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人胚胎干细胞研究的现状与前景
胚胎干细胞(embryonic stem cell,ES细胞)是从早期胚胎的内细胞团(inner cell mass,ICM)或原始生殖细胞(primordial germ cells,PGCS)分离出来的多潜能细胞系.它具有与早期囊胚ICM或PGCs相似的生物学特性,在体外能够保持正常二倍体核型和未分化状态,并且有多方向分化潜能.在适当条件下,ES细胞可被诱导分化为多种细胞、组织,也可以与受体胚胎嵌合,形成嵌合体.1998年,美国威斯康星大学Thomson等[1]率先成功分离、克隆了人胚胎干细胞,并建立了细胞系,这一研究成果立刻在国际上引起轰动,成为世界关注的焦点.由于人ES细胞具有其它哺乳动物ES细胞的一般特性,能够在适宜条件下分化成构成人体的任何一种组织.因此,人ES细胞能够为组织工程研究提供可靠的细胞来源,同时能够在人早期胚胎发生、细胞组织分化以及基因调控等研究领域发挥重要作用.基于此,笔者针对人胚胎干细胞的研究进展及其应用前景做一简要回顾[1-10].
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从骨髓和脐血造血干细胞中诱导成骨样细胞
骨髓有2个重要的功能:造血和成骨.骨髓中存在造血干细胞(hematopoietic stem cells,HSCs)(CD34+细胞)和间充质干细胞(mesenchymal stem cells,MSCs).这2种干细胞共同存在于骨髓腔中,MSC对HSC不仅有空间位置的机械支持作用,还分泌多种造血因子支持其造血功能,有助于HSC未分化状态的维持.这2种干细胞之间是否存在着某种联系或交叉呢?我们分离了脐血CD34+细胞,并在体外培养扩增,探讨其中是否含有成骨细胞的前体细胞.
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揭示干细胞的秘密
胚胎干细胞可分化成不同类型的细胞,每种细胞拥有不同的功能.分化过程的调节和维持是通过一系列复杂的、尚未十分了解的化学反应实现的.对这一过程了解更多可能为基于干细胞的治疗带来益处.近Carnegie的郑宜娴(音译)领导的研究团队专门研究了干细胞如何能保持它们自身未分化状态的这一过程.
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胚胎干细胞诱生的胰岛素分泌细胞分泌胰岛素的研究
目的:研究小鼠胚胎干细胞ES-D3诱生的胰岛素分泌细胞(IPCs)分泌胰岛素的能力及其所分泌的胰岛素的活性.方法:将ES-D3细胞培养于经处理的鼠胚成纤维细胞滋养层上保持未分化状态扩增,对数生长期时转入无血清含bFGF的DMEM液进行诱导,隔天换液,21 d后,采用DTZ染色、免疫细胞化学染色和ELISA等方法检测胰岛素的生成与分泌情况;用RT-PCR法检测PDX-1、Insulinl、Insulin2和Glut2等胰岛素分泌细胞相关基因mRNA的表达,并通过动物实验研究生成的IPCs所分泌的胰岛素的降糖活性.结果:在诱导21 d,DTZ染色法观察到被DTZ染成洋红色的IPCs;免疫细胞化学染色法显示诱导体系中有胰岛素特异性免疫反应阳性的细胞群;ELISA法测定结果表明IPCs受高糖刺激后分泌胰岛素,动物实验证明所分泌的胰岛素具有降糖活性;RT-PCR法检测到有Insulin2和PDX-1 mRNA的表达,Insulinl呈弱表达,Glut2不表达.结论:小鼠胚胎干细胞ES-D3诱生的IPCs能够合成并分泌胰岛素,而且分泌的胰岛素具有降糖活性.
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microRNAs对调控胚胎干细胞自我更新与分化的影响
胚胎干细胞(embryonic stem cell,ESCs)是指存在于胚泡内细胞群中、具有高度自我更新和多向分化潜能的细胞。ESCs可以在体外无限扩增并保持未分化状态,具有分化为胚胎或成体的各种细胞类型的潜能。因此,研究 ESCs 增殖与分化机制,可以更好地了解其生物学特性,对实现ESCs的定向分化和组织工程产品的研制具有推动作用。尽管目前ESCs自我更新与分化过程中的分子机制是研究热点,但距离全面厘清此问题仍相去甚远。
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不同饲细胞对维持角膜缘干细胞未分化状态的方法
角膜缘干细胞体外扩增后用于组织工程角膜移植,可成功治疗多种原因引起的角膜缘干细胞缺乏症,由于角膜缘干细胞在体外培养过程中数量少且容易分化,寻找一种理想的饲养层与其共培养以达到扩增角膜缘干细胞的目的成为目前的研究热点.本文将就目前各饲养层的制备、机制等方面的研究进展做一综述.
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胚胎干细胞途径获得基因工程小鼠的原理与方法
胚胎干细胞(Embryonic Stem Cell简称ES细胞)是从早期胚胎的内细胞团(Inner Cell Mass, MIS)分离出来的多潜能细胞系.它具有与胚胎细胞相似的形态特征及分化潜能.在饲养层上或含有白血病抑制因子(Leukemia inhibitory factor,LIF)或分化抑因子(Differentiation inhibitory activity DIA)的培养基中培养时保持未分化状态,但在适当条件下被诱导分化.在这种细胞注入受体胚胎时,能参与各种组织器官发育,形成嵌合体[1~4].
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干细胞移植治疗心肌损伤
一、干细胞概况干细胞是一族具有自我复制和具有多向分化能力的细胞.干细胞可以保持静止状态,可以发生自我复制,也可以发生分化.这些行为被认为是由它们邻近的体细胞决定的,后者组成的微环境调节干细胞的生长和分化.这个微环境能够提供一些因子维持干细胞的未分化状态,并能把诱导干细胞发生分化的因子排斥在外.但这个微环境的容纳能力是有限的,如果干细胞的数量超过这个微环境的容纳能力,干细胞就会从这个微环境中分离出来并发生分化.干细胞内也存在一些因子维持干细胞的未分化状态,这些因子可抑制与干细胞分化有关基因的表达.在组织受到损伤时,健康细胞产生的干细胞分化抑制因子减少及坏死细胞释放的有丝分裂原能诱导干细胞分化来修复组织损伤.干细胞也可以横向分化.骨髓干细胞可分化成肌肉、血管、神经组织和肝细胞[1-4].中枢神经系统的干细胞也可转化为血细胞[5].以前认为心肌细胞是终分化组织,心肌细胞不能再发生有丝分裂,心肌受到损伤后只能形成瘢痕组织来修复.但近的研究显示心肌梗死后在心肌梗死灶边缘及正常心肌组织中也有少量心肌细胞发生有丝分裂[6].由于心肌梗死部位血供断绝,如果只依赖于心肌细胞的分裂增生不可能形成新的心肌组织.慢性心功能不全时,由于不断有心肌细胞凋亡或坏死,能够发生有丝分裂的心肌细胞分裂增生修补受损心肌组织.但这些细胞的分裂能力是有限的,结果是这些细胞被逐渐消耗完,造成慢性心功能不全时心肌细胞数量减少和功能低下.血管紧张素转化酶抑制剂和β受体阻滞剂的应用提高了慢性心功能不全病人的存活率,但终末期心衰的治疗效果还是很差.缺乏捐献者,免疫抑制后产生的副作用及移植心脏的不存活,使心脏移植受到限制.基因治疗可以增强心肌细胞的收缩,但由于有功能的心肌细胞数目减少,使基因治疗的作用受到限制.目前迫切需要新的方法治疗心衰,移植干细胞代替移植整个心脏成为研究的热点.
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人胚胎干细胞培养体系的研究进展
人胚胎干细胞(hES细胞)是来源于着床前人囊胚内细胞团的、具有自我更新能力和分化全能性的细胞.由于具有体外无限增殖和分化成三个胚层来源的各种细胞的潜能,hES细胞具有重要的科学意义和巨大的医学应用价值.目前,hES细胞常规体外培养技术多采用培养基与饲养层相结合的方法,但常规方法存在异源病原体污染的可能.近年来,优化hES细胞体外培养体系的研究取得较大进展,现就饲养层、无饲养层培养体系进行综述,分析目前在维持hES细胞未分化状态的优化培养研究中取得的新进展和存在的问题.
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人胚胎干细胞分化研究进展
胚胎干细胞(Embryonic Stem Cell,ES细胞)是由着床前囊胚期内细胞团(Inner Cell Mass,ICM)或早期胚胎原始生殖嵴的胚胎生殖细胞(Primordial Germ Cells,PGCs)建立的、可在体外未分化状态下长期增殖传代的、具有稳定的二倍体核型和多能干细胞表面特异抗原标记的、可分化为3个胚层来源的各种组织和细胞类型(包括生殖腺和生殖细胞)的永久细胞系.基于其特性,目前普遍认为,.ES细胞对体外研究动物和人胚胎的发生发育,新基因的发现,药物的筛选和致畸实验及作为细胞组织移植治疗,克隆治疗和基因治疗的细胞源及产生克隆和转基因动物等领域将产生重要的影响.本文综述了人胚胎干细胞诱导分化研究进展.
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牙髓干细胞的生物学性能及其在组织工程应用中的研究进展
干细胞是一类具有自我更新,多向分化潜能和高度增殖能力的细胞,能产生具有高度分化特征的功能性细胞,包括胚胎干细胞和成体干细胞。成体干细胞是存在于已分化组织和器官中的未分化状态的多能干细胞,在人类血液和组织修复等中具有重要作用,在组织工程学研究和疾病治疗方面也有巨大潜力,故已成为近年来研究的热点之一。而牙髓干细胞是一种存在于牙髓组织中的成体干细胞,并可诱导在特定液体和微环境中的DPSC相关基因程序性分化表达,例如可分化为神经细胞、软骨细胞、成骨细胞和脂肪细胞。
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转录因子Oct-4、Nanog与胚胎干细胞的自我更新
胚胎干细胞自我更新分子机制是胚胎干细胞研究的前沿及热点课题.除外源性信号如LIF、BMP、Wnt能维持胚胎干细胞的未分化状态外,转录因子Oct-4和Nanog特异性表达于全能胚胎干细胞,并与其它转录因子如Sox2一起构成调控网络,共同调控与胚胎干细胞多能性相关的一系列重要分子,是保持胚胎干细胞自我更新和多潜能性的关键分子.
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Nodal与肿瘤:表达特征和功能分析
Nodal分子是胚胎发育中一个重要的形态发生素分子(Morphogen),属于转化生长因子-β(Transforming growth factor-β, TGF-β)超家族成员.它在维持胚胎干细胞的未分化状态、诱导中胚层和形成内脏器官左右不对称性等过程中发挥重要作用[1].Nodal基因在胚胎发育早期高表达,而在胚胎晚期呈低表达,在成年正常个体中仅表达于少数几种生殖系统组织[2].近研究表明Nodal分子在多种恶性肿瘤中表达,并与肿瘤的发生、发展、浸润和转移密切相关,说明Nodal分子可能作为肿瘤诊断的标志分子和靶向治疗的靶点.本文将综述Nodal分子的特点及其与肿瘤的关系.
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干细胞技术应用于器官和机体复状的可能性
干细胞是能不断复制自身、而又保持不分化为任何一个特化细胞类型的、处于未分化状态的细胞.干细胞能被诱导分化为特化细胞类型.能被诱导分化为多种特化细胞类型的干细胞称为多能干细胞;能被诱导分化为体内包括生殖细胞在内的全部200多个类型的特化细胞的干细胞称为全能干细胞."多能的"(pluripotent)一词来自拉丁语plures,意为"几个";"全能的"(totipotent)一词来自拉丁语totus,意为"全部"[1].此前,干细胞研究多以小鼠为实验动物,已研究多年.在此基础上,近几年已开始人体干细胞研究,取得喜人的成果.
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胚胎干细胞向内耳细胞诱导分化的研究进展
胚胎干细胞(embryonic stem cells,ESCs)可在体外无限增殖,且保持其未分化状态,但在特定环境下可以被诱导分化为各种组织细胞.
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胚胎干细胞饲养层培养的改良法
1981年Martin[1]等首次分离培养了小鼠的胚胎干细胞(embyonic stem cell)后,胚胎干细胞已成为当今生物医学热门和为前沿的研究课题之一,而饲养层细胞对于胚胎干细胞的增殖和维持未分化状态具有重要的作用.目前,多熟研究采用小鼠成纤维细胞作为饲养层,也有用人胚胎成纤维细胞做饲养层[2].用传统的方法制备饲养层,耗时较长,成纤维维细胞的质与量不稳定,为此,对原方法进行了改良,力求在较短时间内,培养出优质高产的小鼠成纤维细胞.
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胚胎干细胞培养方法研究进展
胚胎干细胞(ESC)是一种永生化细胞,在适宜培养条件下具有永久的自我更新能力并维持未分化状态、高端粒酶活性、正常核型、胚胎表面标志及多潜能转录因子的表达,如SSEA、OCT-4、Nanog等.
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胚胎干细胞诱导分化为心肌细胞的研究进展
胚胎干细胞(embryonic stem cells,ESC)是一类源于囊胚时期内细胞团的特定细胞群,是具有分化为体内三个胚层来源的各种类型组织细胞潜能的全能干细胞.其基本特征是体外培养可长期保持未分化状态下的增殖能力,并且具备分化为三个胚层组织的稳定发育潜能.1981年小鼠ESC的成功分离、建系揭开了干细胞研究的序幕[1].继之,ESC定向诱导分化研究成为国内外研究人员共同关注的热点之一.现就近年来胚胎干细胞诱导分化为心肌细胞的研究进展进行综述.
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人胚胎干细胞临床应用的问题和解决对策
人胚胎干细胞(human embryonic stem cells,hESCs)是源自人早期胚胎内细胞团(inner cell mass)或原始生殖细胞(primordial germ cells)的多潜能细胞类群,能长期增殖并保持未分化状态和核型完整,具有分化为机体所有类型细胞的潜能,有希望成为细胞器官移植、基因治疗的种子源细胞.自1998年首次成功建立hESCs系以来[1-2],针对hESCs建系及其临床应用的伦理学、安全性和有效性等问题,科学家们进行了广泛而卓有成效的研究.
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胚胎干细胞在心血管疾病治疗的初步研究
胚胎干细胞(ESC)是一种多潜能细胞,可在体外培养时保持未分化状态.并具有分化为特定体细胞的潜能.包括心肌细胞.ESC可提供大量分化的心肌细胞用于使受损的心肌层再生的治疗.目前ESC在心血管疾病治疗方面的研究仍处于基础环节,现将相关问题作一综述.