体细胞重编程为诱导多能干细胞的研究进展

诱导多能干( induced pluripotent stem,iPS)细胞在维持多能的同时能够持续自我更新。由于诱导多能干细胞能够创造病人特异或者疾病特异的多能干细胞,这些细胞对于研究疾病的机理和药物的发现非常有用。作者主要从iPS细胞建立的优化、被重编程的细胞类型、iPS细胞的发育潜能、iPS细胞产生的2种模型及iPS细胞的应用等5个方面进行了综述。     

诱导性多能干细胞研究进展

诱导性多能干细胞(iPS细胞)技术是近几年新发展起来的一种分子生物学技术,该技术采用体外导入Oct4、Sox2、c-Myc和Klf4等4个转录因子可将小鼠体细胞直接重构成为ES细胞样的多潜能细胞,并命名这类细胞为诱导性多潜能干细胞(即iPS细胞)。同样转染上述因子或Oct4、Sox2、Nanog、LIN28等4个因子也能够使人类体细胞重构为iPS细胞,进一步研究表明iPS细胞具有与人类ES细胞相似的基本特征。然而,不论是作为载体的病毒,还是植入的基因都具有致癌的风险,从而限制了iPS细胞的临床应用前景。为克服iPS细胞致癌的风险,科学家们研究出了不借助病毒、安全地将普通皮肤细胞转化为iPS细胞的方法。由此表明iPS细胞将在临床医学、再生医学和药物筛选、疾病动物模型的建立等领域中具有广阔的应用前景。     

哺乳动物体细胞重编程机制的研究进展

体细胞重编程面临的进程缓慢和效率低下等问题,限制了其向临床应用的转化,该过程涉及细胞内基因表达的变化,认识和调控DNA的表观修饰是成功重编程的关键。本文对体细胞重编程过程中基因表达的表观影响以及去分化和转分化的表观控制进行了阐述,并综述了通过表观遗传修饰或信号转导途径增强重编程效率或替代特殊重编程转录因子的物质,不仅有利于阐明体细胞重编程的机制,也为仅采用化学物质即可诱导出多能干细胞的研究提供参考。     

鸡体细胞诱导重编程早期的糖代谢变化研究

为研究鸡体细胞诱导重编程早期的糖代谢方式的变化,试验采用OCT4、SOX2、NANOG和LIN28A(OSNL)四因子诱导体系将鸡胚成纤维细胞(Chicken embryo fibroblasts,CEF)重编程为诱导多能干细胞(Induced pluripotent stem cells,iPS),并利用碱性磷酸酶染色、阶段特异性胚胎抗原1(Stage-specific embyronic antigen-1,SSEA-1)免疫荧光染色、体外诱导分化及多能性基因表达检测等对iPS进行鉴定。通过检测重编程过程中糖代谢相关基因表达及酶活性的变化,并对葡萄糖摄取量、乳酸产生量及线粒体膜电位检测等研究鸡体细胞诱导重编程早期的糖代谢变化。结果显示,鸡CEF诱导重编程形成的iPS呈碱性磷酸酶染色阳性,表达SSEA-1蛋白,体外分化形成类胚体且表达多能性标记基因。同时重编程过程中氧化磷酸化基因表达下调而糖酵解相关基因表达上调,糖酵解关键酶活性均增强,且iPS的葡萄糖吸收量及乳酸产生量增加,而线粒体膜电位则下降。结果表明,OSNL四因子体系将鸡CEF诱导重编程形成iPS的过程中,细胞的主要糖代谢方式从氧化磷酸化转变为糖酵解,而糖酵解的激活可能会进一步促进iPS的形成。     

小鼠胚胎干细胞裂解液诱导鸡胚成纤维细胞发生重编程的研究

本研究采用小鼠胚胎干细胞(ESCs)裂解液与鸡胚成纤维细胞共孵育,通过形态学观察和多能性检测,旨在探讨小鼠ESCs裂解液逆转化鸡胚成纤维细胞为多能干细胞的可行性。结果表明:与小鼠ESCs裂解液共孵育的鸡胚成纤维细胞均变为圆形细胞,形成了42.33个细胞集落;经AKP染色以及Oct-4和SSEA-1免疫细胞化学染色,均呈阳性反应,表现出一定的多能干细胞特性;经核型分析表明这些细胞来源于鸡胚成纤维细胞。单独的重编程操作过程和与鸡胚成纤维细胞裂解液共孵育均无法将鸡胚成纤维细胞重编程为具有ESCs特征的细胞,说明参与重编程鸡胚成纤维细胞的物质来源于小鼠ESCs裂解液。因此,ESCs裂解液诱导体细胞重编程逆转化为多能干细胞的作用能够在小鼠和鸡之间发生。     

羊诱导多能性干细胞研究概况

体细胞重编程是产生干细胞的重要途径。体细胞内导入特定的诱导因子,可将其重编程为诱导多潜能干细胞(induced pluripotent stem cells,iPSCs),iPSCs同胚胎干细胞(embryonic stem cells,ESCs)一样具有自我更新并维持未分化状态的能力。利用小分子化合物组合进行体细胞重编程,使iPSCs技术向安全应用更近一步。羊方面已经获得了iPSCs,并生产出了iPSCs嵌合羊。本文主要从体细胞重编程、iPSCs诱导方法、诱导因子和iPSCs鉴定研究现状作一综述。     

WT1基因组蛋白乙酰化修饰对细胞核重编程的影响

利用体细胞移植技术获得克隆动物的成功是几十年来生命科学领域取得的重大突破之一,这项技术引起了社会的广泛关注。然而,由于哺乳动物克隆效率低下,且克隆后代发育异常等问题,已成为目前制约动物克隆技术发展和应用的瓶颈。克隆动物中经常出现后代过大综合征（LOS）,该病导致克隆动物早产、难产和易夭折。LOS类似于人的伯-伟综合征（BWS）,BWS也称为Wlims瘤,表现为巨舌、内脏肿大等症状。研究发现BWS的发病机理与WT1基因（Wilms’tumor 1gene）异常表达有关。本文对体细胞核重编程和表观遗传学调控细胞重编程的研究进展进行综述,并对WT1基因组蛋白乙酰化修饰与体细胞重编程之间的联系进行简要介绍,以期为生命科学领域的进一步探索与研究提供借鉴。     

牛多能干细胞研究进展

多能干细胞（PSCs）是一类能够无限自我更新的细胞,能够分化成各种类型的组织,促进基因编辑和再生领域发展。牛作为最常见的家养有蹄类动物之一,具有很高的经济价值和遗传潜力,因此衍生稳定的牛多能干细胞对理解牛胚胎发育分子机制有着积极作用。目前,人们已在牛胚胎干细胞（bESCs）和诱导多能干细胞（biPSCs）方面做了诸多研究,但建立与小鼠和人类相当的bESC仍具有挑战性。文章重点综述了牛胚胎干细胞的各种衍生方式以及多能性维持的内部信号通路和外部微环境的相互作用,并介绍了诱导多能干细胞、扩展潜能干细胞的特点,以期为牛干细胞的相关领域提供参考。     

供体细胞核在小鼠重构胚胎重编程中的变化

将所观察的细胞固定后,用电子显微镜观察获得微型图片,再利用三维模拟处理器对所采集的图片进行分析,获得了注入的卵丘细胞核的一系列发育图像。从卵丘细胞中的三维模拟图像和核物质中的核仁图像中,发现在这些细胞表面上出现胞质微绒毛,在细胞膜附近存在有细胞骨架的功能性活动。卵丘细胞正处于细胞分裂间期,90%以上的卵丘细胞在排卵时正处于G0/G1期。卵丘细胞中的核物质和染色体在注入到核卵母细胞中后,核物质重编是一个动态的,全部的和显著的过程。     

CAF-1在体细胞重编程中的作用机制

染色质组装因子1(chromatin assembly factor-1,CAF-1),是由p150、p60、p48三个亚单位组成的组蛋白伴侣.CAF-1主要功能是在DNA复制中与增殖细胞核抗原(proliferating cell nuclear antigen,PCNA)相互作用,负责募集组蛋白H3、H4沉积在新合...     

哺乳动物体细胞核移植胚胎发育中表观重编程的研究进展

体细胞核移植（somatic cell nuclear transfer,SCNT）是一种能将已分化的体细胞重编程为全能胚胎的繁殖生物技术,在良种扩繁、濒危物种保护和治疗性克隆等方面有着广泛的应用前景,但极低的克隆效率、克隆动物胎盘异常、出生后胎儿畸形等严重限制了该技术的实际应用。造成克隆效率低和胚胎发育异常的主要原因是供体核表观遗传重编程错误或不完全。1958年,将非洲爪蟾（Xenopus laevis）幼体肠细胞核移入去核卵母细胞,获得了第1例SCNT动物个体;1986年,通过电融合1个卵裂球与去核卵母细胞成功获得了3只存活的羔羊;1997年,将成年母羊的乳腺上皮细胞与去核卵细胞电融合,获得首个SCNT哺乳动物"多利",开启了克隆时代,目前牛、小鼠、山羊、猪、欧洲盘羊、家兔、家猫、马、大鼠、骡子、狗、雪貂、狼、水牛、红鹿、单峰骆驼、食蟹猴等相继成功克隆,其中最引人瞩目的是2018年食蟹猴的成功克隆。作者通过将SCNT胚胎与受精胚胎的发育进行对比,阐述了SCNT过程中DNA甲基化、组蛋白修饰、基因组印迹、染色体状态等的重编程过程和缺陷,并从表观修饰剂、组蛋白去甲基化酶、抑制Xist表达、补充鱼精蛋白和精子RNA方面探讨单独或联合消除表观遗传重编程障碍对克隆效率的影响。随着低样本量测序技术的发展和完善,人们能够在SCNT胚胎中检测到更详细的全基因组表观遗传修饰图谱,进一步揭示SCNT胚胎表观遗传重编程中的缺陷,为提高克隆效率提供了线索。通过上述内容的阐述,希望为后续开发联合消除多种表观遗传障碍而提高克隆效率的策略和思路。     

兔胚胎的一些与分离胚胎干细胞有关的生物学特征

为获得具有发育全能性的胚胎干细胞（ＥＳ细胞）,对３日龄、３．５日龄和４日龄家兔胚胎的形态结构和免疫组化特征进行了观察。家兔胚胎的外围,不仅有透明带,还包有一层很厚的胶膜。３日龄兔胚为桑椹胚;３．５日龄胚胎已出现囊胚腔,囊胚腔较小,扩增内细胞团（ＩＣＭ）占据囊腔的１／２～２／３;４日龄为囊胚,囊腔扩大,ＩＣＭ与囊胚腔的体积比值缩小。桑椹胚的卵裂球和３．５日龄、４日龄胚胎的ＩＣＭ,以碱性磷酸酶染色和胚胎阶段特异性细胞表面抗原－１（ＳＳＥＡ－１）免疫荧光标记均呈强阳性,说明它们是由未分化的细胞构成。因此,从保证全能性的角度考虑,３日龄、３．５日龄和４日龄的家兔胚胎,均可用于ＥＳ细胞的分离。     

动物miRNA的最新研究进展

miRNA是一类长度为20～24 nt的非编码单链小分子RNA,其功能和作用是近年来分子生物学界关注的重点。miRNA具有控制基因表达及细胞分化、增殖和凋亡等多种功能,可能对基因功能研究和疾病防治探索有重要意义。作者综述了miRNA的发现、生物学特征及功能、生成过程、作用机制和鉴定方法的研究进展。     

哺乳动物体细胞核移植的DNA甲基化重编程研究进展

DNA甲基化是基因组主要的表观遗传修饰方式之一.核移植重构胚在对供体细胞基因组进行甲基化重编程过程中会出现异常的甲基化模式,而异常的甲基化重编程是导致克隆胚早期死亡及克隆动物发育畸形的主要原因.论文针对体细胞克隆动物基因组DNA的甲基化模式、造成克隆胚胎甲基化异常的原因及异常甲基化对重构胚胎发育的影响等进行了综述.深入研究核移植重构胚甲基化重编程的机制,有助于完善核移植技术,提高克隆效率,使其更好地应用于基础研究和生产实践.     

干细胞研究的新进展

近年来 ,干细胞因其自身的许多特性成为生命科学的研究热点。干细胞能够自我更新和多向分化的生物学特性 ,具有重要的医学价值 ,在基因治疗、组织工程学、药学研究等许多领域都具有广泛的应用。而且干细胞的研究对于科学家重新认识细胞生长、分化、生物发育机制等基本生命规律也将起到重大作用。虽然干细胞的研究已取得许多重大的研究进展 ,并展现出诱人的应用前景 ,但仍存在不少技术难题有待于进一步的研究。文章就干细胞的概念、特性、主要研究领域的最新进展、研究存在的问题及其应用前景作一概述     

miRNA调控动物卵泡发育研究进展

雌性动物的繁殖潜力基于卵泡的发育,该过程受到复杂的基因网络调控。microRNA （miRNA）是一种短的、非编码RNA,在转录后调控基因表达。在过去的十年中,对动物卵泡中非编码RNA的深入研究揭示了miRNA在卵泡发育过程中的关键作用。作者简述了雌性动物卵泡发育过程,总结了miRNA调控卵泡发育的作用机制,包括原始卵泡的激活、生长卵泡的发育选择、卵泡颗粒细胞和卵泡膜细胞的生长调控等,分析了卵泡液外囊泡携带miRNA的功能。但当前卵泡miRNA的研究多集中在细胞敲低模型研究,敲除模型研究较少,因此增加细胞及活体敲除模型的研究有助于更好地了解miRNA在卵泡发育中的功能。本综述可为深入解析雌性动物繁殖性状调控的分子机制提供参考。