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。     

胚胎干细胞模型的研究进展

胚胎干细胞是一种具有自我更新和多向分化潜能的细胞群,它的体外扩增、定向诱导分化在未来个体发育、基因和细胞治疗以及组织工程等方面的研究中具有不可估量的应用价值。简要回顾胚胎干细胞的研究进展和存在问题．对其未来的发展进行展望。     

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.     

研究哺乳动物早期胚胎发育与分化的ES细胞途径

ＥＳ细胞即胚胎干细胞,它是由哺乳动物附植前早期胚胎的内细胞团细胞体外分离培养而建立的。其特点是只生长,不分化,并保持发育的多能性。作为一种理想的模型系统与有用的工具,可用于研究哺乳动物早期胚胎的发育与基因的表达。本文从以下四个方面分述了ＥＳ细胞的具体应用及其研究进展：１）探讨早期胚胎生长发育的条件;２）研究胚胎组织分化的发生及其诱导;３）用ＥＳ细胞与正常胚胎细胞在体外重建胚胎;４）ＥＳ细胞体外定位整合外源ＤＮＡ。     

胚胎干细胞诱导分化的研究进展

胚胎干细胞(embryonic stem cell,ESC)因其具有自我更新能力和发育的多能性,成为当前医学研究的热点。ESC不但可以自发分化,而且在诱导因素作用下可以定向分化为某一种特定的成熟细胞。因此,ESC在移植医学、发育生物学等领域有着广阔的应用前景。本文对几种定向诱导ESC分化的策略进行了综述。     

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。     

诱导型细胞的研究进展

胚胎干细胞(ES细胞)和诱导型多能干细胞(iPS细胞)的研究进展为生物学基础研究注入了新的活力,然而免疫排斥、致瘤性以及诱导效率低等缺陷制约其进一步快速发展和临床应用．最近,科学家借鉴iPS细胞诱导技术和传统的诱导体系,将终末分化细胞直接诱导为功能性细胞,如心肌细胞、神经细胞和肝脏细胞,称为诱导型细胞．这些研究进展极大地促进了细胞分化、重编程和表观遗传学的研究,也为人类再生医学的研究提供了新的途径．     

iPS细胞研究的新进展及应用

通过导入特定的转录因子可将分化的体细胞重编程为诱导性多能干细胞(Induced pluripotent stem cells,iPS cells),这项技术避免了干细胞研究领域的免疫排斥和伦理道德问题,是生命科学领域的一次巨大革命。与胚胎干细胞(Embryonic stem cells,ES cells)一样,iPS细胞能够自我更新并维持未分化状态,在体内可分化为3个胚层来源的所有细胞,进而参与形成机体所有组织和器官。在体外,iPS细胞可定向诱导分化出多种成熟细胞。因此,iPS细胞在理论研究和临床应用等方面都极具应用价值。文章对iPS细胞诱导的最新研究进展、iPS细胞诱导的不同方法,如何提高iPS细胞的制备效率和安全性,iPS细胞在基础研究以及临床研究等方面的应用进行了全面综述,并探讨了iPS细胞研究领域面临的问题以及该技术在转基因动物研究中的发展前景。     

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。     

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。     

人多能干细胞来源的肾定向分化平台的构建

肾是一种重要的人体器官,具有多种生理功能。然而,全球范围内约有10%的人口患有肾疾病。因此,建立一种接近人体肾的结构与功能的模型进行肾疾病的研究是十分必要的。多能干细胞体外定向诱导分化技术的兴起,为再生医学和精准医学领域注入了新的动力。本研究通过在体外条件下模拟体内肾发育的过程,将人多能干细胞包括胚胎干细胞和诱导多能干细胞,通过体外定向诱导分化形成肾的祖细胞,进而建立肾的结构与功能单位：肾元。该研究通过激活WNT信号通路,同时抑制TGF-β信号通路,将人多能干细胞从多能态定向诱导至原条阶段。之后通过细胞自分化的能力使其发育至中间中胚层,再通过激活FGF信号通路,将其分化至肾祖细胞阶段。流式细胞检测结果显示,肾祖细胞占总细胞数的51.5%～61.9%。通过免疫荧光检测发现：分化得到的结构中包含肾小球足细胞、近端小管、远端小管等肾组织结构。该研究建立的肾体外分化方法,具有稳定性好、分化效率高、重复性好的特点。为研究人类肾的早期发育机制,肾疾病模型构建,以及药物筛选提供了一种新的方法。     

诱导性多能干细胞研究技术的现状与前景

2006年Takahashi研究小组成功地将小鼠的胚胎成纤维细胞和鼠尾成纤维细胞重编成为诱导性多能干细胞(iPSC),开创了体细胞重编程的全新方法,所得iPSC具有和胚胎干细胞相似的生物学特性,不仅解决了人类胚胎干细胞研究所面临的伦理学困境和免疫排斥问题,而且进一步深化了对细胞多能性和基因组重编程的认识,再次掀起了干细胞研究的热潮。iPSC结合基因治疗和细胞治疗的成果已经应用到动物疾病模型上。iPSC能够自我更新并维持未分化状态,可分化为3个胚层来源的所有细胞,参与形成机体所有组织和器官,体外定向诱导能够分化出各种成体细胞,在理论研究和临床应用等方面都极具应用价值。但iPSC技术也存在一系列问题需要研究解决。     

诱导性多能干细胞向神经细胞分化的研究进展

诱导性多能干细胞(induced pluripotent stem cell,iPS cell)是通过转染外源特定的基因组合来诱导成体细胞重编程为类似于胚胎干细胞的一种多潜能干细胞,iPS细胞与胚胎干细胞不仅在形态上相似,而且在功能方面几乎相同.另外,iPS细胞的诞生克服了胚胎干细胞在临床应用时涉及的移植免疫排斥与伦理道德问题,因此具有重要的临床应用价值.目前iPS在治疗中枢神经系统性疾病方面的研究已取得很大进展,包括iPS细胞向神经细胞诱导分化方法的改进、分化机理的探索以及iPS细胞分化来源神经细胞在神经系统疾病模型中治疗作用的研究等.从iPS细胞的创建及特点、iPS细胞向神经细胞分化的诱导方法及研究新进展方面予以综述.     

脂肪干细胞的研究进展

成体干细胞包括多能诱导干细胞、胚胎干细胞、脐带血干细胞、脂肪干细胞等,其中脂肪干细胞因其取材方便,无伦理限制,且能诱导成多胚层细胞而成为最有应用前景的成体干细胞之一。脂肪干细胞可以诱导分化为脂肪细胞、骨细胞、软骨细胞、肌细胞和神经元,在特定的条件下,可以构建皮肤,骨和软骨组织工程,是多种组织工程的理想种子细胞,有非常重要的研究和应用价值。本文综述了ADSC的分离培养、诱导分化,并着重对脂肪干细胞在组织工程临床应用方面的最新发展进行了阐述,以期为深入研究脂肪干细胞提供理论基础。     

人类多能干细胞向脊髓前角运动神经元定向分化方法研究进展:从发育生物学到临床转化

人类多能干细胞(human pluripotent stem cell,hPSC)包括人胚胎干细胞(embryonic stem cell,ESC)及人诱导多能干细胞(induced pluripotent stem cell,iPSC),它们具有向人体多种类型细胞分化的潜能。近年来,其体外定向分化为脊髓前角运动神经元的研究取得了一定进展。该文基于对神经发育的理解,回顾总结了hPSC向脊髓前角运动神经元定向分化的研究进展,并介绍了它们在研究人类神经发育、对疾病进行体外建模和细胞替代疗法方面的应用。     

iPS细胞:一种肿瘤细胞

诱导多能干细胞(iPS细胞)可以用于定向分化、动物发育、药物筛选和疾病治疗等研究和应用领域,可以避免ES细胞产生的免疫排斥和伦理道德问题.因此,iPS细胞的产生具有里程碑的意义,并迅速成为生物科学领域中的研究热点.然而,iPS细胞并非非常完美,没有任何瑕疵.研究过程中发现iPS细胞存在诱导频率过低、致瘤性、临床应用安全等一系列问题.本文主要综述有关iPS细胞前期研究成果和iPS细胞存在的一些问题以及iPS细胞与肿瘤细胞之间的联系.     

一种新型干细胞--侧群细胞

侧群细胞(side population cell)是利用Hoechst染料和流式细胞术进行造血千／祖细胞分离时发现的一群特殊细胞,广泛分布于多种成体组织、胚胎和某些肿瘤细胞系中;它既具有类似千细胞的自我更新和多向分化潜能,还具有独特的表型标记和生物学特征,代表了一种新的千细胞类型。对侧群细胞的研究,不仅有助于人们增加对千细胞增殖、分化及其发育调控机制的理解,同时还提供了一种从不同组织中分离纯化和利用多能干细胞的新策略,为组织工程和细胞治疗提供新的千细胞材料来源。现就侧群细胞的组织分布、生物学特征、表型标记、信号转导机制及其与肿瘤发生相关性等方面的研究进展进行了综述,并对侧群细胞的进一步研究和应用作了展望。     

肌卫星细胞研究进展

骨骼肌中的卫星细胞,长期以来就被认为是出生后骨骼肌生长、修复和维持的单能成肌干细胞。近年研究发现,卫星细胞与内皮细胞共同起源于胚胎血管祖细胞,且成年骨骼肌中存在多能干细胞,这些肌源多能干细胞在适当的微环境中具有多向分化潜能。这将为治疗包括帕金森病在内的多种临床退行性疾病提供自体干细胞的新来源。本文对肌卫星细胞的起源、增殖和成肌分化的分子调节机制,以及肌卫星细胞的多能干细胞潜能等方面的研究进展进行了综述。     

种子细胞——组织工程连载之三

种子细胞也是组织工程的核心研究内容,获得足够数量和质量的种子细胞是开展体外组织工程的必要基础。用于组织工程的种子细胞必须具有形成新组织结构的能力,主要来源于自体、同种异体或异种,在具体应用时各有利弊。一些成体干细胞由于不存在伦理争议以及发育分化条件相对简单等优势是重要的种子细胞,包括造血干细胞、骨髓干细胞、神经干细胞、脂肪干细胞、皮肤干细胞。人胚胎干细胞及其组织工程要真正在临床医学中得到应用,还有很长的一段路要走。其他一些细胞也可以作为组织工程种子细胞,包括内皮细胞、上皮细胞、成纤维细胞、骨细胞、成骨细胞、角质细胞、前脂肪细胞、脂肪细胞、肌腱细胞等。这些细胞已分化,分裂能力有限,但仍应用于组织工程。理想的种子细胞具有一定标准。     

胚胎干细胞与胚胎生殖细胞

西北农林科技大学、陕西省干细胞工程技术研究中心的徐小明、杨炜峰、窦忠英等先生对胚胎干细胞(embrgonicstemcells,ES)与胚胎生殖细胞(embryonicgermCells,EG)分别从附置前早期胚胎内细胞团(innercellmass,ICM)和早期胎儿生殖嵴原始生殖细胞(primordialgtrmcells,PGCs)分离克隆出来的一种具有自我更新、无限增殖能力,能分化成代表3个胚层组织细胞能力的干细胞、可对其进行遗传操作、选择和冻存不失其多能性。ES/EG应用于移植医学,在特定条件下可诱导其分化为特定细胞,并可在体外构建特定组织器官,如诱导分化为心肌细胞来治疗心肌梗…