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。     

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。     

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。     

miRNA对干细胞重编程的影响

miRNA在胚胎干细胞(ES)细胞的自我更新及多能性中扮演重要角色,国内外研究结果表明,在体细胞形成诱导性多能干细胞(IPS)的过程中,许多miRNA与Sox2、Oct4和Nanog等调控因子组成调控网络。miRNA在细胞周期、重编程及表型建立过程中也起着重要的调控作用。另外,在IPS细胞形成中,miRNA很有可能代替关键转录因子。     

一种崭新的获取多能性干细胞的技术——诱导多能性干细胞

人的胚胎干细胞(ES)在药物筛选、疾病诊治与机理研究等方面的应用前景诱人。但由于材料来源、伦理压力及操作技术等因素的限制,发展较为缓慢。最近,人们通过4个外源基因转染,发现可以直接诱导体细胞为多能性干细胞(induced pluripotent stem cells,iPS)。该方法不仅避免了以往获取ES所涉及的伦理争论,且操作简单、材料来源丰富,有望根据病人需要获取其特异性的治疗材料,实现免疫配型,解决免疫排斥问题。因此,iPS的理论和实践意义非常重要。本文综述了iPS的研究现状、iPS的应用实例与前景及iPS存在的问题等。     

小鼠睾丸支持细胞体外分离培养的研究

为了研究一种能快速、高效地分离、纯化小鼠睾丸支持细胞的方法,试验采用颈部脱臼的方法处死3周龄的小白鼠,取其睾丸并去除附属组织(血管、白膜脂肪等)后剪碎,用Ⅳ型胶原酶和胰蛋白酶分步消化制备细胞悬液进行培养,台盼蓝染色以鉴定细胞的活率;再对细胞悬液进行低渗溶液处理并利用支持细胞贴壁而其他细胞不贴壁的特性对其进行分离、纯化;最后对支持细胞采用H.E.和油红O染色的方法进行鉴定,观察其形态、结构和生长增殖情况。结果表明:该方法能够有效地分离、纯化以及培养小白鼠睾丸支持细胞。     

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。     

五指山小型猪诱导多能干细胞的前景分析

作者概述了五指山小型猪在生命科学和医学研究上所具有的独特优势,分析了目前猪诱导多能干细胞技术发展现状和存在的问题,阐明了采用重组蛋白和小分子化合物诱导多能干细胞的优势,展望了五指山小型猪诱导多能干细胞的发展前景。     

添加不同因子对绵羊类胚胎干细胞多能性的影响

为筛选出更有利于维持绵羊类胚胎干细胞(oESC-like cell)多能性的因子,在基础培养基N2B27/CH中,分别添加PD、PD+hLIF、PD+BPM4、PD+hLIF+BMP4,通过比较分析,初步筛选出了比本实验室原培养体系(N2B27/CH+bFGF)更利于维持oESC-like多能性的培养基添加因子。结果显示:基础培养基中添加PD、PD+hLIF后细胞生长较好,细胞之间的结合更加致密;各种培养基培养物都表达AKP与Sox2、Oct4免疫荧光蛋白等oESC-like多能性标志;4种不同培养基与bFGF相比,细胞的生长速度减慢;在基础培养基N2B27/CH中添加PD和PD+hLIF使多能性候选基因Lin28与c-Myc表达量极显著升高(P<0.01),Nestin的表达量极显著下调(P<0.01),加入PD+hLIF使Oct4表达量极显著上调(P<0.01)。因此,在oESC-like基础培养液N2B27/CH的基础上,添加PD或PD+hLIF更有利于oESC-like细胞多能性维持。     

小鼠雌性多能干细胞X染色体的表观遗传状态研究进展

雌性多能干细胞(iPS细胞)多能性状态的获得伴随着X染色体的表观修饰重编程。分化终末状态的雌性体细胞中有1条X染色体发生异染色质化而导致其失活。在体细胞诱导多能性干细胞的过程中,失活的X染色体重新活化。在重编程过程中,多能因子和X染色体失活中心的非编码基因的联系紧密。文章主要从分子水平上讨论多能干细胞X染色体表观修饰的相关研究进展。小鼠胚胎干细胞(ES细胞)是标准的多能性基态。X染色体上非编码RNA的表达可能是一个评价iP S表观遗传状态的标记,相关研究可以为细胞治疗的临床应用提供重要依据。     

诱导多能干细胞技术在猪转基因研究中的应用前景

长期以来,猪都是科学研究中重要的生物模型,转基因猪在生物模型、器官移植和动物良种繁育等方面有着极其重要的研究及应用价值,而现在的转基因克隆猪的成功率及成活率都普遍偏低。诱导多能干细胞技术在再生医学和畜牧业等领域有着广泛而诱人的应用前景,但目前还较少被应用于转基因猪的研究中。作者对转基因技术和诱导多能干细胞技术的发展历程,特别是诱导多能干细胞技术在猪转基因研究中的应用进行简述,以期为开展相关研究的科研人员提供一定的参考。     

诱导多功能干细胞在畜牧业生产中应用的研究进展

诱导多功能干细胞（induced pluripotent stem cells, iPS细胞）的研究是当前生物技术领域研究的热点之一,如果家畜的iPS细胞诱导成功,将iPS细胞诱导技术、转基因技术和细胞核移植技术相结合,在家畜的遗传育种,尤其是在转基因育种、转基因生物反应器等方面具有极大的科研及应用价值。笔者就iPS细胞的研究概况、生物学特性、及其在畜牧业生产中的应用前景作了阐述,同时初步探讨了尚需解决的学术及技术问题。     

胚胎干细胞的体外诱导分化

胚胎干细胞是从早期囊胚内细胞团或桑葚胚中分离的一种多潜能细胞，具有体外无限增殖和自我更新能力，而且还能被定向诱导分化形成机体几乎所有的细胞类型，如肝细胞、造血细胞、成骨细胞、神经细胞、神经胶质细胞、肌肉细胞、胰岛细胞、内皮细胞、黑色素细胞、淋巴细胞、脂肪细胞、成纤维细胞等。     

新生牛生精上皮细胞体外培养的研究

两步酶消化法制备新生牛生精上皮细胞悬液,分离纯化、鉴定精原干细胞和支持细胞,冷冻保存支持细胞。以支持细胞为饲养层探索不同培养条件下精原干细胞的增殖情况,免疫组化鉴定。结果表明:10%DMSO与0.1mol/L的海藻糖组合作为冷冻保护剂,冷冻效果较好;血清浓度为2.5%、支持细胞密度为5×105个/mL时,新生牛精原干细胞较易形成集落;精原干细胞及其集落的AKP染色和C-kit免疫组化均呈阳性。     

红景天多糖对幼鼠精原干细胞体外增殖的影响

为研究如何在体外获得更好的精原干细胞培养效果,以出生后6～8 d的小鼠为对象,应用两步酶消化法和差速贴壁法分离纯化精原干细胞.分别将浓度为100、200、300和400 ng/mL的红景天多糖加入以Sertoli细胞为饲养层的精原干细胞培养液中,以不添加红景天多糖组为对照,通过RT-PCR法和碱性磷酸酶（AP）染色鉴定细胞,MTT法研究红景天多糖对精原干细胞增殖的影响.RT-PCR和染色结果显示,分离得到的细胞为精原干细胞;MTT结果显示试验组比对照组细胞数量有显著增多（P＜0.05）,增殖率可达152％,且红景天多糖的最适添加量300 ng/mL.说明红景天多糖能显著促进小鼠精原干细胞的体外增殖.     

犊牛睾丸支持细胞的分离与冷冻保存

以新生犊牛睾丸为实验对象,应用组合酶法进行支持细胞分离培养,并研究了冷冻保存后支持细胞的生长特性。结果表明:在细胞分离时,消化睾丸组织,分离曲细精管法所获得的细胞悬液中的有效细胞数高于组织剪碎法。支持细胞体外培养,4 h后开始贴壁,3~4 d铺满培养皿底壁,传代后细胞生长较快,2 d即可增殖一代。HE染色,胞质染色较淡,而细胞核染色较深,呈圆形或椭圆形位于细胞质中央或偏位,核仁明显。采用10%FBS+10%DMSO的DMEM液做冷冻液,对细胞进行冷冻保存时,支持细胞的复苏率在65%以上。解冻后的支持细胞体外培养,4h开始有细胞贴壁,24h后大部分细胞贴壁,3~4d铺满培养皿底壁。     

Induced pluripotent stem cell generation from bovine somatic cells indicates unmet needs for pluripotency sustenance

Mechanisms that direct reprogramming of differentiated somatic cells to induced pluripotent stem cells (iPSCs), albeit incomplete in understanding, are highly conserved across all mammalian species studied. Equally, proof of principle that iPSCs can be derived from domestic cattle has been reported in several publications. In our efforts to derive and study bovine iPSCs, we encountered inadequacy of methods to generate, sustain, and characterize these cells. Our results suggest that iPSC protocols optimized for mouse and human somatic cells do not effectively translate to bovine somatic cells, which show some refractoriness to reprogramming that also affects sustenance. Moreover, methods that enhance reprogramming efficiency in mouse and human cells had no effect on improving bovine cell reprogramming. Although use of retroviral vectors coding for bovine OCT4, SOX2, KLF4, cMYC, and NANOG appeared to produce consistent iPSC‐like cells from both fibroblasts and cells from the Wharton's jelly, these colonies could not be sustained. Use of bovine genes could successfully reprogram both mouse and human cells. These findings indicated either incomplete reprogramming and/or discordant/inadequate culture conditions for bovine pluripotent stem cells. Therefore, additional studies that advance core knowledge of bovine pluripotency are necessary before any anticipated iPSC‐driven bovine technologies can be realized.     

牦牛与犏牛睾丸支持细胞分离培养及生物学特性比较分析

旨在建立牦牛与犏牛睾丸支持细胞分离培养及鉴定方案,比较两种牛睾丸支持细胞的生物学特性.本研究分别采集24月龄的3头健康公牦牛与3头F1代公犏牛睾丸组织作为2个样品组,其中每组3个生物学重复,分别通过混合酶消化、差速贴壁和饥饿处理分离得到两种牛的睾丸支持细胞,采用DMEM高糖及DMEM/F12培养基培养睾丸支持细胞,筛选...