细胞融合致体细胞重编程机制研究进展

已分化的体细胞能够通过重编程转化回多能干细胞,在细胞移植、疾病细胞模型的制备以及药物筛选等领域具有重要意义。通过干细胞和体细胞的细胞融合,可使体细胞重编程。细胞融合致体细胞重编程速度快、效率高,是一种研究重编程机制的重要手段。对细胞融合致体细胞重编程的机制作一综述。     

哺乳动物DNA甲基化及其在体细胞诱导重编程中的作用

诱导多能干细胞(Induced pluripotent stem cell, iPS)技术提供了将终末分化的细胞逆转为多潜能干细胞的可能, 在干细胞基础理论研究和再生医学中具有重要意义。然而, 目前体细胞诱导重编程方法效率极低, 常发生不完全的重编程。研究表明, 在不完全重编程的细胞中存在体细胞的表观遗传记忆, 而DNA甲基化作为相对长期和稳定的表观遗传修饰, 是影响重编程效率和iPS细胞分化能力的重要因素之一。哺乳动物DNA甲基化是指胞嘧啶第五位碳原子上的甲基化修饰, 常发生于CpG位点。DNA甲基化能够调节体细胞特异基因和多能性基因的表达, 因此其在哺乳动物基因调控、胚胎发育和细胞重编程过程中发挥着重要作用。此外, 异常DNA甲基化可能导致iPS细胞基因印记的异常和X染色体的失活。文章重点围绕DNA甲基化的机制、分布特点、及其在体细胞诱导重编程中的作用进行了综述。     

体细胞重编程研究进展

多细胞生物个体的分化细胞均通过一系列动态调控机制维持其稳态,不同类型分化细胞之间的转化在自然条件下不会自发发生.通过实验手段可以逆转细胞分化的进程使之改变状态,从一种基因表达谱转换成另一套表达谱,从而实现细胞类型的转化也即重编程.目前已知可以通过4种不同途径,即核移植、细胞融合、胞质孵育及诱导多能干细胞,将终末分化的体细胞重编程为类胚胎干细胞的多能性干细胞状态,而后者具有发育成为动物个体所有细胞的能力.由于细胞重编程的过程能够将细胞命运逆转成为具有再生能力干细胞的状态,因此,这一领域的系列发现为再生医学、疾病个体化治疗及药物筛选提供了巨大的前景.     

体细胞重编程逆转为干细胞的研究进展

目前细胞和发育生物学上的研究成果为生物医学研究提供了广泛的前景.将完全分化的细胞重编程,不经过胚胎逆转为多能干细胞状态,这点燃了再生医学应用的新希望,这一成果从法律、道德、伦理等不同方面被人们所接受.通过体细胞克隆胚胎获得干细胞所面临的破坏胚胎的伦理限制,促使研究者去寻求将分化细胞重编程逆转为干细胞的新方法.主要论述了体细胞重编程的原理、过程及不经过胚胎逆转为多能干细胞的方法.     

体细胞核重编程中表观遗传学的研究进展

促使体细胞核重编程的方法很多,除了传统的体细胞核移植方法外,科学家们努力寻求从法律、道德、伦理等方面更易被人们接受的新方法.近年来多能干细胞与体细胞融合、多能细胞的抽提物与体细胞共孵育以及将编码多潜能因子的基因导入体细胞中等方法都能使体细胞核发生重新编程,将已分化的体细胞转变为一种全能的胚胎状态.主要论述了生殖细胞及早期胚胎、体细胞核移植和其他形式的体细胞核重编程的表观遗传学的改变,对表观遗传学的深入研究将有助于我们进一步了解体细胞核重编程的机制,从而不断完善各种技术促进供体核的重新编程,使其更好地应用于基础研究和生产实践.     

微核糖核酸簇miR-290-295促进体细胞重编程

目的：探究干细胞中表达丰度最高的微核糖核酸簇miR-290-295对体细胞重编程的影响。方法：使用逆转录病毒载体将miR-290-295簇在小鼠体细胞中过表达,研究其促进体细胞重编程为诱导性多能干细胞(induced pluripotent stem cells, iPSCs)以及此过程对细胞功能的影响。结果：miR-290-295簇的过表达在三因子(Sox2、Klf4、Oct4)诱导体系中能够显著提高小鼠体细胞重编程的效率;过表达miR-290-295簇能够促进重编程中多能性标记基因的上调与体细胞标记基因的下调,同时也会促进间质-上皮细胞转化(mesenchymal-epithelial transition, MET)标记基因的表达。结论：miR-290-295簇对小鼠体细胞重编程具有促进作用,这有助于深入理解干细胞多能性和重编程的RNA调节机制,为开发新型诱导体系提供了新视角。     

改变细胞命运的重编程

体细胞重编程是指用特定方法使已分化的细胞重新获得多能性的过程,可通过核移植、细胞融合、多能细胞提取物共培养和诱导性多能干细胞等途径实现。其中,诱导性多能干细胞技术发展最为迅速,应用前景广阔。现主要介绍重编程领域近年的研究进展。     

诱导重编程的表观遗传调控研究进展

表观遗传调控是细胞命运变化与决定的重要基础之一。2006年,日本科学家山中伸弥发现通过4个转录因子Oct4、Sox2、Klf4和c-Myc可以将已经分化的体细胞逆转回与胚胎干细胞相似的多能性状态,获得诱导多能干细胞(induced pluripotent stem cells,i PSCs)。这种诱导重编程技术不仅是干细胞技术的一大突破,也提供了关键的体外模型用于研究细胞重编程的表观遗传机制。对该机制的深入理解将推动人类自由操纵细胞命运的进程,从而有望治疗各种因功能细胞、组织、器官缺失退化引发的疾病。从诱导重编程的表观遗传调控方向的研究进展出发,阐述通过诱导重编程发现的关键细胞命运转变表观调控机制,展望未来的主要研究目标。     

体细胞重编程为多能干细胞的研究进展

胚胎干细胞不仅是研究哺乳动物早期胚胎发育、细胞分化、基因表达调控等发育生物学问题的有力工具,还可用于新药评价、细胞治疗等方面的研究.然而,为科学研究而捐献的人类卵子并不能够轻易获得,限制了人类胚胎干细胞相关研究的进展,解决这个问题的理想办法就是找到能够替代胚胎干细胞的其他成体多能细胞.综述了将哺乳动物体细胞诱导为多能干细胞的方法,重点介绍了利用特定的转录因子将体细胞诱导为诱导多能干细胞(induced pluripotent stem cells,iPS细胞)的最新进展,详细阐述了转录因子在诱导细胞重编程过程中发挥的作用,以及iPS细胞筛选与鉴定的方法,并展望了iPS细胞的应用前景.     

蛋白转导技术在IPSCs重编程中的应用

诱导多能干细胞(IPSCs)是通过强制表达多能因子重编程为多潜能的体细胞。这种细胞具有与胚胎干细胞(ESCs)相同的多潜能性,并被认为是有伦理争议的ESCs的替代细胞。然而,使用基因组整合逆转录病毒或慢病毒将细胞重编程成IPSCs的传统方法,通过遗传修饰来重编程IPSCs增加了恶性转化的可能性,并成为其在临床环境中应用的障碍。因此,需要一种替代方法在不使用基因编辑的情况下重编程细胞,并且是通过更安全的方式来传递转录因子以诱导靶细胞上的多能性。许多研究已经证明蛋白转导技术可以通过传递重编程蛋白从人成纤维细胞和小鼠胚胎成纤维细胞产生IPSCs。本文就蛋白转导技术在IPSCs重编程中的应用进展作一综述。     

MiR-302/367在体细胞向多能性干细胞重编程中的研究

MicroRNA-302/367(miR-302/367)发现于2003年,是一类长度在21～22 nt的miRNA簇,与多能性干细胞自我更新及多向分化有重要关系.在体细胞向多能性干细胞重编程中具有重要作用. miR-302/367簇中各miRNA具有相对保守的种子区及靶基因,主要通过抑制靶基因蛋白质的翻译,从而促进间质-上皮转化（mesenchymal epithelial transition, MET）、抑制细胞周期、调控细胞分化相关基因及表观遗传水平等方式促进体细胞向多能性细胞重编程.本文对miR 302/367的发现、结构、miR 302/367在多能性细胞中的作用及在体细胞向多能性干细胞重编程中的作用及其机理等做一综述.     

microRNAs和体细胞重编程

体细胞重编程与microRNAs(miRNAs)均为近年来研究的热点问题。到目前为止,能成功诱导体细胞形成多能性干细胞的体细胞重编程方法有核移植(nuclear transfer,NT)和外源因子诱导形成多能干细胞(induced pluripotent stem cells,iPSc)两种,这两种方法让人们看到了体细胞重编程在细胞治疗方面具有诱人的应用前景。miRNAs是真核生物中存在的一类长度为22nt左右起调控作用的内源性非编码RNA,它在转录后水平调节靶基因的表达,是细胞内基因表达的基本调控机制之一。近年的研究结果表明,miRNAs在干细胞干性维持和分化过程中具有重要的调节作用,从miRNAs角度研究体细胞重编程机理将对体细胞重编程的应用具有重要意义。     

原始生殖细胞发生的机制

生殖细胞的发生是发育和遗传的基础。在几乎所有哺乳动物中,原始生殖细胞(primordial germ cell,PGC)均由近端上胚层体细胞在周边细胞特定的信号诱导下特化而成。目前的研究已经发现一些与生殖细胞特化有关的信号分子和关键转录调控元件,以及特化后生殖细胞获得的与体细胞不同的生物特性。生殖细胞的特化是一个结合了体细胞发育程序的抑制、细胞多能性程序的启动和全基因组表观遗传重编程三个方面的动态的复杂过程。多能性干细胞(胚胎干细胞或诱导型多能干细胞)具有发育全能性,能分化为机体任何一种细胞类型,包括生殖细胞。利用多能性干细胞体外分化形成生殖细胞有助于深入系统地研究配子发生的调控机制,为干细胞在不育症治疗方面的应用带来新希望。     

原始生殖细胞发生的机制

生殖细胞的发生是发育和遗传的基础。在几乎所有哺乳动物中,原始生殖细胞（primordial germ cell,PGC）均由近端上胚层体细胞在周边细胞特定的信号诱导下特化而成。目前的研究已经发现一些与生殖细胞特化有关的信号分子和关键转录调控元件,以及特化后生殖细胞获得的与体细胞不同的生物特性。生殖细胞的特化是一个结合了体细胞发育程序的抑制、细胞多能性程序的启动和全基因组表观遗传重编程三个方面的动态的复杂过程。多能性干细胞（胚胎干细胞或诱导型多能干细胞）具有发育全能性,能分化为机体任何一种细胞类型,包括生殖细胞。利用多能性干细胞体外分化形成生殖细胞有助于深入系统地研究配子发生的调控机制,为干细胞在不育症治疗方面的应用带来新希望。     

体细胞直接转化为多能干细胞的新方法

胚胎干细胞具有自我复制、高度增殖、多向分化潜能、可植入性和重建能力等特征.对于诸如青少年糖尿病、帕金森综合症和心脏病等需要通过细胞移植来治疗的疾病而言,从人的囊胚内细胞团获得胚胎干细胞系是最理想的供体来源.然而,目前实验和医疗还要考虑到利用人类胚胎的一些伦理问题和组织排异反应.避免这些问题的可能途径就是通过已分化体细胞的重新编程来直接转化为诱导性多能干细胞,它们具有类似ES细胞的功能.目前,获得诱导性多能干细胞的设想已初步实现了从老鼠到人的突破.以下主要对体细胞直接转化为诱导性多能干细胞的研究现状、方法和转录因子在诱导体细胞重新编程中发挥的作用等内容进行了概述,以期为干细胞研究者进行更深入的研究提供一定的借鉴.     

RNA结合蛋白在多能干细胞命运转变中的研究进展

RNA结合蛋白(RNA binding proteins,RBPs)是一类通过其RNA结合结构域与RNA相互作用的蛋白质,在细胞内发挥着非常重要的作用。RBPs参与从RNA代谢(包括RNA的可变剪接、稳定性、翻译)到表观遗传修饰等多种调控途径。已有大量文献报道转录因子、表观遗传修饰和细胞外信号通路参与调控干细胞的多能性维持、分化和体细胞重编程,但对于RBPs在细胞命运转变中作用的研究报道甚少。该文主要综述了RBPs通过调控RNA的可变剪接、mRNA稳定性、翻译水平、microRNA代谢及组蛋白修饰进而调控干细胞多能性维持和体细胞重编程。     

诱导多能干细胞研究进展

成熟的体细胞过表达转录激活因子Oct4、Sox2、Klf4和c-Myc能够转化为具有多能性的干细胞,称为诱导多能干细胞。类似于胚胎干细胞,诱导多能性干细胞具有自我更新和多向分化潜能性两个主要特征。同胚胎干细胞相比,诱导多能干细胞不仅能够为以细胞替代治疗为核心的再生医学提供无限的细胞来源,而且有望解决胚胎干细胞临床开发面临的伦理道德及免疫排斥问题。从诱导多能干细胞技术的建立、重编程的机理及其在临床中的应用几方面作简要综述。     

细胞提取物介导的体细胞重编程

将完全分化的细胞重编程,不经胚胎阶段而直接逆转至多能干细胞状态,这从法律.道德,伦理等方面均被人们所接受,重新点燃了人们对体细胞重编程的热情,点燃了再生医学研究的新希望.现重点阐述细胞提取物介导的体细胞重编程的原理及其应用前景,并详细介绍体细胞重编程的最新方法:细胞核移植入卵母细胞:体细胞与胚胎干细胞或胚胎癌细胞融合;在体细胞中强制性过表达特定的转录因子;用卵细胞、胚胎干细胞或多能癌细胞的细胞提取物处理体细胞等.     

诱导多能干细胞的体细胞重编程方法与应用前景

体细胞重编程(somatic reprogramming)是指已分化的体细胞在特定条件下,其生长和发育的程序重新转变,成为另一型细胞,特别是恢复到全能性状态,逆转成诱导多能干细胞(induced pluripotent stem cell,iPS)的过程。多能干细胞能在体内外分化成几乎所有类型的细胞,具有很高的理论研究价值。将已分化的人体细胞程序重排为多能状态可以产生对病人和疾病的特异性干细胞。本文介绍用转录因子的异位表达,介导产生诱导多能干细胞的方法和可能的危险性以及有较高安全性的"2A肽法"。目前,iPS技术还未进入临床应用,但已有一些有希望的尝试。     

核移植与诱导多能干细胞技术在体细胞重编程研究中的应用

体细胞重编程是指分化的体细胞在特定的条件下被逆转后恢复到多能性或全能性状态,或者形成多能干细胞系,或者形成早期胚胎然后发育成一个新的个体的过程。诱导体细胞重编程的方法有许多,如核移植（nuclear transfer,NT）、细胞融合、细胞培养和通过导入特定因子获得诱导多能干（induced pluripotent stem,iPS）细胞的方法等。其中核移植和iPS技术是到目前为止诱导体细胞为多能干细胞最为完全、最具有运用于临床再生医学潜能的方法。然而,它们的效率都很低,机制也不清楚,如何将两个方法结合在一起,提高重编程的效率,揭示重编程的机制,进而促进其在患者特异性治疗中的运用将是下阶段的努力方向。