胚胎干细胞中微小RNA功能与机制研究进展

胚胎干细胞自问世之初便承载了人们对于治疗各种疾病的期望。其来源于早期胚胎发育囊胚的内细胞团,这些细胞具有快速增殖和分化为所有其他体细胞的特性。由于这些特性,胚胎干细胞必须被小心加以控制才不至于在治疗过程中产生不受限制的生长(即致瘤性)和不必要的细胞污染。控制胚胎干细胞的增殖和分化的前提是人们尽可能多地掌握其内在调控的关键分子机制。对胚胎干细胞的增殖和分化的调控发生在多个层面,包括细胞信号通路、染色质高级结构、转录因子、微小RNA和长非编码RNA。简要综述胚胎干细胞中微小RNA的调控功能和机制研究进展,并展望这一领域未来的发展方向。     

微图案技术研究MSCs几何形状对YAP定位的影响

已有研究证明,一些物理因素,如基底的硬度、几何约束等对干细胞的凋亡、增殖及分化有影响.转录因子YAP已被证实在胞外力学刺激通过细胞骨架向细胞核内传递过程中起着非常重要的作用.本研究通过微图案技术控制骨髓间充质干细胞(MSCs)的几何形状,探讨了相同面积下,7种几何形状的MSC单细胞中YAP定位情况.结果显示,当微图案限制细胞的生长时,这种几何约束促进YAP出核.进一步观察发现,在细胞骨架肌动蛋白纤维束较明显、收缩性较强的细胞内,YAP核定位仍较明显;反之,丝状肌动蛋白(F-Actin)排列松散的几何结构细胞中,YAP出核,主要定位在细胞质.通过用不同几何图案限制细胞铺展,进一步证实了细胞的几何约束可以通过肌动蛋白收缩性对YAP活性进行调控,肌动蛋白骨架对YAP的胞质、胞核转移有分子开关的作用.     

YAP与干细胞及肿瘤

YAP蛋白作为Hippo信号通路中关键成分,在控制生物器官发育和调控细胞生长中起着十分重要的作用。鉴于YAP蛋白的促细胞生长功能以及过表达YAP或YAP上游调控基因失活将引发肿瘤,YAP因此被认为是原癌蛋白。最新的研究表明YAP在维持干细胞特性、抑制干细胞分化及促进成体细胞重编程中也起着十分重要的作用。可见YAP在干细胞和肿瘤细胞中都扮演着重要角色。因此更好地了解和研究YAP蛋白及其信号通路有助于更好地理解干细胞与肿瘤的关系,有助于干细胞治疗的安全应用以及特异性靶向肿瘤治疗药物的开发。     

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。     

BRCA-1 基因与神经干细胞

乳腺癌易感基因(Breast cancer susceptibility gene,Brca-1)是肿瘤抑制基因家族中的一员,它是乳腺癌特异性抑癌基因,1994年Miki等[1]采用定位克隆方法首次将Brca-1分离出来。Brca-1能防止细胞过快地或失去控制地生长和分化,在调节细胞进程、DNA损伤修复、细胞生长与凋亡及转录活化和抑制等多种生物学途径都发挥重要作用,Korhonen等2003年报道Brca-1基因可促进体外培养的大鼠来源的神经干细胞的增殖。     

诱导性多潜能干细胞技术进展

诱导性多潜能干细胞(induced pluripotent stem cells,iPSCs)可以通过在分化的成纤维细胞中导入特定的转录因子获得。IPS细胞与胚胎干细胞(embryonic stem cell,ESCs)在形态,增殖能力,基因表达谱和畸胎瘤形成上没有区别,因此在研究疾病机制,药物筛选和毒理学上有重要的应用价值。一旦解决了安全性和效率问题,iPS细胞将在再生医学上有重要的应用价值。主要从提高转化效率、制备无遗传修饰的iPS细胞和疾病特异性的iPS细胞这3个近来在iPS领域飞速进展的方向做一综述。     

Hippo-YAP信号通路在FGF诱导的晶状体上皮细胞增殖和纤维分化中的作用

转录共激活物-Yes相关蛋白(YAP)及其调控途径-Hippo在控制晶状体发育过程中的细胞生长和命运中起重要作用,而成纤维细胞生长因子(FGF)是晶状体细胞行为的调节因子。为了揭示Hippo-YAP信号通路在FGF诱导的晶状体上皮细胞增殖和纤维分化中的作用,本研究将大鼠晶状体上皮外植体与FGF一起孵育以诱导上皮细胞增殖和纤维形成,采用免疫标记法检测Hippo信号传导成分和磷酸化YAP的表达。结果显示,FGF诱导的晶状体细胞增殖与Total-YAP的强核定位及磷酸化YAP的低染色水平相关。FGF诱导的晶状体纤维分化与磷酸化YAP及核心Hippo信号传导组分的升高有关。使用维替泊芬抑制YAP后,可显著抑制FGF诱导的晶状体细胞增殖。FGF在晶状体细胞增殖和分化过程中促进Hippo/YAP信号传导,其中FGF诱导的核YAP表达在促进晶状体上皮细胞增殖中发挥重要作用。     

SAHA抑制间充质干细胞C3H10T1/2的增殖与成脂分化

本文研究组蛋白去乙酰化酶抑制剂辛二酰苯胺异羟肟酸（suberoylanilide hydroxamic acid,SAHA）对间充质干细胞(mesenchymal stem cells, MSCs) C3H10T1/2增殖和成脂分化的影响及其可能的作用机制.用Western印迹验证SAHA对细胞内蛋白乙酰化的影响;用MTT和流式细胞术检测细胞活性和细胞周期;利用油红O染色检测细胞成脂分化,实时定量PCR检测PPARγ2和成脂分化标志物Fabp4、perilipin以及adipoq mRNA的转录.Western印迹结果显示,SAHA可促进细胞内蛋白的乙酰化.MTT和流式细胞术结果显示,SAHA对C3H10T1/2细胞活性的抑制呈浓度依赖性,随着SAHA浓度增加,细胞形态趋向于展平,并将细胞周期抑制在G0/G1期;SAHA可呈浓度依赖性抑制C3H10T1/2 细胞的成脂分化作用.同时实时定量PCR结果显示,SAHA抑制成脂关键转录因子PPARγ2,脂肪因子Fabp4、perilipin和adipoq mRNA的转录.综上所述,SAHA可影响间充质干细胞C3H10T1/2细胞形态,并呈剂量依赖性地抑制其增殖和成脂分化.     

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。     

维持胚胎干细胞多能性和自我更新的转录因子Oct-4/ Nanog以及相关的调控网络

Oct-4和Nanog是两种维持干细胞多能性和自我更新的转录因子, 它们通过结合靶基因调控区, 选择性地抑制分化基因表达或促进多能性基因表达。它们通常只在多能干细胞中表达, 在分化细胞中不表达。在不同的发育阶段, 它们的表达量受到特异调控, 并且分别与Sox-2、FoxD3等其他转录因子以及LIF、BMP等胞外信号通路互相作用, 形成一个复杂的转录调节crosstalk网络, 在特异时空激活或抑制靶基因的转录; 通过互相制约最终决定干细胞是保持多能性还是分化, 以及向哪个方向分化。此外, Oct-4和Nanog对体细胞重编程为多能细胞也有重要作用。     

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。     

Hippo/YAP和Wnt/β-catenin通路的对话

Hippo/YAP通路和Wnt/β-catenin通路是在细胞的生长分化、组织器官形成以及成体干细胞的维持等方面都起着重要作用的两条信号通路。在哺乳动物细胞中,Wnt/β-catenin通路通过一系列胞质蛋白的相互作用,使β-catenin蛋白在胞质内累积,进而入核传递生长刺激信号。Hippo/YAP通路通过激酶级联反应磷酸化YAP/TAZ,使其滞留在细胞质中,抑制了YAP/TAZ的转录活性,从而限制细胞的生长增殖,诱导细胞凋亡。这两条通路的异常调控往往会导致肿瘤的发生。近年来越来越多的研究证实,Hippo/YAP和Wnt/β-catenin在很多方面相互影响,共同参与组织生长和胚胎发育的调控。研究这两个通路在肿瘤发生过程中的转导和调控以及它们相互作用的机制,有助于为肿瘤的防治提供新的思路与策略。文章对这两条通路的协同作用及其分子机制进行了综述。     

大戟苷抑制大鼠骨髓间充质干细胞成骨分化

目的:观察泽漆主要活性成分大戟苷(euphornin)对大鼠骨髓间充质干细胞(rMSC)成骨分化的影响。方法:从大鼠股骨中分离培养rMSC,并诱导其成骨分化。用MTT法检测细胞增殖情况,通过茜素红染色,碱性磷酸酶(ALP)活性检测和钙含量测定分别定性、定量地判断其在成骨分化中的效果。实时定量PCR(Q-PCR)检测主要成骨标志因子骨桥蛋白(OPN)和一型胶原蛋白(COL-Ⅰ)及主要转录因子骨形成蛋白2(BMP2)、Runt相关转录因子2(Runx2)和Osterix(Osx)mRNA的表达。结果:大戟苷能剂量依赖性地抑制rMSC成骨分化,并一定程度地抑制其细胞增殖。COL-Ⅰ和OPN的表达在第4、8天分别有显著下降。BMP2、Runx2和Osx等关键转录因子的表达也被明显抑制。结论:大戟苷能抑制rMSC成骨分化,其作用主要是通过抑制BMP通路相关因子的表达而实现的。     

MicroRNA对干细胞调控作用的研究进展

干细胞是具有自我复制及更新能力的原始不成熟细胞,可向不同组织及器官分化,在胚胎和成体组织中都有存在.干细胞的应用作为组织修复和重建的一种新策略,近几年来受到了医学界和生物学界的广泛关注,而microRNA(miRNA)作为一种长约21～23个核苷酸的内源性非编码RNA的分子,其通过与靶mRNA结合,发挥负向基因转录调控作用的功能已在研究中被证实,其对细胞乃至生物体的影响也渐渐成为研究的热点.但干细胞与miRNA两者之间是否存在联系,miRNA是否在干细胞的分化、增殖中也具一定有作用,已逐渐成为一项值得研究的课题.这不仅可以使我们更加全面的了解miRNA的作用,也为干细胞的应用提供了新的研究途径和理论依据.因此本文就miRNA及其对胚胎干细胞和成体干细胞的调控做一综述.     

microRNAs在多能干细胞向心肌细胞分化中的作用

microRNAs(miRNAs)是长约22 nt的非编码RNAs,广泛参与细胞的增殖、分化、病变、修复和凋亡等多种生命活动.多能干细胞(pluripotent stem cells)是指体外具有自我更新和多向分化潜能的细胞,在一定条件下可被定向诱导分化为多种细胞类型.miRNAs在多能干细胞中表达丰富,并通过调控基因表达影响其自我更新及分化.由多能干细胞向心肌细胞分化的方法主要有3种,即拟胚体形成法、与内胚层细胞共培养法和特定诱导物添加法.虽然这3种方法均可成功诱导多能干细胞向心肌细胞分化,但重复率很低.所以,人们把研究的视野逐渐转向miRNAs——这个广泛参与细胞生命活动的小分子物质.大量研究表明,在多能干细胞中,不同的miRNAs可通过打靶不同基因影响其向心肌细胞分化.在间充质干细胞中,miR-1、miR-133和miR-499可分别打靶Hes-1、SRF和Pdcd4;而在胚胎干细胞中,miR-1和miR-499分别打靶Hand2和Pacs2促进其向心肌细胞分化.miRNAs在多能干细胞向心肌分化作用机制的研究必将促进再生医学在心脏疾病治疗上的应用.     

离子通道对间充质干细胞增殖、骨向分化的作用

间充质干细胞(mesenchymal stem cells,MSCs)是一类具有向中胚层多向分化的干细胞,其细胞表面的离子通道表达多样,功能复杂。近年来,离子通道对间充质干细胞的功能调节备受关注。越来越多研究发现离子通道参与各种信号传递,调控细胞功能,如增殖、分化等基因的表达等。本文主要从离子通道表达的角度介绍离子通道在间充质干细胞的增殖、骨向分化中的作用。     

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。     

TWEAK/Fn14信号调控干细胞增殖与分化的作用与机制

肿瘤坏死因子样弱凋亡诱导蛋白(TWEAK)是肿瘤坏死因子(TNF)超家族成员,通过作用于唯一受体成纤维细胞生长因子14(Fn14)调控细胞的增殖、分化和迁移等多种生命活动。近来研究表明,TWEAK/Fn14信号可以作用于多种干细胞,如肝干细胞、神经干细胞和间充质干细胞等,通过影响其增殖与分化的能力,干预组织的修复与再生。对该领域的研究进行综述,将有助于揭示TWEAK/Fn14信号调控干细胞增殖与分化的作用与机制,并为干细胞在疾病发生机制等基础研究、细胞治疗和组织工程等临床医学研究提供新的方向。