间充质干细胞分化为心肌细胞的诱导方法研究进展

间充质干细胞作为一种取材方便、易于分离培养、体外扩增快、免疫原性低的成体干细胞,具有自我更新和多向分化潜能,可在体内外不同的诱导条件下分化为心肌细胞,是理想的心肌再生治疗的种子细胞。本文综述了间充质干细胞分化为心肌细胞的诱导方法,包括化学试剂、中药制剂、机械力和电磁刺激、心肌环境因子、损伤组织条件培养、组织工程方法等,为其在心肌损伤性疾病尤其是心肌梗死治疗中的应用提供基础。     

体细胞诱导为多能干细胞的最新进展

2007年11-12月,Cell、Science和Nature发表一系列体外诱导人类体细胞转变为多能干细胞的论文。来自日本和美国的研究小组利用慢病毒载体分别将Oct-4、Sox2、C-Myc、Klf4和Oct-4、Sox2、Nanog、Lin28两套基因转入人成纤维细胞,均获得类似ES细胞的克隆。小鼠诱导性多能干细胞已初步用于镰刀细胞性贫血的基因治疗。短短一年半,诱导性多能干细胞的研究和关注度呈现了爆炸式成长;体细胞重编程、去分化、多能干细胞来源等一系列热点问题再次成为大众瞩目的中心。     

体细胞重编程为多能干细胞的研究进展

体细胞通过重编程转变成其他类型的细胞,在再生医学方面具有重要的应用前景。细胞重编程的方法主要有体细胞核移植、细胞融合、细胞提取物诱导、限定因子诱导等,这些方法可以不同程度地改变细胞命运。最近,限定因子诱导的多能干细胞（induced pluripotent stem cell。iPS）为重编程提供了一种崭新的方法,不仅可以避免伦理争议,还提供了一种更为便利的技术,为再生医学开辟了新的天地;同时,iPS技术为研究基因表达调控、蛋白质互作、机体生长发育等提供了一个非常重要的研究手段。本文主要论述了体细胞重编程的方法及iPS细胞的进展、面临的问题和应用前景。     

体细胞重编程为诱导多能干细胞

诱导多功能性干细胞（induced pluripotent stem cells,iPS细胞）是通过导入特定的转录因子（如Oct3/4、Sox2、c-Myc和Klf4等）将体细胞诱导重编程为多能性干细胞,其功能与胚胎干细胞相似.iPS细胞的建立,在生命科学领域引起了新的轰动.目前,iPS细胞的研究领域在转录因子的优化、iPS细胞的筛选、载体的运用、体细胞种类的选择和iPS细胞的应用等方面取得突破进展,但仍然存在致癌性、效率低等一系列急需解决的问题.     

胚胎干细胞定向分化为心肌细胞研究进展

胚胎干细胞在体外可分化为 3个胚层的所有组织细胞。诱导人类胚胎干细胞定向分化为心肌细胞可为心肌梗死、心肌坏死等重大心脏疾病患者实施细胞治疗 ,也可作为种子细胞 ,用于构建供器官移植用的人造心脏 ;进一步可研究心肌细胞发育分化的分子机理及更直观的用于体外筛选人类心血管药物等。对人类胚胎干细胞及其定向分化为心肌细胞分子机理的研究进展及其所面临的问题作一综述。     

体细胞重编程为诱导多能干细胞的研究

通过逆转录病毒将4个基因(Oct4 、 Sox2、c-Myc和Klf4)导入小鼠胚胎成纤维细胞 (mouse embryonic fibroblast, MEF)中,能诱导形成胚胎干细胞样特性的诱导多能干(induced pluripotent stem, iPS)细胞.人类iPS细胞的成功构建开拓了广泛的应用前景.本文简要综述了 iPS细胞的基因筛选,转导基因的选择以及iPS细胞的表观遗传特性等.     

诱导多能干细胞研究进展

人类诱导多能干细胞（induced pluripotent stem cells,iPS细胞）的建立被公认为目前最重要的科技进展之一。iPS细胞在动物疾病模型上的成功治疗,病患特异性iPS细胞的研究及iPS细胞的定向分化研究将有可能使人们避开治疗性克隆的伦理和技术障碍,给人类疾病的干细胞治疗带来光明的前景。本文从iPS细胞的诱导策略和方法,来源细胞及筛选、重编程机制的研究现状、应用前景以及研究中存在的问题等方面对其作一综述和讨论。     

骨髓间充质干细胞体内诱导分化为心肌细胞

观察骨髓间充质干细胞(mesenchymal stem cells,MSCs)植入体内后,在心肌微环境诱导下分化为心肌细胞的能力。无菌条件下取出大鼠双侧股骨及胫骨,冲洗骨髓腔获得细胞,贴壁筛选法纯化MSCs,体外培养、扩增,4,6-二咪基-4-联苯基吲哚(4,6-diamidino-2-phenylindole,DAPI)标记细胞,注入结扎冠脉左前降支所致心肌梗塞模型鼠的心肌组织。在不同时间点处死大鼠,获取心肌组织,采用HE染色和电镜技术对植入MSCs进行形态学观察和超微结构检测,荧光免疫组化检测植入MSCs肌球蛋白重链(MHC)和心肌特异性抗原Cx43的表达,同时应用RT-PCR技术检测心脏早期发育基因NKx2．5、GATA-4的表达。结果发现细胞标记效率为100％,通过连续检测MSCs植入后细胞形态从无规则状态、幼稚细胞表型逐渐向成熟心肌细胞方向转化,植入细胞排列同正常肌纤维方向平行,且植入四周后电镜检测到闰盘的存在;两周出现MHC的表达,后随时间延长表达逐渐增强。四周出现Cx43的表达,以后表达稳定,RT-PCR检测NKx2．5、GATA-4在一天即出现弱表达,两周～三周时表达最强,以后强度逐渐减弱。结果表明MSCs在体内微环境条件下能够转化为心肌细胞。     

诱导多能干细胞的研究进展

体细胞诱导成为多能性干细胞(induced pluripotent stem cell,iPS cell)的研究成果被国际生命科学界誉为具有里程碑意义的创新之举.在短短3年多的时间里,这项研究已经在细胞重编程的机理研究、探索疾病的发生发展机制以及临床医学的应用等领域引发了很多突破性的进展,而且,这一非克隆干细胞技术的诞生,成功地避开了长期以来争论不休的伦理问题,极大地推动该领域和相关科学领域的发展.从iPS细胞的研究历程、iPS细胞的构建机理、iPS细胞研究的最新应用成果以及iPS细胞的发展前景和研究方向等方面进行了评.     

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.     

Making cardiomyocytes: How mechanical stimulation can influence differentiation of pluripotent stem cells

Pluripotent stem cells (PSCs), including embryonic stem cells (ESCs) and induced pluripotent stem cells (iPSCs) have promise in regenerative medicine for a variety of applications. Their potential in the treatment of cardiovascular disease is of particular interest due to its severity and prevalence. In order to be successful for cell therapy, PSCs must be pre‐differentiated into cardiomyocytes to prevent teratoma formation in vivo. Current methods focus on the supplementation of soluble factors to culture medium to drive differentiation into mesodermal lineages; however, these methods are costly with varying cardiomyocyte yields. Since cardiomyocytes are exposed to dynamic environments in vivo, there is potential in using mechanical stimulation to further drive differentiation in vitro. In this review, we will describe the most recent developments in how mechanical stimulation, including fluid shear, cyclic strain, and magnetically mediated strain, can guide cardiomyogenesis in PSCs. © 2013 American Institute of Chemical Engineers Biotechnol. Prog., 29:1089–1096, 2013     

诱导干细胞分化为神经细胞的研究进展

干细胞是在机体分化过程中存在的具有自我增殖、更新能力,且能形成各种类型分化细胞的一类细胞的总称。它不但为细胞发育分化和细胞诱导研究提供了很好的模型,而且对于临床细胞替代疗法与细胞移植具有重要意义。作者综合干细胞研究的成果,从方法、机理及诱导得到的神经细胞的检查等几个方面对诱导干细胞向神经细胞分化的进展加以综述。     

体细胞重编程为多潜能干细胞的研究进展

人类的胚胎干细胞（embryonic stem cells,ES cells）可以用来治疗很多疾病,但是如果通过核移植来获得与供体或者患者相匹配的ES细胞,就会受到人卵母细胞来源等条件的制约。这就促使了将体细胞重编程为多潜能细胞这样一种技术策略的发展,其中包括将分化细胞与ES细胞融合,在卵细胞、ES细胞或多潜能癌细胞的抽提物中孵育,强制多潜能因子过表达等具体的方法。通过这些途径引出了一些核功能的重编程以及相应的DNA甲基化修饰、组蛋白翻译后修饰,使体细胞表达特定的多潜能因子,转变为类似胚胎干细胞的多潜能细胞。     

In vitro differentiation of rat embryonic stem cells into functional cardiomyocytes

The recent breakthrough in the generation of rat embryonic stem cells (rESCs) opens the door to application of gene targeting to create models for the study of human diseases. In addition, the in vitro differentiation system from rESCs into derivatives of three germ layers will serve as a powerful tool and resource for the investigation of mammalian development, cell function, tissue repair, and drug discovery. However, these uses have been limited by the difficulty of in vitro differentiation. The aims of this study were to establish an in vitro differentiation system from rESCs and to investigate whether rESCs are capable of forming terminal-differentiated cardiomyocytes. Using newly established rESCs, we found that embryoid body (EB)-based method used in mouse ESC (mESC) differentiation failed to work for the serum-free cultivated rESCs. We then developed a protocol by combination of three chemical inhibitors and feeder-conditioned medium. Under this condition, rESCs formed EBs, propagated and differentiated into three embryonic germ layers. Moreover, rESC-formed EBs could differentiate into spontaneously beating cardiomyocytes after plating. Analyses of molecular, structural, and functional properties revealed that rESC-derived cardiomyocytes were similar to those derived from fetal rat hearts and mESCs. In conclusion, we successfully developed an in vitro differentiation system for rESCs through which functional myocytes were generated and displayed phenotypes of rat fetal cardiomyocytes. This unique cellular system will provide a new approach to study the early development and cardiac function, and serve as an important tool in pharmacological testing and cell therapy.     

Production of de novo cardiomyocytes: human pluripotent stem cell differentiation and direct reprogramming

Cardiovascular disease is a leading cause of death worldwide. The limited capability of heart tissue to regenerate has prompted methodological developments for creating de novo cardiomyocytes, both in vitro and in vivo. Beyond uses in cell replacement therapy, patient-specific cardiomyocytes may find applications in drug testing, drug discovery, and disease modeling. Recently, approaches for generating cardiomyocytes have expanded to encompass three major sources of starting cells: human pluripotent stem cells (hPSCs), adult heart-derived cardiac progenitor cells (CPCs), and reprogrammed fibroblasts. We discuss state-of-the-art methods for generating de novo cardiomyocytes from hPSCs and reprogrammed fibroblasts, highlighting potential applications and future challenges.