牛iPSCs向神经细胞的诱导分化

【目的】通过类胚体介导体外自由分化与诱导分化,验证所建立的牛诱导性多能干细胞(Bovine induced pluripotent stem cells,biPSCs)能否分化为外胚层的神经细胞。【方法】将biPSCs悬浮培养以制备类胚体,通过类胚体介导使biPSCs在添加全反式维甲酸(RA)和β巯基乙醇(β-Me)诱导体系中分化为神经细胞,比较其诱导效率;提取不同诱导体系的分化细胞与类胚体的总RNA,利用RT-PCR方法鉴定分化细胞中神经细胞特异性基因的表达。【结果】培养的biPSCs集落呈球形,中央隆起,周围界限清晰,与胚胎干细胞集落形态类似。biPSCs碱性磷酸酶(AP)染色为阳性,并表达SSEA-4干细胞特异性表面蛋白。biPSCs通过类胚体介导分化,在未添加化学诱导物的条件下,可自由分化为Nestin、GFAP与NSE阳性神经细胞,其阳性细胞率分别为(15.14±1.13)%,(6.25±0.35)%和(5.45±0.62)%;biPSCs在RA诱导组中分化的神经细胞的数量最多,诱导后表达Nestin、GFAP和NSE细胞的阳性率分别为(49.56±2.33)%,(16.58±1.28)%和(13.66±2.21)%;在β-Me诱导组中,表达Nestin的阳性细胞率为(42.23±1.25)%。2个诱导组的诱导效率与无化学诱导物组有显著差异(P0.05)。RT-PCR检测结果显示,不同诱导体系获得的分化细胞均能扩增到神经细胞特异性基因Nestin和βⅢ-Tubulin片段,产物长度与预期结果完全一致。【结论】biPSCs在体外具有向神经细胞发育的能力;RA是诱导biPSCs向神经细胞分化的良好诱导物。     

诱导性多能干细胞的研究及应用

自从小鼠的胚胎成纤维细胞和鼠尾成纤维细胞重编程成为诱导多能干细胞（induced pluripotent stem cells,iPSCs）以来,iPS的研究成了干细胞研究领域的热点。与胚胎干细胞相比,iPS细胞有操作简便和高稳定性等优点可以应用于,如创建人类疾病的遗传模型,培育转基因动物用于器官移植,改善动物生产性状和抗病性,以及生物制药等领域。另外,iPSCs的产生对于解决长期以来干细胞研究领域的伦理问题和免疫排斥问题有巨大的意义,iPS结合基因治疗和细胞移植疗法的成果已经应用到了动物疾病模型上。iPS细胞技术给病人特定细胞治疗和基因针对性药品研制带来了巨大的前景。此外,该技术也提供了iPS细胞重编程机制和人类疾病的病理过程研究的新平台。然而,现阶段多能干细胞的研究只是开辟了一个新的领域,iPS技术要应用于临床还有很多工作要做。本文主要针对iPSCs的研究现状与应用前景进行讨论。     

多能干细胞来源的肝细胞诱导分化及其应用研究进展

胚胎干细胞(embryonic stem cells,ESCs)和诱导多能干细胞(induced pluripotent stem cells,iPSCs)是一类具有多能性和自我更新能力的多能干细胞,这些细胞具有无限增殖能力,并有潜能分化为机体三胚层所有类型的细胞。多能干细胞来源的肝细胞能够作为肝细胞的替代物应用于体外药物筛选和肝脏疾病的治疗。文章对多能干细胞向肝细胞的诱导研究、多能性干细胞来源肝细胞的鉴定方案研究及其在药物筛选和疾病治疗方面的研究进行了综述分析,并对未来的研究方向进行了总结与展望。     

诱导多能干细胞体外定向分化为雄性生殖细胞研究进展

诱导多能干细胞（induced pluripotent stem cells, iPS）是借助基因导入技术将某些转录因子导入人或动物的体细胞,使体细胞重编程而得到的多能性细胞。iPS细胞来源丰富,研究表明利用不同的载体诱导系统或不同的转录因子组合,多种体细胞都可被重编程为iPS细胞,如成纤维细胞、肝细胞、角质细胞及脐带血细胞等。作为干细胞中新的一员,iPS细胞在克隆形态、基因表达模式、表面标志物、拟胚体形成、畸胎瘤及嵌合体形成（小鼠）、分化能力等方面与胚胎干细胞（embryonic stem cell, ESC）非常相似。与胚胎干细胞一样,在特定的诱导条件下,iPS细胞在体外可被诱导分化为多种细胞,如心肌细胞、血细胞、生殖细胞等,进一步拉近了干细胞和临床疾病治疗的距离,iPS细胞也成为细胞治疗及组织器官再生最有前景的种子细胞,在细胞替代性治疗、发病机理研究及新药筛选方面具有潜在价值。雄性不育不仅影响人类正常健康生活,对畜牧业的发展也极为不利。国内外的研究成果表明,给予适当的诱导物及诱导条件,人和小鼠的iPS细胞体外可被诱导分化为原始生殖细胞（primordial germ cells, PGCs）、精子细胞及其前体细胞。这些研究不仅避免了胚胎干细胞研究领域存在的取材困难、免疫排斥和伦理道德等问题,还为揭示雄性生殖细胞的发育机制及研究雄性不育提供了较好的研究平台。由人iPS细胞诱导得到的雄性配子可为患者提供自身的雄性配子产生后代,避免了免疫排斥问题,为未来治疗雄性不育带来曙光。iPS细胞体外诱导分化技术对现代畜牧业发展也具有巨大的潜在应用价值,可进行转基因动物的生产。现从不同的诱导剂、不同的培养条件及iPS细胞体外诱导分化优势等方面,对iPS细胞体外定向诱导分化为雄性生殖细胞的研究进展及应用前景进行综述和展望。     

诱导多能干细胞的研究进展

通过转入特定基因能诱导体细胞重编程成为多能干细胞(Induced Pluripotent Stem Cells,iPSCs),这项技术为干细胞的研究和应用带来了革命性的变化,对于解决长期困扰干细胞研究领域的伦理困境和免疫排斥等问题具有重大意义。然而,目前iPSCs技术本身还不完善,面临致癌性、效率低、以病毒为载体的安全性问题以及移植后存活率低等诸多问题。主要从iPSCs的产生和筛选、应用前景及其存在的问题等3个方面进行了综述,以期为今后关于这方面的研究提供参考。     

诱导性多潜能干细胞的研究进展

对iPS细胞的制备方法、提高制备iPS细胞效率和安全性的方法与应用进行了综述。     

诱导性多潜能干细胞研究进展

通过转染特定的一个或多个基因将已分化的体细胞诱导成为多潜能干细胞,这种干细胞称为诱导性多潜能干细胞(Induced pluripotent stem cells,iPS cells)。近年来关于iPS细胞的研究取得了举世瞩目的成就,多种已分化的体细胞都可以诱导成为iPS细胞,而且可以进一步将iPS细胞诱导成具有特定功能的细胞,称为诱导性细胞。这些研究极大地促进了细胞生物学、表观遗传学和发育生物学的研究,并且为人类再生医学和特异的细胞治疗带来了更美好的希望。对iPS细胞和诱导性细胞的最新研究状况进行了综述。     

山羊诱导性多能干细胞培养体系的筛选

[目的]使用多种培养成分组合,筛选出一个适合山羊诱导性多能干细胞(induced pluripotent stem cells,i PSCs)的培养体系。[方法]采用慢病毒作为载体,携带多能因子,采用多种培养成分(培养基、血清和细胞因子)的组合培养山羊i PSCs,优化其培养体系。[结果]用FBS代替KSR可以提高克隆的形成效率以及克隆的质量,而用DMEM/F12代替KNOCKOUT-DMEM,i PSCs克隆的形成效率和克隆质量没有明显的改善。带有β-FGF的培养体系可以保持i PSCs未分化的状态,而培养体系中只加LIF不能维持i PSCs未分化的状态。[结论]该研究成功诱导出山羊i PSCs,且能在体外传代培养。     

MicroRNA在多能干细胞的表达与功能

具有自我更新能力和多向分化潜能的胚胎干(ES)细胞及诱导多能干(iPS)细胞在再生医学领域有着巨大的应用潜力。目前获得多能干细胞的效率依然偏低,与干性获得及维持相关的调控机制尚不十分明确,严重制约了多能干细胞的进一步研究与应用。近年的研究表明,microRNAs(miRNAs)不仅在ES细胞增殖分化、维持多能性方面具有重要的调控作用,在诱导体细胞形成iPS细胞的过程中也扮演着重要角色。有关miRNAs在ES细胞以及iPS细胞的表达与调控研究的新进展,为多能干细胞的进一步研究提供了新思路与新方法。本文侧重就miRNAs在ES细胞和iPS细胞的表达及其在细胞增殖分化、干性维持等方面的功能进行综述,以供相关研究参考。     

山羊骨髓间充质干细胞生物学性能鉴定及诱导分化为心肌细胞的研究

 研究了关中奶山羊骨髓间充质干细胞的分离、培养和生物学特性，并在体外诱导分化为心肌细胞表型。结果表明，山羊MSCs具有很好增殖能力；能够耐受反复冷冻和解冻；表达细胞表面标志CD44、CD105、CD166，弱表达CD34、CD106，而不表达CD14、CD45。该类细胞用5-氮胞苷诱导分化后，能够表达心肌α-actin，并呈PAS染色阳性。     

The past,present and future of bovine pluripotent stem cells: a brief overview

Although the pursuit of bovine embryonic stem cells started more than 26 years ago for the purpose of gene-targeting, true pluripotent stem cells in this economically important species are still elusive. With the rapid advances in genome-editing and cloning using homologously recombined somatic cells, the need for pluripotent stem cells for precise genetic modification in any species became questionable. With the pig being the better model for human regenerative biology, the identification of the commonalities and uniqueness of the pluripotency circuitry across mammalian species may be the main objective for studying pluripotent stem cells in the bovine.     

Porcine pluripotent stem cells: progress,challenges and prospects

Pluripotent stem cells (PSCs) are characterized by their capacity for high self-renewal and multiple differentiation potential and include embryonic stem cells, embryonic germ cells and induced PSCs. PSCs provide a very suitable model for the studies of human diseases, drugs screening, regenerative medicine and developmental biology research. Pigs are considered as an ideal model for preclinical development of human xenotransplantation, therapeutic approaches and regenerative medicine because of their size and physiological similarity to humans. However, lack of knowledge about the derivation, characterization and pluripotency mechanisms of porcine PSCs hinders progress in these biotechnologies. In this review, we discuss the latest progress on porcine PSCs generation, evaluation criteria for pluripotency, the scientific and technical questions arising from these studies. We also introduce our perspectives on porcine PSC research, in the hope of providing new ideas for generating naive porcine PSCs and animal breeding.     

Progress,problems and prospects of porcine pluripotent stem cells

Pluripotent stem cells (PSCs), including embryonic stem cells (ESCs) and induced PSCs (iPSCs), can differentiate into cells of the three germ layers, suggesting that PSCs have great potential for basic developmental biology research and wide applications for clinical medicine. Genuine ESCs and iPSCs have been derived from mice and rats, but not from livestock such as the pig—an ideal animal model for studying human disease and regenerative medicine due to similarities with human physiologic processes. Efforts to derive porcine ESCs and iPSCs have not yielded high-quality PSCs that can produce chimeras with germline transmission. Thus, exploration of the unique porcine gene regulation network of preimplantation embryonic development may permit optimization of in vitro culture systems for raising porcine PSCs. Here we summarize the recent progress in porcine PSC generation as well as the problems encountered during this progress and we depict prospects for generating porcine naive PSCs.     

胚胎干细胞诱导分化研究进展

哺乳动物胚胎干细胞一般可从胚胎囊胚内细胞团分离得到 ,具有在体外保持不分化的无限增殖能力 ,在合适的培养条件下 ,胚胎干细胞可定向诱导分化形成多种细胞类型。人们对胚胎干细胞进行体外培养与定向分化可以得到大量同源细胞 ,以应用于患疾病的细胞或器官移植治疗等研究。文章概述了胚胎干细胞增殖与分化的信号调节机制、诱导分化方法 ,国内外研究概况及展望 4个方面的内容     

阻断大鼠骨髓间充质干细胞向脂肪细胞分化与肿瘤发生相关性研究

【目的】分析骨髓间充质干细胞在体外定向分化为脂肪细胞的适宜诱导条件.阻断正常干细胞的分化过程,探讨肿瘤发生机理.【方法】利用贴壁培养法获得大鼠骨髓间充质干细胞(bone marrow mesenchymal stem cells,BMSCs),通过地塞米松、胰岛素和吲哚美辛联合诱导大鼠BMSCs,使其分化为脂肪细胞.在细胞分化过程中利用3-甲基胆蒽(3-MC)阻断大鼠BMSCs的分化过程.【结果】大鼠BMSCs分化试验显示:诱导30d后经油红O染色,细胞内可见脂肪细胞特有的红色脂滴沉淀,并且随着诱导时间的延长,油红O阳性细胞比例增加,脂滴增大,表明大鼠BMSCs已成功分化为脂肪细胞.大鼠BMSCs分化阻断试验显示:诱导30d后经油红O染色细胞内红色脂滴沉淀明显下降,表明阻断后的细胞具有脂肪细胞的特性,但分化不完全;形态学鉴定表现出:细胞接触抑制消失,细胞核异常,微核畸变率高,核型异常,表明阻断后的干细胞发生恶性转变.【结论】通过地塞米松、胰岛素和吲哚美辛的联合作用,诱导BMSCs成功向脂肪细胞分化.在BMSCs向脂肪细胞分化的过程中加入阻断剂3-MC,阻断其分化过程,表明干细胞分化过程受到阻断,细胞停止在分化的中间阶段,有转化成肿瘤细胞的趋势.     

绵羊iPS细胞诱导及转录组学分析

【目的】建立绵羊(Ovis aries)诱导性多能干细胞系,为绵羊转基因育种、应用绵羊诱导性多能干细胞奠定基础。【方法】利用电转将OCT4、SOX2、KLF4、l-Myc、Lin28转染至绵羊成纤维细胞中并诱导培养至有光滑隆起、边缘整齐的细胞克隆,形态学、碱性磷酸酶(AP)染色、免疫荧光染色以及实时荧光定量PCR检测克隆细胞的生物学特性;利用高通量测序技术对诱导0、10、20、30 d的阳性细胞的差异表达基因进行筛选。【结果】克隆细胞中SOX2、OCT4、SSEA-1蛋白免疫荧光染色均呈阳性; OCT4、SOX2、Nanog基因表达量均极显著高于成纤维细胞;0和30 d转录组测序表明,被注释到GO数据库的差异表达基因有9 465个,其中,上调基因6 987个,下调基因2 478个;KEGG分析共有5 773个基因注释到259个通路中,其中,P53信号通路显著富集,且其在干细胞增殖方面起着非常重要的作用。【结论】初步成功建立了绵羊诱导性多能干细胞。     

Reprogramming of the pig primordial germ cells into pluripotent stem cells: a brief review

Primordial germ cells (PGCs) are regarded as unipotent cells that can produce only either spermatogonia or oocytes. However, PGCs can be converted into the pluripotent state by first dedifferentiation to embryonic germ cells and then by reprogramming to induce them to become pluripotent stem cells (iPSCs). These two stages can be completely implemented with mouse cells. However, authentic porcine iPSCs have not been established. Here, we discuss recent advances in the stem cell field for obtaining iPSCs from PGCs. This knowledge will provide some clues which will contribute to the regulation of reprogramming to pluripotency in farm species.