多能干细胞诱导分化为肾脏类器官的研究进展与挑战

用于分化为多种类型细胞的多能干细胞(PSC)体外培养技术已被广泛应用于生物学领域中.由PSC分化而来的肾脏类器官可基本还原生物体内肾脏的组织结构和部分功能,在肾脏疾病模型研究和药物筛选中有重要作用,继续改善肾脏类器官的结构、功能和成熟度将会对肾脏再生治疗提供极大的帮助.研究肾脏类器官的重点在于体外准确模拟体内肾脏的发育...     

胸腺类器官培养及应用进展

胸腺是人体重要的免疫器官,是T细胞分化成熟的场所,受损后容易引发自身免疫性疾病甚至恶性肿瘤。多年来,研究人员主要通过T细胞体外单层培养系统探索T细胞的发育过程,揭示胸腺损伤和再生的机制。但单层培养系统既不能重现胸腺独特的三维上皮性网状结构,也无法充分提供造血干细胞定向分化为T细胞所需的细胞因子和生长因子。胸腺类器官技术利用具有干细胞潜能的细胞,在体外通过三维培养模拟胸腺的解剖结构和胸腺上皮细胞介导的信号通路,与体内胸腺微环境十分接近。在研究T细胞分化和发育、胸腺相关疾病、重建机体免疫功能以及细胞治疗等方面,胸腺类器官呈现出巨大潜力。文中系统介绍了胸腺类器官的培养方法,比较了培养所用支架的优缺点;同时探讨了胸腺类器官在疾病建模、肿瘤靶向治疗、再生医学和器官移植等领域的应用,并对其前景进行展望。     

类器官组织在感染性疾病研究中的应用

类器官(organoid)是体外3D培养组织干细胞所形成的多功能细胞团,具有自身增殖和多向分化的能力,在空间和结构上与来源器官组织的基因、结构和功能相似,可用于模拟体内组织细胞生长、分化及器官形成过程,在药物筛选与评价、生物医学材料及组织工程等方面具有重要的应用潜能.当前在感染性疾病研究方面,越来越多数据表明不同类器官...     

人体的更新之源——干细胞

干细胞是处于未分化或低分化状态的细胞．具有增殖和分化成为人体内各种类型细胞的能力。发育为人体的受精卵与成人体内更替各类细胞的细胞都属干细胞。成人体内干细胞数量较少且功能有限,已分化的细胞也不能转化为其他类型的细胞。干细胞技术可打破这种限制,提取和增殖现有干细胞,也可以采用基因诱导技术,利用已分化细胞来“制造”干细胞。如此可根据需要替换人体中受损的各类组织和器官,极大地造福人类。     

心脏类器官

类器官是体外构建的一类由多种类型细胞组成的,与体内器官或组织高度相似的三维培养物,它能够模拟细胞所属器官的某些结构和生理功能.心血管疾病患病率及死亡率一直处于上升阶段,相关基础研究主要基于细胞和动物模型.心脏类器官是对传统心血管疾病模型的有效补充,在体外更真实和准确地反映人体心脏的生物学特性和功能,使其在疾病机制研究、...     

细胞梯度力学微环境体外构建的研究

细胞微环境与细胞的相互作用日益成为细胞生物学领域研究热点。微环境中物理信号(如基底的力学性能、形貌和牵张力)在控制细胞命运中的作用更不容忽视。其中力学刺激常以不均一的梯度形式参与调节发育、炎症、伤口愈合以及癌症过程中不同细胞的增殖、迁移和分化等行为。水凝胶是模拟细胞外基质(extracellular matrix, ECM)二维/三维组织支架的理想材料。先进的微纳制造技术已被广泛应用于支撑或包裹细胞的仿生水凝胶的合成和微环境的个性化定制研究中。本文阐述了体内细胞力学微环境中刚度和拉压应力刺激的构建方法与表征手段的研究现状,并着重综述了近年来水凝胶在细胞梯度力学微环境体外构建中的应用研究,同时也对未来研究中所面临的挑战提出了新的展望。这些工作对于组织工程及再生医学具有重要意义。     

肠道干细胞及其干细胞巢

肠上皮是动物体内更新速度最快的组织之一,其功能的正常发挥有赖于定植在隐窝底部的肠道干细胞。肠道干细胞周围的细胞构成干细胞巢,为其提供了支持性微环境。随着肠道干细胞标记分子、谱系示踪技术、类器官培养等技术的进步和完善,使得人们对于肠道干细胞来源、增殖、分化相关信号通路的认识不断加深。该文就近年来肠道干细胞及其干细胞巢的研究进展进行了简要综述。     

前列腺类器官技术(POT)——前列腺干细胞和癌症研究中的“新金桶”

类器官是由单个干细胞、祖细胞或不同谱系的细胞簇在三维培养条件下自发形成类似体内组织结构的细胞簇.近年来,类器官技术为干细胞和癌症领域带来了革命性的变化.在这篇综述中,我们简要地概述了前列腺类器官技术(prostate organoid technology, POT)在前列腺研究中的进展.此外,我们也总结了POT在探究...     

脑类器官技术的发展与应用

脑类器官是由多能干细胞在三维培养条件下,通过添加神经发育相关调控信号而分化产生的与脑的细胞组成、解剖结构相似,并可以体现出类脑的发育进程及生理、病理和药理等特征的细胞培养物,是迄今在体外研究人脑发育与相关疾病,并开展药物筛选的良好模型。伴随着技术发展,脑类器官在研究脑发育与疾病,不同脑区以及脑与其他组织/器官间的相互作用,脑进化等多个方面发挥重要作用。该文综述了脑类器官的发展历程,及其在探索脑发育、疾病模拟和药物筛选等方面的进展。     

精原干细胞的生命历程

精原干细胞是动物体内的一种成体干细胞,在睾丸微环境中可以像胚胎干细胞一样具有增殖、分化潜能。近年来借助于各种细胞学技术,人们对精原干细胞在不同睾丸微环境中的分化和发育状况进行了深入研究,睾丸内不同种类细胞间的相互作用以及特定微环境对干细胞转分化的影响,已成为本领域的热点核心内容。将从精原干细胞生命历程的角度讨论该过程中所取得的研究成果和存在的问题。     

干细胞3D支架的研究进展

干细胞是一类具有无限增殖潜能,可自我更新的细胞,不同的培养或诱导条件下能够分化成为不同的细胞类型。目前,随着医学治疗手段及干细胞研究的不断发展,发现干细胞可应用于很多疾病的治疗,干细胞临床应用日益广泛,逐渐成为科研工作者研究的热点。然而干细胞移植进入生物体后繁殖效率很低,无法达到需求的量,因此如何对干细胞在生物体外进行大量培养扩增、在生物体内如何更稳定地增殖分化成为迫切需要解决的难题。当前干细胞最主要的培养方法仍是2D培养,2D培养无法模拟体内的3D微环境,繁殖效率较低,正是由于2D培养局限性太多,促使国内外学者对3D培养技术和3D支架材料进行深入探索,并取得了大量成果。对3D培养技术在干细胞中的发展与应用进行概述和展望。     

异质性干细胞增殖过程中的熵变化

干细胞在多细胞生物体内广泛存在,其增殖过程在生命体的生长、发育、衰老、组织修复过程中起着重要作用。正常组织中的细胞增殖过程受到严格的控制,干细胞的异常增殖与恶性肿瘤、肥胖症、再生障碍性贫血等疾病有密切关系。生命体内异质性细胞的增殖过程是复杂的动力系统行为,干细胞异常增殖过程伴随细胞的可塑性变化和细胞间相互作用的再平衡过程,如何对这一过程进行定量描述是重要的研究课题。本文构建包含细胞的增殖分化指标和异常增殖性指标异质性的干细胞增殖模型,通过所建立的模型研究由于微环境变化引起的细胞异常增殖过程的熵变化,建立不同增殖条件下的系统熵变化与宏观动力学和系统参数之间的关系。结果表明,在细胞微环境变化引起异常增殖和恢复的过程中,系统的熵与细胞数量之间存在对应关系,而与微环境变化的路径无关。 此外,熵对细胞数量的依赖关系在异常增殖和恢复阶段表现出不同的行为,显示了生物过程的微观不可逆性。本文从物理学的角度对细胞异常增殖过程中熵变化与细胞数量变化的动力学给出定量刻画,为定量描述异质性干细胞增殖过程给出新的研究思路。     

IGF-1和动态微环境对脂肪干细胞向心肌细胞分化作用的研究

体外组织工程模型中,生物化学和机械信号对心肌再生起着很重要的促进作用,对人胰岛素样生长因子(IGF-1)和三维动态微环境对脂肪干细胞向心肌细胞分化过程中的促进作用进行了研究．带有IGF-1基因的质粒整合到胶原-壳聚糖支架中,脂肪干细胞接种到整合质粒的支架内,未整合质粒的支架作为对照组,心肌细胞培养基作为分化培养基,转瓶生物反应器提供动态微环境．经2周分化培养后,检测质粒在支架内释放及表达情况、细胞在支架内的活性以及心肌功能性蛋白和基因的表达．结果表明：动态微环境能促进质粒DNA的释放和转染;IGF-1可促进脂肪干细胞在胶原-壳聚糖支架内增殖以及向心肌细胞分化;动态微环境可加强IGF-1的促增殖分化作用．因此,IGF-1和动态微环境能独立或相互促进脂肪干细胞在胶原-壳聚糖支架内活性,动态微环境还可强化IGF-1对脂肪干细胞的促分化作用．对体外构建工程化心肌组织进行心肌再生研究有着重要的指导意义．     

果蝇生殖腺干细胞和它们的微环境

干细胞微环境是由容纳一个或多个干细胞,并控制干细胞自我更新和子代细胞产生的组织细胞以及细胞外基质组成。干细胞必须在微环境内才能增殖,才能保持自我更新的特性。通过对果蝇生殖腺干细胞微环境的结构及其产生的信号路径（该路径可以调节干细胞自我更新）的研究,发现微环境中支持细胞和它们发出的信号路径在调节干细胞的增殖和分化中起重要的作用。     

肺成体干细胞体外培养模型的研究进展北大核心CSCD

目前,肺体外培养模型有肺类器官和肺芯片两种主要手段。肺类器官是离体的肺上皮干细胞在体外特定的三维培养环境中生长,自发形成具有自我更新能力的干细胞簇并成功分化出功能细胞。肺芯片是利用人工活性膜为细胞提供组织分层结构,模拟微环境和机械力的仿生微流体芯片。由于原有二维培养模式缺乏精确的微结构和功能,组织体外培养模型作为模拟肺部发育、稳态、损伤和再生机制的研究工具,为肺部纤维化、癌症等疾病的探索提供了新的手段和可能。本文就肺成体干细胞两种体外培养模型的分类、研发历史、建立方法、实际应用、优缺点等方面进行综述,期望为器官移植和再生、药物筛选等应用提供参考。     

胰高血糖素样肽1与干细胞定向分化

糖尿病已经成为21世纪严重威胁人类健康的疾病之一。胰岛移植被认为是治疗Ⅰ型和部分Ⅱ型糖尿病的最有效方法。然而,供体组织来源的匮乏限制了其应用。随着细胞移植和组织工程的日益发展,干细胞研究为新型胰岛的来源开辟了新的途径。干细胞定向诱导分化的关键是筛选合适的诱导剂以及优化诱导微环境,使干细胞培养微环境尽可能接近体内正常细胞发育分化的微环境,从而有利于干细胞适宜生长及定向分化。最近研究证实,胰高血糖素样肽1（Glucagon- Like PeptideⅠ,GLP-1）在干细胞向胰岛样细胞诱导分化中具有显著作用。因此,为了更好地应用GLP-1在干细胞定向分化中的潜能、促进应用干细胞治疗糖尿病新疗法研究的进程及干细胞定向分化技术逐渐成熟,本文就胰高血糖素样肽-1及它诱导干细胞定向分化胰岛样细胞的研究进展作一阐述。     

类器官在发育与再生中的研究进展

类器官(organoid)作为体外模拟器官结构和功能的三维培养体系,已经广泛应用于发育研究、疾病建模和药物筛选.类器官在再生医学中具有重要的应用前景.胚胎干细胞、诱导多能性干细胞和多组织成体干/祖细胞来源的类器官再现了发育分化、稳态自我更新和组织损伤再生过程,为揭示发育和再生调控机制、明确生理病理进程提供了可能.近年来...     

类器官的构建与应用进展

类器官是在体外经由干细胞驱动的, 形成具有来源器官显微解剖特征的多细胞三维结构且能自我更新的微组织。类器官能分化产生器官特异性的多种细胞类型,能重现对应器官的部分功能和空间架构,它的诞生为生命医学研究和临床应用注入了新动能,在癌症基础与临床研究、再生医学等领域表现出广阔的应用前景。对近些年国内外类器官研究进展进行综述,介绍其构建过程与培养体系,并详细阐述其作为体外研究模型的优缺点,为基于类器官的科学研究与应用提供了参考。     

类器官的构建与应用进展

类器官是在体外经由干细胞驱动的, 形成具有来源器官显微解剖特征的多细胞三维结构且能自我更新的微组织。类器官能分化产生器官特异性的多种细胞类型,能重现对应器官的部分功能和空间架构,它的诞生为生命医学研究和临床应用注入了新动能,在癌症基础与临床研究、再生医学等领域表现出广阔的应用前景。对近些年国内外类器官研究进展进行综述,介绍其构建过程与培养体系,并详细阐述其作为体外研究模型的优缺点,为基于类器官的科学研究与应用提供了参考。     

小鼠小肠类器官体外培养体系的建立与应用

目的建立一种研究肠上皮细胞的体外模型—小肠类器官培养体系,探索其相关病理检测技术方法,为肠道相关疾病的体外研究提供便利平台。方法将小鼠肠上皮隐窝分离并培养成小肠类器官,体外模拟肠上皮的生长发育过程。通过制作石蜡切片,探索应用免疫组化技术以及基于基质胶中类器官三维水平免疫荧光技术对相应的增殖与分化信号进行检测。结果探索并建立了小肠类器官体外培养体系,应用石蜡切片免疫组化技术与三维水平免疫荧光技术能够准确检测小肠上皮结构的生长发育状态。结论小肠类器官体外培养体系的建立与免疫检测技术的应用,将逐渐使其成为人们研究肠道相关疾病最为有利的技术手段。