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诱导多能干细胞诱导与应用前景
诱导多能干细胞(induced pluripotent stem cells,iPSCs)于2006年被Yamanaka等人发现后,一度成为研究热点.由于iPSC细胞具有类似于胚胎干细胞的增殖潜力与分化能力,且能够通过重编程体细胞来获得,因而相比于胚胎干细胞具有极大的应用潜力与优势.此外,在临床治疗中,诱导多能干细胞能够完成多种细胞类型的分化,甚至可以再生组织器官,因而对于目前较难治愈的某些器官病变疾病有显著的疗效.本文将从诱导多能干细胞概述、分子机制、诱导手段、成果应用以及目前遇到的困难进行简要介绍.
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诱导多能性干细胞与心肌细胞的融合细胞遗传表型特征研究
目的 体外构建诱导多能性干细胞(induced pluripotent stem cells,iPSCs)与心肌细胞(cardiomyocytes,CMs)的融合细胞,探讨其细胞遗传学以及定向分化等生物学特点.方法 iPSCs与原代心肌细胞通过聚乙二醇(PEG-4000)诱导融合,检测融合细胞染色体数分布情况,融合细胞碱性磷酸酶染色,鉴定亲本细胞特异性基因和蛋白在融合细胞中的表达情况,以及当融合细胞失去亲本心肌细胞表型时,其向心肌细胞分化的能力.结果 融合细胞表现为iPSCs样的特点;融合细胞主要表现为四倍体或者近似四倍体的核型(超过75%的融合细胞染色体数目在76~80条之间);碱性磷酸酶的阳性率低于同时间点的iPSCs;干细胞特异性基因Oct-4和Nanog的表达量在融合细胞与iPSCs中没有差异,而心肌细胞特异性基因α-MHC和β-MHC在融合细胞中的表达量明显低于心肌细胞;Oct-4蛋白在不同代数的融合细胞中均有表达,而随着时间的延长,cTnT蛋白逐渐呈阴性表达;失去亲本心肌细胞表型的融合细胞能够向心肌细胞分化,且分化率高于同时间点的iPSCs.结论 iPSCs与原代心肌细胞的融合细胞,初期表现出双向重建,P5代后完全表现出干细胞显型,并且能向心肌细胞分化.
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将人的皮肤成纤维细胞直接诱导为神经干细胞
目的 探讨将人的皮肤成纤维细胞诱导为神经干细胞.方法 将成人的皮肤成纤维细胞用带有Pax6报告基因和绿色荧光蛋白的慢病毒感染,并经历其病毒载体的抗性基因嘌呤霉素筛选后的细胞作为初始细胞,转入在维持神经干细胞生长发育、分化、保持功能稳定性和可塑性中起非常重要作用的10个基因Sox2、Klf4、c-Myc、Tcf3、Ascl1、Brn2、Neurog2、Foxg1、Hes1和Id1,对经过重新编程表达GFP绿色荧光蛋白的细胞用流式细胞仪进行筛选,并对其进行免疫荧光染色和分化的鉴定.结果 转入基因后成功诱导为神经干细胞(iNSCs).iNSCs能表达神经干细胞的标志性基因(Nestin),能分化为神经元(βⅢ-tubulin)和星形胶质细胞(GFAP).结论 通过转入外源因子的方式可以将人的皮肤成纤维细胞诱导为神经干细胞.
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转导特定基因重编程体细胞为多能干细胞
通过转导特定基因将体细胞重编程可获得诱导性多能干细胞,这种建系方法 标志着干细胞实验技术的重大突破.本文综述该细胞建立、鉴定及新进展.
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优化建立猪多能性细胞及向神经谱系细胞特异性分化
目的 探讨建立猪多能性细胞(iPPCs)的优化方案,并探求其向神经谱系细胞特异性分化的方法.方法 利用经典的Yamanaka方法,联合应用组蛋白乙酰化酶抑制剂丙戊酸(VPA)、甲基转移酶抑制剂5-氮-2'-脱氧胞苷(5-AZA)及Oct4病毒的重复感染,优化重编程方案,诱导巴马小型猪胚胎成纤维细胞为诱导的iPPCs.通过Real-time PCR检测重编程过程中多能性基因的分子表达.通过维甲酸(RA)及细胞外基质(ECM)的联合培养,诱导iPPCs向神经谱系细胞特异性分化,免疫荧光细胞化学方法检测神经特异性标记物表达.结果 应用优化方案,将猪胚胎成纤维细胞重编程为iPPCs.Real-time PCR显示,VPA和Oct4病毒的重复感染可显著促进重编程过程中多潜能基因的表达.5-AZA未显著提高多潜能基因的表达.RA及ECM的联合培养可诱导iPPCs向神经谱系细胞分化,并表达神经特异性标志基因神经元类型Ⅲβ-微管蛋白(Tuj1)和胶质纤维酸性蛋白(GFAP).结论 在利用优化方案建立猪多能性细胞的基础上,将其向神经谱系细胞特异性分化,对人类神经性疾病的细胞替代治疗具有重要意义.
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OSKM诱导过表达c-Jun肝癌细胞重编程
目的 构建OSKM诱导的过表达c-Jun肝癌细胞(C3A-c-Jun)重编程细胞系,探讨外源性c-Jun对肝癌细胞重编程的影响.方法 通过C3A细胞稳定过表达c-Jun后进行OSKM诱导重编程,通过碱性磷酸酶染色,Real-time PCR,免疫印迹法,免疫荧光等技术对细胞进行鉴定,建立C3A-c-Jun诱导肿瘤干细胞系C3A-c-Jun-iCSCs.结果 C3A-c-Jun-iCSCs克隆呈圆顶状,边缘圆钝,克隆内细胞小且排列紧密,多层分布,碱性磷酸酶染色阳性,mRNA和蛋白水平均可表达多潜能性标记物OCT4、SOX2;C3A-c-Jun-iCSCs组外源性和内源性Sox2的表达量均明显高于C3A-iCSCs对照组;在重编程过程中c-Jun持续表达.结论 OSKM诱导C3A、C3A-c-Jun肝癌细胞重编程,分别建立C3A-iCSCs和C3A-c-Jun-iCSCs细胞系,发现外源性c-Jun通过上调Sox2基因的表达,启动下游一系列反应,对肝癌细胞重编程过程起促进作用.
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父源基因组重编程中组蛋白变体的作用
卵母细胞具有重编程精子基因组以确保胚胎正常发育的能力.精子人卵后,父源基因组会经历组蛋白替换鱼精蛋白,全基因组去甲基化等过程,从而启动胚胎发育.组蛋白H3的变体H3.3可以替换核小体中的典型组蛋白H3.1和H3.2,从而修饰染色质结构和影响基因表达.在早期胚胎发育过程中H3.3的缺失将导致染色体的过度凝集和错误分离.我们综述了组蛋白变体H3.3及其分子伴侣在精子发生、受精和早期胚胎发育中的作用,特别是H3.3对父源基因组重编程的重要性,这对理解受精后全能性合子的形成及着床前发育具有重要意义.
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血液细胞重编程为诱导性多能干细胞的研究进展
诱导性多能干细胞(iPSCs)技术能够将已分化的体细胞反转为多能细胞,因其不存在伦理、排斥等问题,在再生医学领域具有广阔的应用前景.尽管已经建立了来源于多种体细胞的诱导性多能干细胞,但是能实际应用于临床、取材便利、诱导安全的供体来源仍然具有局限性.我们从血液细胞作为供体细胞进行重编程的特点、优势及应用等方面进行了综述.
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诱导多能干细胞研究进展
通过导入特定的转录因子将终末分化的体细胞重编程为多能干细胞,称为诱导多能干细胞(iPSCs)技术.这项技术可能避开长期以来困扰人们的胚胎干细胞移植免疫排斥问题以及伦理学问题,为再生医学研究、体外疾病模型建立以及新药筛选等提供重要资源,揭开干细胞研究的新篇章.但由于iPSCs建立过程中转化效率低下以及潜在的致癌性等问题,导致iPSCs的临床应用面临重重障碍.近5年来,人们对此进行了不断的探索.本文将综述有关iPSCs诱导策略的研究进展、应用可行性分析及尚未解决的问题.
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干细胞在肾脏损伤中应用的研究进展
终末期肾病加剧了世界医疗资源的负担。现在迫切需要有效的策略，即通过肾脏再生来预防进一步的肾损伤以及恢复肾功能。除防止肾脏损伤外，再生受损的肾组织对于延缓慢性肾脏病发展到终末期肾衰竭也是非常重要的。肾脏再生的新进展包括了胚胎干细胞向肾脏细胞定向诱导分化；肾小管损伤后的增殖加强；内皮祖细胞和肾祖细胞在肾损伤修复中的作用；采用间充质干细胞治疗肾病和肾脏组织工程等。然而就目前的研究，在上述过程中依然存在一些争议，如成体上皮干细胞究竟是不是存在；如何探寻并研究好的肾损伤治疗策略以及如何以佳的方式使用间充质干细胞来预防肾损伤等。本文总结了干细胞和再生方法在肾损伤中应用研究的新进展。
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iPS细胞技术在HIV研究和治疗中的应用
诱导性多能干细胞(iPS细胞),在其被发现的十余年来,得到了迅猛的发展,并广泛应用于多个领域的研究工作中.iPS细胞技术在功能研究、疾病模型、基因治疗等方面具有重要作用.近年来,iPS细胞技术在艾滋病病毒(HIV)研究和治疗方面的应用层出不穷.利用iPS细胞平台,学者们在HIV的CCR5和CXCR4等受体的研究以及细胞治疗等策略的探索中都取得了显著的成果.不仅如此,类似于"柏林病人",有学者提出利用经基因修饰后,自体同源造血干细胞对艾滋病病人进行干细胞骨髓移植,而iPS细胞及重编程技术使该设想更具有可行性.文章对iPS细胞技术在HIV相关的研究和治疗领域的应用进展进行综述.
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生物材料的表面形貌与细胞的表观遗传调控
生物材料仅凭借其表面形貌的变化即能调控细胞的黏附、迁移、增殖、分化、重编程等重要的生物学行为,其调控机制不仅涉及分子生物学通路,表观遗传调控更是起到至关重要的作用.明确生物材料表面形貌对细胞的表观遗传调控机制,是构建材料特性-表观遗传变化与基因表达-细胞行为调控网络的基础,为实现以临床应用为导向的个性化材料设计提供理论依据.
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人外周血单个核细胞体外重编程为少突胶质前体细胞研究
目的 利用非整合质粒载体在体外将成人外周血中单个核细胞重编程为少突胶质前体细胞(oligodendrocyte progenitor cells, OPCs).方法 经外周静脉采集志愿者血液5 mL,利用Ficoll-Paquem密度梯度离心法获得单个核细胞,体外扩增培养后,电转染携带外源基因(OCT4, SOX2, KLF4, C-myc, LIN28, Nanog)的质粒,然后在加有化学小分子的特定培养基中分三步培养.结果 转染后30 d左右,可以获得血小板衍生生长因子受体α(platelet-derived growth factor receptor-α, PDGFR-α)阳性的早期少突胶质前体细胞(Pre-OPC),该细胞能传20 代以上,继续分化30 d左右可以获得表达O4的少突胶质前体细胞.结论 利用非整合质粒载体携带外源基因可以将成人外周血单个核细胞在较短期时间内重编程为具有增生能力的早期少突胶质前体细胞,且能继续分化为少突胶质前体细胞.
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细胞命运的逆转:体细胞核移植与诱导多能干细胞——2012年诺贝尔生理学或医学奖简介
2012年诺贝尔生理学或医学奖分别颁发给来自英国的John B.Gurdon和日本的Shinya Yamanaka两位科学家,以表彰他们在“成熟细胞可重编程而具有多能性”方面的重大发现.他们开创性的工作改变了人们对于细胞或生物体发育程序的传统观念,促使人们去探寻逆转细胞发育命运的奥秘.
关键词： 体细胞核移植 诱导多能干细胞 发育 重编程 诺贝尔生理学或医学奖 -
诱导性多能干细胞研究进展及应用前景
将体细胞或成体干细胞重编程转变为诱导性多能干细胞(iPSCs)技术是近年来再生医学领域的重大进展.它是通过人工方法将适当的外源性转录因子导入体细胞或成体干细胞,使体细胞或成体干细胞转化为具有无限增殖潜能和定向分化能力、类似于胚胎干细胞的一类"人造干细胞".来源于特定患者体细胞的iPSCs为医学研究提供了强有力的工具,并有可能为损伤修复的替代治疗提供细胞来源.现重点讨论iPSCs在重编程过程中新研究进展并概述了iPSCs的临床应用前景.
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染色质修饰因子在诱导多能干细胞重编程中的研究进展
诱导多能干细胞（ iPSCs）因其独特优势在再生医学领域具有广泛的应用前景。近年来，一系列的研究发现染色质修饰因子对于干性的维持和促进重编程进程不可或缺。在重编程过程中抑制一些染色质修饰酶能提高重编程效率，而敲减或敲除一些染色质修饰因子则使重编程效率下降或不能实现重编程。该文就近几年发现的在iPSCs重编程过程中发挥重要作用的染色质修饰因子及其作用机制予以综述。
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两种非整合载体重编程人脐带血CD34+细胞形成诱导多能干细胞的研究
目的 探索两种非整合载体重编程人脐血来源的CD34+细胞形成诱导性多能干细胞(iPSCs)的方法.方法 利用细胞核转染仪分别将两组非整合质粒转入短暂培养后的脐带血CD34+细胞中,使其进行重编程形成iPSCs,14 d后两种方法均可观察到2×106个脐带血CD34+细胞中约有900个类似ES细胞特征的克隆出现,并对产生的iPSCs进行体内外多能性鉴定及细胞核型检测.结果 两种方法重编程效率基本相同,重编程形成的hiPSCs多能性基因OCT4、SOX2、NANOG的表达量与hES细胞系H1比较接近(P＞0.05),而与CD34+细胞差别较大(P＜0.05),且具有体内分化成三胚层的全能性.结论 两种非整合质粒重编程人脐带血来源的CD34+细胞形成iPSCs的方法,效率基本相同,均无外源基因插入,为建立相对安全的iPSCs提供了有效途径,为临床科研、药物筛选和再生医学研究等提供了较好的方法.
关键词： 诱导多潜能干细胞 重编程 脐带血CD34+细胞 非整合型质粒 -
心血管疾病早期调控的研究进展
健康与疾病的发育起源假说认为,宫内环境或出生后环境的变化可导致子代机体在形态、生理和代谢等方面发生改变,终影响成年后的健康状况.为研究其机制,人们建立了多种心血管编程的动物模型,并通过增加有益因素和控制有害因素(称为“重编程”)来预防和治疗心血管疾病.本文将综述心血管编程的不同动物模型及其可能的机制.
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诱导多能干细胞研究进展
通过反转录病毒载体系统,在小鼠和人高度分化细胞中表达干细胞因子Oct4,Sox2,Klf4和(或)c-Myc等基因,再经过干细胞标志因子Nanog等的筛选,可以获得与ES细胞特性十分近似的诱导多能干细胞系(iPS).本文主要综述了诱导多能干细胞近的研究现状,并对诱导重编程的机制和诱导多能干细胞系的临床应用前景进行了讨论.
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细胞重编程:调节关键基因获得需要细胞
细胞重编程是在一定条件下成体细胞的记忆被擦除,重新程序化产生新的表型和功能,导致细胞命运发生改变,主要发生在不涉及基因组DNA序列改变的基因表达水平,即通过改变细胞基因表达程序(时空和差异),对其进行重新编程而改变细胞的分化方向,获得所需要的细胞.对于细胞重编程的深入研究有助于掌握机体细胞的发生发育机制,为解决再生医学种子细胞来源问题提供理论基础.人类未来将从许多分化的细胞获得更多所需要的另外一些分化细胞,这对细胞分化机制和疾病的细胞替代治疗研究具有划时代的意义,本文总结了细胞重编程的分类、影响因素、方法及新进展.
