA的生成过程、调控ESCs多能性的主要miRNA家族以及miRNA对ESCs多能性网络调控作用等内容。     

Notch信号通路对成体干细胞分化的影响

干细胞是一类具有多种分化潜能的细胞,在不同的环境条件下,可以分化成需要的其他功能性细胞。干细胞的增殖和分化对人体起着关键作用,无论是正常新陈代谢还是再生医学治疗都离不开干细胞。干细胞按所处的发育阶段,可以分为胚胎干细胞、成体干细胞,干细胞的增殖、分化受到多条信号通路的调控。本文主要讨论Notch信号通路对不同种类的成体干细胞,包括造血干细胞、间充质干细胞、肿瘤干细胞等的分化影响,展望干细胞在医学应用中的前途,对再生医学的研究和应用具有一定的参考作用。     

Zfx基因与干细胞自我更新

干细胞具有自我更新保持不分化状态的特性,不同的干细胞具有不同的自我更新机制. Zfx基因(zinc fin ger-X gene)在部分胚胎干细胞和造血干细胞中高表达,该基因高表达有利于胚胎干细胞和造血干细胞自我更新; Zfx基因表达不足或缺乏的胚胎干细胞和造血干细胞自我更新的能力下降,细胞凋亡明显增加.在胚胎干细胞和造血干细胞中发现一些Zfx基因直接调控的靶基因,Zfx 基因可能是控制各种干细胞自我更新的共同的分子机制. Zfx基因表达不足不影响胚胎干细胞和造血干细胞的分化,缺乏 Zfx基因的胚胎干细胞和造血干细胞能够正常分化为各自的功能细胞.     

通过模拟胚胎微环境逆转肿瘤的研究进展

肿瘤的发生和发展源于一小部分具有自我更新能力的肿瘤干细胞。胚胎干细胞也具有自我更新和多向分化的特性。胚胎干细胞特异的基质微环境能够提供干细胞正常生长的调控分子,在细胞不断更新的情况下,使增殖和分化达到平衡。受胚胎干细胞调节的基质或胚胎微环境作用于肿瘤细胞,可以使肿瘤细胞获得更多的分化表型,显著降低其恶性程度,抑制肿瘤细胞的侵袭行为。进一步的分子机制研究发现,在肿瘤细胞中高表达的Nodal蛋白会抑制肿瘤细胞分化,而胚胎干细胞分泌的糖基化Lefty蛋白可以负反馈调节Nodal蛋白的作用,从而降低肿瘤细胞的恶性程度。利用组织工程来模拟胚胎干细胞微环境,保留Lefty蛋白,从而逆转肿瘤的方法具有广阔的前景。     

LincRNA1230抑制小鼠胚胎干细胞向神经前体细胞分化

胚胎干细胞是一类具有多向分化潜能的细胞.胚胎干细胞可以模拟体内发育过程,在无外界信号分子刺激的情况下,自发向神经前体细胞分化.有研究表明,这一体外发育过程受神经分化相关转录因子和表观遗传修饰的共同调控,然而该过程中的分子机制尚不清楚.本研究发现长链非编码RNA1230(LincRNA1230)参与了小鼠(Mus musculus)胚胎干细胞向神经前体细胞的分化过程.在小鼠的胚胎干细胞中过表达LincRNA1230可以显著抑制其神经分化效率;反之,干扰LincRNA1230可以提高分化效率.进一步研究表明,LincRNA1230通过结合Wdr5,降低神经分化相关基因启动子区H3K4me3的修饰水平,从而抑制相关基因的表达活性.这些发现揭示了LincRNA1230在小鼠胚胎干细胞神经分化过程中的重要作用.