多能干细胞体外分化为类神经管模型的研究进展

近年来多能干细胞(PSCs)的体外培养与分化技术发展迅速,并广泛应用于再生医学和发育生物学等领域。PSCs能够在体外神经诱导的条件下分化为类神经管模型,这为探索体内早期神经发育与中枢神经系统发育疾病的形成机制提供了全新的实验平台。本文总结了近年来应用小鼠和人PSCs建立体外类神经管模型的研究进展,其中体外模型主要包括在不同培养体系下诱导获得的二维(2D)与三维(3D)类神经管模型,并针对早期类神经管模型在神经系统发育性疾病机制研究中的前景和挑战作进一步探讨,同时为疾病预防和治疗提供新的思路。     

去整合素基质金属蛋白酶19抑制人正常胎盘来源滋养层细胞的侵润能力

去整合素基质金属蛋白酶19(ADAM-19)是新近发现的ADAMs家族成员,在胎盘组织中有较高水平的表达,但其在胎盘发生过程和滋养层细胞侵润中的功能还是未知的.我们以人正常胎盘来源的细胞滋养层细胞(NPC)为体外模型,利用基因转染、RT-PCR、蛋白质印迹、免疫组织化学及细胞侵润分析等手段,证实ADAM-19在人胎盘组织中有特异表达,存在于多种滋养层细胞中;转化生长因子β1(TGF-β1)可以显著上调NPC细胞中ADAM-19的表达,呈现剂量依赖性;过表达hADAM-19可使NPC细胞中MMP-9的mRNA和蛋白质表达下调,并降低细胞的侵润能力.研究结果表明,人滋养层细胞中存在ADAM-19表达的旁分泌调节机制,而ADAM-19在调节滋养层细胞侵润中发挥一定作用.这一结果为阐明ADAM-19在胎盘发生中的功能提供了新的科学资料.     

胎盘发育与母胎健康

胎盘是妊娠期保证胎儿正常生长发育的临时性器官,是胎儿与母体进行营养和气体交换的唯一渠道。胎盘发育异常不仅会造成胎儿发育障碍和多种妊娠疾病,还可影响母体乃至后代的远期健康。深入了解胎盘发育的生理特征及其调控机理,阐释胎盘发育障碍在妊娠相关疾病发生过程中的作用机制,进而探讨靶向胎盘的妊娠疾病的防治策略,对全面提高人类生殖健康水平、出生人口素质乃至终生的健康水平都具有深远的意义。首先简介胎盘发育过程中滋养层细胞分化及对母体子宫螺旋动脉的改建过程;分析胎盘发育不良与子痫前期等妊娠疾病的关系;进而阐述胎盘发育过程中,母体肝脏、肾脏、循环系统、免疫系统以及凝血系统的妊娠适应性调节;最后简单阐述胎盘发育不良对母婴远期健康的影响。对上述问题的整体认识会大力推进妊娠维持及母胎健康研究领域产生新的突破。     

胎盘发育过程中的表观遗传学改变及其相关疾病

胎盘介于胎儿与母体之间,是维持胎儿宫内生长发育的重要器官。在胎盘的正常发育过程中,子宫正常蜕膜化、滋养层细胞粘附与侵袭、胎盘血管生成与形成、胎盘印记基因表达都受到表观遗传修饰(如DNA甲基化、组蛋白修饰、非编码RNA等)的调控。研究已经证实环境因素如重金属、化合物、现代辅助生殖技术、营养物质均可导致胎盘上多种基因的表观遗传修饰异常。此外,胎盘基因表达存在性别差异也可能与表观遗传修饰有关。目前,在临床上可运用产前DNA甲基化水平分析技术检测异常的表观遗传修饰,并在疾病早期发现并做出诊断,从而为疾病预防及治疗提供依据。本文对胎盘正常发育过程中表观遗传修饰的调控及环境因素所致的胎盘基因表观遗传改变进行了综述,以期对胎盘相关疾病的诊断与治疗提供借鉴和参考。     

胎盘发生中的表观遗传学

胚外组织尤其是胎盘的正常发生对于维持哺乳动物胎儿在子宫中的发育和生长是必须的。胎盘发生是一个复杂的基因表达调控的过程,近年来的研究表明表观遗传在该过程中也起着重要作用。表观遗传调控在胎盘发生过程的几个主要事件中发挥作用,包括表观遗传对滋养层细胞分化和发育的调控、印记基因对胎盘发生和营养转运的调控、胎盘中的X染色体失活,以及胎盘表观遗传调控异常所导致的妊娠相关疾病。     

人胎盘滋养层细胞培养与体外hCG释放的研究

本研究的目的是了解细胞滋养层细胞和合胞体滋养层细胞体外分化和生物学特性。方法:采用酶消化和Percoll密度梯度离心法,对人足月胎盘细胞滋养层细胞进行分离、纯化和体外培养。采用放射免疫法(RIA)检测细胞培养上清液hCG含量的变化。结果:经分离和纯化的细胞滋养层细胞在体外培养中生长良好,通过细胞分裂和融合形成合胞体滋养层细胞,随着合胞体滋养层细胞的生长,细胞培养上清液中hCG含量显著升高。我们认为从胎盘中分离和纯化的细胞滋养层细胞在体外培养中可分化和融合形成合胞体滋养层细胞,体外hCG含量的增加与合胞体滋养层细胞生长有关。     

滋养层细胞凋亡调控的研究

胎盘滋养层是母体与胎儿之间进行氧气、营养物质和代谢物交换的组织。大量研究证实 ,滋养层细胞凋亡是正常妊娠过程中存在的一种生理现象 ,具有重要的生理意义。滋养层细胞的凋亡受到Bcl 2家族蛋白、Fas FasL系统、p5 3蛋白及细胞因子等多种因素的调控。本文主要介绍滋养层细胞凋亡的调控及滋养层细胞凋亡与妊娠相关疾病的研究进展。     

克隆哺乳动物的胎盘发育缺陷

克隆又称体细胞核移植(Somatic cell nuclear transfer, SCNT),该技术已在多种哺乳动物中成功建立并被逐渐应用。然而,利用该技术获得的哺乳动物克隆胚胎的发育效率非常低(一般只有1%~5%),这严重限制了克隆技术的应用。胎盘发育缺陷被认为是抑制克隆胚胎发育的一个主要原因。几乎所有的SCNT来源胎盘都会出现不同的发育缺陷,如胎盘增生、胎盘血管缺陷、脐带畸形等。胎盘异常的根本原因是滋养层细胞基因组在发育过程中未能建立正确的表观遗传修饰,导致胎盘发育调控相关的重要基因,特别是印迹基因的表达出现异常。印迹基因表达异常导致胎盘的形态异常和功能缺陷,进而影响克隆胚胎的发育能力。目前,虽然有许多提高克隆胚胎发育能力的研究报道,然而在大多数研究中克隆效率并没有得到大幅度的提高,主要原因之一是克隆胚胎的胎盘发育仍然存在诸多缺陷。本文综述了克隆哺乳动物的胎盘异常及其印迹基因表达,并对未来提高克隆效率的研究提出展望。     

γ-氨基丁酸信号对小鼠胎盘早中期建立的影响

为了观察γ-氨基丁酸B型受体R1亚基(GABAB1R,GB1)在妊娠小鼠第1天至第8天(D1～D8)子宫中的表达规律,探讨γ-氨基丁酸(GABA)信号是否参与了胎盘早中期建立.应用半定量RT-PCR、免疫组织化学及Western blotting检测GB1在妊娠小鼠D1～D8子宫中的表达情况,原代分离D8.5的绒毛膜锥(EPCs)及蜕膜细胞,检测GABA及GABA B型受体激动剂baclofen、拮抗剂2-hydroxysaclofen对EPCs黏附及外延生长以及对蜕膜细胞侵袭能力的影响.D8时体内注射0.05 g/kg、0.5 g/kg及5 g/kg的GABA,于D14收集胎盘,制作石蜡切片.结果显示,GB1 mRNA及蛋白动态表达于D1～D8子宫.100μmol/L GABA及5μmol/L Baclofen促进EPCs的外延生长,抑制蜕膜细胞的侵袭,同时,20μmol/L 2-hydroxysaclofen成功逆转GABA对EPCs及蜕膜细胞的侵袭调节作用.5 g/kg的GABA可导致D14小鼠胎盘的迷路层滋养层细胞增多,母鼠血窦及胎鼠血管减少或发育不良,海绵滋养层的细胞滋养层细胞变小,糖原细胞减少或消失.结果提示,在小鼠早中期胎盘建立过程中,GABA信号促进滋养层侵袭至母体蜕膜组织,而抑制蜕膜细胞积极主动的侵袭行为,并可损害胎盘的结构.     

单细胞技术在干细胞组织修复与药物研发中的应用

近十几年来,单细胞技术飞速发展,突破了传统疾病只能对细胞群体进行研究的局限,将分辨率精确到单个细胞,解决了细胞异质性以及生物材料的低获取量等问题。该综述侧重介绍单细胞技术的方法学进展,并且详细阐述了其在干细胞组织修复药物研发中的最新进展,有助于读者了解如何利用单细胞技术寻找组织修复和相关疾病发生、发展中的特定干细胞群落和研究相关生理病理机制,并针对相关疾病建立二维(two-dimensional, 2D)和三维(three-dimensional, 3D)的体外新药筛选模型,从而进行高通量药物筛选。     

TGF-β1对人正常胎盘滋养层细胞表达E-钙粘素的调节

E-钙粘素是在胚胎发育中最早表达的分子之一,它可以与Catenin家族成员形成钙粘素/Catenin复合物参与多种细胞功能,对于胚胎植入和胎盘发生具有重要作用.通过RT-PCR、免疫组织化学、细胞粘附分析等方法,在人正常妊娠和输卵管妊娠母胎界面上,发现E-钙粘素主要定位于绒毛细胞滋养层细胞和滋养层细胞柱,从滋养层细胞柱近端向远端,其蛋白质水平逐渐降低.正常胎盘组织中E-钙粘素水平在妊娠早期较高,妊娠中期直至分娩期均维持低水平.在体外培养的人正常胎盘细胞滋养层细胞系(NPC细胞)中,转化生长因子β(TGFβ1)显著上调E-钙粘素蛋白和mRNA的表达,并呈现时间和剂量依赖性,同时,TGFβ1促进NPC细胞之间的粘附.上述结果表明,胎盘中存在E-钙粘素的旁分泌调节机制,E-钙粘素可通过调节滋养层细胞粘附而参与细胞侵润的有节制调控.     

人源肝脏类器官的研究及应用进展

肝脏是人体的主要代谢器官,在维持人体内环境稳态过程中起着关键调控作用。近年来,肝脏疾病严重威胁着人类健康,然而使用目前体外培养的细胞系和体内动物模型均无法深入揭示人肝脏疾病的发病机制,探索出有效潜在治疗靶点。人源肝脏类器官(human liver organoids, HLOs)是从人源细胞经体外3D分化培养得到的细胞团,能在体外模拟人肝脏的结构和功能,为人们理解肝脏生理结构、体外模拟肝脏疾病和开发治疗肝脏疾病药物提供了新模型。总结近年来具有代表性的HLOs模型的建立策略及应用,探讨目前HLOs模型存在的缺陷,以期为推动HLOs向临床应用提供参考。     

刚地弓形虫RH株感染对小鼠胎盘滋养层细胞周期的影响

目的 研究刚地弓形虫RH株对体外培养的孕期小鼠胎盘滋养层细胞周期的影响及相关机制.方法 制备小鼠胎盘滋养层细胞并分别接种于不同细胞培养皿,对照组加入DMEM高糖培养基孵育,实验组加入相同体积不同数量(2×104/mL、4×104/mL、8×104/mL)弓形虫速殖子培养6h、12h、24 h;以MTT法检测滋养细胞增殖率;流式细胞仪检测细胞周期;Western印迹法检测细胞周期相关蛋白cyclinA、cdk2表达或活性.结果 MTT法检测结果显示刚地弓形虫RH株抑制滋养层细胞增殖,且呈时间剂量依赖性;流式细胞仪检测24 h感染组细胞周期在S期产生阻滞,8×104/mL数量组S期细胞比例高达68.73％±1.76％;Western印迹方法分析感染弓形虫组滋养层细胞的cyclin A、cdk2蛋白表达量较对照组明显下降(P＜0.05).结论 刚地弓形虫RH株能够抑制小鼠胎盘滋养层细胞增殖并通过调节cyclinA、cdk2等蛋白表达或活性改变引起细胞S期阻滞.     

ADAM19在人胎盘组织中的表达及其对滋养层细胞侵润、黏附的影响

去整合素基质金属蛋白酶19（a disintegrin and metalloproteinase 19,ADAM19）是新近发现的ADAMs（a disintegrin and metalloproteinase）家族新成员,在人胎盘组织中有较高水平的表达,但其在胎盘发生过程中母胎界面的时空表达及功能还鲜有报道.本研究首次就ADAM19在正常胎盘中的时空表达进行了研究,并以人绒毛膜癌细胞系JEG-3细胞为体外研究模型分析了ADAM19对滋养层细胞侵润和黏附的影响及其机理.研究结果显示,从空间上看,ADAM19在多种滋养层细胞中有广泛的分布,包括细胞滋养层细胞（vctb）、合体滋养层细胞（stb）和滋养层细胞柱（ct）,绒毛内毛细血管的内皮细胞等.RT-PCR和Western印迹分析显示在孕早期8,9周龄绒毛中ADAM19的表达量较高,但在26周和足月胎盘中其mRNA和蛋白水平均明显下调.在JEG-3细胞中瞬时转染ADAM19可以降低其侵润能力同时增强细胞间的黏附.研究结果提示,ADAM19可能是胎盘发生过程中非常重要的滋养层细胞功能的调节分子.     

表皮生长因子受体在体外受精-胚胎移植胎盘及胚胎组织中表达及意义

目的研究辅助生殖中体外受精-胚胎移植(In Vitro Fertilization-Embryo Transfer, IVF-ET)技术本身对早期胎盘绒毛和胚胎组织中表皮生长因子受体(epidermal growth factor receptor, EGFR)及其基因表达影响。方法收集辅助生殖IVFET来源,双胚胎移植妊娠45~60d,经超声引导下减胎获得胎盘绒毛和胚胎组织各8例,作为研究组,对照组采用自然妊娠双胎45~60d人工流产中获得的胎盘绒毛和胚胎组织各10例。免疫组织化学和实时荧光定量RT-PCR检测组织中EGFR蛋白和m RNA的表达及分布差异。结果 EGFR表达于胎盘绒毛细胞滋养层细胞和合体滋养层细胞的细胞膜和细胞质,广泛表达于胚胎各个胚层;IVF-ET来源胎盘绒毛组织中EGFR免疫反应性显著低于自然妊娠组,在IVF-ET和自然妊娠胚胎组织中表达无明显差异; EGFR mRNA在IVF-ET胎盘绒毛组织中低表达,而在胚胎组织中表达无显著性差异。结论 EGFR蛋白和基因在IVF-ET胎盘绒毛组织中表达低于自然妊娠组织,而在胚胎组织中表达无明显差异,显示IVF-ET技术本身更加倾向于影响胎盘发育和功能,EGFR可能在IVF-ET相关疾病发病机制中发挥作用。     

胎盘屏障建立与维持的机制

胎盘是妊娠期维持胎儿正常生长发育和母亲健康的临时性器官,直接介导了母胎之间的对话。胎盘防御屏障功能的建立与维持是正常妊娠维持的重要基础,一方面,胎盘发挥了抑制母体对胎儿免疫排斥的作用,同时,胎盘需要抵抗致病微生物的感染。本文从胎盘发育的角度出发,从细胞学、免疫学等多重领域探讨了胎盘防御屏障建立及功能维持的细胞和分子机制,重点介绍了胎盘合体滋养层细胞抗感染的作用方式,包括细胞自噬、外泌体途径、细胞连接及细胞骨架等;同时介绍了胎盘屏障功能异常与子宫内感染尤其是TORCH致病微生物感染的致病关联。     

宫内母源性糖皮质激素编程子代肝脏发育及相关疾病易感

胎血基础糖皮质激素(glucocorticoid, GC)主要来自母体,其水平是决定胎儿多器官发育及功能成熟的关键。然而,孕期母体受内、外环境刺激后,其内源性GC水平或胎盘GC屏障功能会发生改变,进而引起宫内母源性GC水平异常。大量研究发现,宫血GC水平过高或过低均可导致子代肝脏发育及功能异常,导致出生后相关疾病易感,这主要与GC调控的信号通路、转录因子及表观遗传修饰的改变有关。迄今,宫内母源性GC水平对子代肝脏发育的影响及其编程机制尚未系统阐明。本文结合最新流行病学和实验研究,综述了宫内时期肝脏的生理发育过程及内源性GC的调控作用,重点介绍宫内母源性GC水平改变对子代肝脏发育及相关疾病易感性的影响,并阐明其网络调控机制,这对于解析肝脏生理发育与病理改变并探究相关疾病易感的宫内起源机制具有重要意义。     

人胚胎干细胞向滋养层分化的研究进展

哺乳动物胚胎发育产生的第一个细胞系的分离是内细胞团和滋养层的分离,不同哺乳动物之间胚胎干细胞向滋养层细胞分化不同,滋养层细胞对胚胎的植入、促进胚胎在子宫内的生存和生长至关重要.人胚胎干细胞为研究人类胚胎发育及向滋养层分化提供了一个独特的模型.人胚胎干细胞可以在实验室条件下保持无限期稳定的培养,用于最初胚胎和滋养外胚层发生的机制研究.目前人胚胎干细胞分化为滋养层细胞在体外可以通过自发分化、基因敲除、分离EB小体和BMP4诱导等几种途径实现.不同哺乳动物之间胚胎干细胞向滋养层分化机制,主要通过信号通路如BMP4,LIF等以及某些标志基因如OCT4,CDX2,Eomes等的变化调节.人胚胎干细胞向滋养层分化的研究为临床应用提供了一定的基础.     

MMP-26 在人正常胎盘滋养层细胞中的表达及激活素 A 对其表达的调节

胚胎植入和胎盘形成涉及细胞外基质的降解和重建,以及细胞的增殖、凋亡、迁移和分化,基质金属蛋白酶 (MMPs) 是参与这些事件的主要蛋白水解酶系统 . MMP-26 是近年来发现的 MMPs 家族的新成员,但其功能所知甚少 . 通过半定量 RT-PCR 、免疫组织化学、荧光免疫细胞化学等手段,发现人胎盘中 MMP-26 主要定位于绒毛滋养层细胞,在绒毛间质细胞中也有少量表达 . 妊娠早期,胎盘中 MMP-26 表达水平较高,至妊娠中期降至最低,但在足月胎盘中其表达又有显著提高,提示 MMP-26 可能参与妊娠早期滋养层细胞的侵润和分娩时的胎盘剥离 . 体外培养的妊娠早期人细胞滋养层细胞能产生一定水平的 MMP-26 ,而其表达受到激活素 A 的剂量依赖性刺激,表明滋养层细胞中存在 MMP-26 表达的自分泌 / 旁分泌调节 .     

小鼠毛囊发育分子遗传学机制研究进展

毛囊作为皮肤的附属器官,具有不断进行组织再生的特点,是研究干细胞的一种理想模型。毛囊发育机制十分复杂,其形态发生与持续终生的再生循环过程涉及表皮(上皮)和真皮(间充质)之间的相互作用。现已有相关的小鼠遗传模型被用于研究毛囊发育及再生的分子机制。该综述介绍最新的小鼠遗传学研究,主要涉及在毛囊发育过程中分别来自表皮和真皮中关键信号分子的敲除或过表达,以描绘一个控制毛囊发育和周期性循环的信号网络,为深入立体地理解毛囊发育机制和临床毛发疾病发病机制提供理论依据。