干细胞_起源不同调控相似_马克学
干细胞分化途径的分子调控机制
干细胞分化途径的分子调控机制干细胞是一类能够自我更新和分化成各种类型细胞的细胞，具有广阔的应用前景。
干细胞分化途径的研究有助于揭示分化过程中的分子调控机制，进而为干细胞治疗提供重要的理论和实践基础。
一、干细胞分化途径概述干细胞分化是指干细胞通过特定的信号途径和分子调控机制，从未分化状态向多能、分化潜能或特定器官组织的分化阶段过渡的过程。
分化途径包括：自我更新，对外界刺激（生长因子、信号通路等）的反应，进入分化过程。
在这个过程中，干细胞所需要的特殊微环境（干细胞微环境）巨大。
二、分子调控机制干细胞分化的分子调控机制非常复杂。
影响干细胞命运的因素包括细胞生长因子、转录因子、信号通路以及微环境等等。
1. 细胞生长因子的作用细胞生长因子是一些具有生物活性的分泌蛋白质，它们在机体的细胞增殖、分化、调节以及维持机体稳态中发挥着重要作用。
在干细胞分化中，细胞生长因子能够调节干细胞的增殖、分化、定向等方面，同时释放生长因子的正常细胞（如造血细胞、胚胎干细胞、成体干细胞）也可以对干细胞的分化做出反应。
2. 转录因子的作用转录因子是一类调控基因表达的蛋白质分子，是细胞发育和分化过程中最重要的分子调控因素之一。
在干细胞分化过程中，转录因子能够对干细胞的命运进行控制，使其分化成细胞、组织、器官等不同的类型。
例如，去分化转录因子可以抑制干细胞的自我更新和干细胞状态的维持，促进干细胞向多能性或分化方向分化。
3. 信号通路的作用细胞信号通路是一种细胞内外在的信息传递和调节系统，能够察觉和传递不同类型的生物学信息，如环境因素、促生长因子、营养因子、荷尔蒙、光等等。
在干细胞分化时，其中最重要的一条信号通路是Wnt信号通路，它能够促进干细胞的分化和自我更新。
4. 微环境的作用微环境是指细胞属于的生物稳态中起到调节、保护和支持作用的不同代谢途径和细胞间及互补组织间的交互作用。
干细胞微环境也称为干细胞生态系统，是维持干细胞自我更新和多样化分化的重要因素之一。
干细胞知识科普
干细胞知识科普
嘿，朋友们！今天咱来聊聊干细胞这个神奇的玩意儿。
你说干细胞像不像一个超级百变侠呀！它具有超强的能力，可以分化成各种各样的细胞。
就好比一块神奇的魔法石，能变出你想要的各种宝贝。
咱身体里的细胞啊，就像一支庞大的队伍，每天都在各自忙碌着。
可时间长了，有些细胞累了、坏了，这可咋办呢？嘿嘿，这时候干细胞就出马啦！它能摇身一变，变成需要的细胞，去填补那些空缺，让身体这部大机器继续顺畅运转。
比如说，骨头受伤了，干细胞就能变成骨细胞，帮着修复骨头呢。
这多厉害呀！这要是没有干细胞，那我们的身体可就没那么容易恢复健康啦。
你想想，要是咱能把干细胞研究得透透的，那以后治病不就简单多啦？说不定很多疑难杂症都能被轻松攻克呢！这可不是我在这儿瞎吹，现在好多科学家都在努力研究干细胞呢。
而且哦，干细胞还能在再生医学领域大显身手呢！就像一个神奇的建筑师，能重新搭建起受损的组织和器官。
这可不是开玩笑的，说不定未来有一天，缺个啥器官直接就能用干细胞培养出来，那得多牛呀！
咱再说说干细胞的来源。
有的是从胚胎里来的，这就像是一颗还没发芽的种子，蕴含着无限的潜力。
还有从成体组织里来的呢，就像隐藏在
身体里的小宝藏。
不过，研究干细胞也不是一帆风顺的呀！这里面的学问可深着呢。
但咱可不能因为困难就退缩呀，那多没出息！咱得加油，让干细胞为我们的健康服务。
反正我觉得干细胞就是未来医学的希望之星，它有着无穷的潜力等待我们去挖掘。
咱可得好好关注干细胞的发展，说不定哪天它就能给我们带来巨大的惊喜呢！你们说是不是呀？。
医学中的干细胞研究与应用
医学中的干细胞研究与应用随着生物科技的不断发展和巨大进步，干细胞在医学界的应用也越来越广泛。
干细胞一直以来都是科学家的研究热点之一，因为干细胞拥有重编程能力和自我分化的能力，可以分化成各种细胞，具有广泛的应用前景。
下面我们来看看干细胞在医学中的研究和应用。
一、什么是干细胞干细胞是人体内一种万能细胞，具有自我复制和分化能力，能够分化成各种不同类型的细胞，具有成为器官或组织的潜在能力。
干细胞在胚胎发育过程中起着至关重要的作用，它们可以发育成为不同类型的细胞，例如心脏、肌肉、神经等细胞。
根据干细胞的来源不同，它们可以分为两种类型：胚胎干细胞和成体干细胞。
胚胎干细胞来自精子和卵子在体外结合后的早期胚胎，即在体外发育前3-5天的胚胎。
成体干细胞则来自成体组织和器官，如骨髓和皮肤。
二、干细胞在医学中的应用1.治疗白血病和其他血液疾病骨髓移植是治疗白血病和其他血液疾病的一种常见方法，移植的干细胞来自病人自身或配型合适的献血者。
经过一系列的化疗和辅助治疗后，干细胞通过静脉注射进入病人体内，进而重建健康的免疫系统。
2.修复受损的组织和器官干细胞可以分化成许多不同的细胞类型，因此被看作是一种修复受损组织和器官的理想方法。
干细胞治疗可以帮助患者重建硬骨骨折、修复神经伤损、治疗心脏衰竭和恢复肝脏功能等。
干细胞可以促进损伤组织的修复，减轻患者的疼痛和不适。
3.治疗退化性疾病退行性疾病是患者年龄增长所导致的一系列健康问题，例如老年痴呆症、帕金森氏症和退化性视网膜病变等。
干细胞治疗正在成为这些疾病的新希望。
例如，针对老年痴呆症，科学家正在研究如何利用干细胞来恢复受损的神经元，以改善病人的认知能力。
三、干细胞研究面临的挑战尽管干细胞治疗的应用前景非常广阔，但干细胞研究仍面临许多挑战。
其中一个重要挑战是如何将干细胞分化成特定类型的细胞，避免分化成不需要的细胞类型。
此外，人们也需要确保干细胞在体内的安全性，以降低治疗可能带来的副作用。
胚胎创面无瘢痕修复的研究进展
・３７４・武警医学院学报ＡｃｔａＡｅａｄｅｍｉａｅＭｅｄｉｃｉｎａｅＱ皤第１８卷第４期２００９年４月Ｖ０１．１８Ｎｏ．４Ａｐｔ．２００９胚胎创面无瘢痕修复的研究进展ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇＯｉｌｔｈｅｓｅａｒｌｅｓｓｆｅｔａｌｗｏｕｎｄｒｅｐａｉｎｎｅｎｔ陈伟综述，白晓东审校（武警总医院烧伤科，北京１０００３９）关键词：端粒；端粒酶；羊水干细胞【文章编号】１００８．５０４１（２００９）０４－０３７４－０３【中图分类号】Ｑ７１【文献标识码】Ｂ胚胎创面无瘢痕修复是复杂的过程，除受到胚胎所处的羊水环境影响外，还受到胚胎细胞的端粒、细胞外成分、细胞因子等决定性因素的影响，羊水干细胞可能在胎儿无瘢痕修复过程中起到非常重要的作用。
瘢痕是皮肤损伤到达一定程度后组织修复的结果，然而人类和某些哺乳动物（小鼠、大鼠、兔、猪和羊等）胚胎的皮肤创伤，愈合后并不伴有瘢痕组织的形成…。
研究胚胎皮肤无瘢痕创伤修复的生物学机制，将为瘢痕及纤维化疾病的防治提供广阔的思路。
下面就胚胎皮肤创伤修复进行综述。
１胚胎皮肤伤口的细胞特性对一些动物胚胎皮肤创伤愈合的观察发现，无瘢痕修复并非贯穿妊娠期全程，对人类而言，胚儿（胎龄８—２８周）伤口无急性炎症反应，无肉芽组织形成和无伤口收缩等特点，愈合后不伴有瘢痕形成【２］。
在妊娠晚期的创伤也可形成类似于成年的瘢痕组织。
因此在无创修复期的胚胎细胞应有其区别于其它细胞的特性。
１．１胚胎皮肤伤口的细胞染色体端粒胚胎是由精子和卵子受精后形成的受精卵不断分裂而来，正常睾丸里的精母细胞和卵巢里的卵母细胞都有染色体端粒的复制能力，无论分裂多少代都保留了端粒的原始结构¨Ｊ。
胚胎细胞染色体端粒仍然较完整的保留了性细胞端粒末端的结构，使胚胎创伤处的细胞增生迅速，随着胎龄的增长，细胞增生速度减慢形成类似于成人的瘢痕修复，推测与端粒结构在细胞分裂中逐渐缩短，失去原始末端结构有关。
１．２胚胎皮肤伤口细胞中的端粒酶端粒酶是一种能延长端粒末端并保持端粒长度的核糖【收稿日期】２００８—１１—２１；【修回日期】２００９—０３—１６【作者简介】陈伟（１９８１一），女，籍贯河北省承德市，硕士在读，研究方向为烧伤外科学。
细胞分化与干细胞的调控机制
细胞分化与干细胞的调控机制细胞分化是多个细胞分裂和特化出不同形态和功能的过程。
这是在发育期或者组织修复中起着决定性作用的过程，也可能导致细胞肿瘤或其他疾病的发生。
干细胞是体内的未定向细胞，可以向其他细胞分化，也能持续自我更新和修复组织。
在细胞分化与干细胞的调控机制方面，我们需要探索其基本生理过程和生物技术的发展。
细胞分化机制细胞分化的过程是由信号、转录因子和表观遗传调控的。
细胞外信号可以调控细胞粘附、细胞间相互作用、膜受体、细胞凋亡、低氧环境和其他刺激。
在细胞内，转录因子通过结合DNA激活或抑制基因转录，从而控制基因表达。
表观遗传在调控基因表达方面起到重要的作用。
这包括DNA甲基化、组蛋白加修饰和非编码RNA的活动。
细胞的分化过程是一个逐渐发生的过程。
发育早期的胚胎细胞具有较高的可塑性，称为全能细胞或合胞体细胞。
这些细胞可以分化成不同的细胞类型，并进一步发展为胚胎细胞系列。
随着胚胎发育的深入，细胞的能力逐渐降低，失去了分化为多种细胞类型的能力。
此时的细胞称为多能细胞。
这些细胞能够分化成与它们的来源有关的细胞类型，例如胚层干细胞可分化出神经细胞和其他细胞类型。
造血干细胞调控干细胞的调节也是一个逐渐发生的过程。
造血干细胞是一类自我更新的干细胞，它们产生不同种类的血细胞和免疫细胞。
造血干细胞由干细胞母细胞分化而来。
它被认为是一个单一的细胞系统，其调节机制未被完全解开。
干细胞机制是细胞内与细胞外的相关调节机制。
一个关键的蛋白家族，调节细胞增殖、生长、分化和凋亡的染色体变异，STAT3 激活 (STAT3) 信号通路，被认为是主要的细胞内调节方法之一。
STAT3 可以被启动或抑制其他信号通路，包括周期氧化过程和 pi-3 激酶信号通路。
干细胞场地达到相对稳态，可以维持血液细胞储备。
细胞外调节采用激素和细胞表面受体之间的复杂交互作用，其中包括诱导作用和抑制作用。
在激素中存在多种信号通路，它们分别扮演的角色不同。
干细胞技术的概念
干细胞技术的概念嘿，朋友！你有没有想过，我们的身体就像一个超级复杂而又神奇的小宇宙呢？这里面有着无数的奥秘，而今天我要跟你唠唠其中一个超级酷炫的存在——干细胞技术。
啥是干细胞呢？简单来说，干细胞就像是身体里一群超级有潜力的小种子。
你看啊，在一个大花园里，有各种各样的花，有玫瑰、百合、雏菊等等。
这些花都是从小小的种子长起来的，对吧？干细胞在我们身体这个大花园里，就起着类似种子的作用。
干细胞是一种未充分分化、尚不成熟的细胞。
它们具有自我更新的能力，就像一个不知疲倦的小工匠，不停地复制自己。
而且呀，它们还有分化的潜能呢。
这分化潜能可不得了，就好比这些小种子可以根据身体这个大花园的需求，变成各种各样的细胞。
比如说，身体哪里需要新的红细胞来运输氧气了，干细胞就能变成红细胞；哪里需要白细胞来抵御病菌了，它又能摇身一变成为白细胞。
简直就是身体里的百变精灵啊！我有个学医的朋友，叫小李。
有一次我们聊天，我就问他：“你天天捣鼓那些细胞啥的，干细胞到底有啥特别的呀？”小李那眼睛一下子就亮了，他激动地说：“你可别小看干细胞啊，这东西在医学上那可是有着无限可能的。
你想啊，如果有人身体里某个器官坏了，要是能让干细胞变成这个器官所需要的细胞，然后再重新构建这个器官，那不是就像给身体这个机器换个新零件一样吗？”我当时就被他说得热血沸腾了。
在我们身体里，干细胞主要分为两类，一类是胚胎干细胞，另一类是成体干细胞。
胚胎干细胞啊，就像是刚刚出生的小婴儿，充满了无限的潜力。
它们可以分化成身体里几乎所有类型的细胞。
但是呢，胚胎干细胞也面临着一些伦理道德方面的争议。
就好像在一个大家庭里，对于一个新出生的、有着特殊能力的小生命，大家对于如何对待他有着不同的看法。
有人觉得这是个拯救生命的希望，有人却担心这种利用胚胎干细胞的方式不符合伦理道德规范。
而成体干细胞就像是身体里的一群小卫士，默默地守护着我们的身体。
虽然它们的分化能力没有胚胎干细胞那么强大，但它们也能在自己的能力范围内，对身体进行修复和维护。
干细胞调控的概念
干细胞调控的概念干细胞调控是指控制干细胞在体内或外部环境中的数量、分化和功能的过程。
干细胞是一类具有自我更新和多能分化潜能的未分化细胞，可以产生多种不同类型的细胞。
干细胞调控的研究是为了深入了解干细胞的特性和潜能，并应用于医学和生物科学领域。
干细胞调控的概念包括两个方面：自身调控和外部调控。
自身调控指干细胞内部的自主机制，包括基因调控和信号通路的调节。
外部调控是指细胞外部环境对干细胞的影响，包括细胞外基质、信号分子和邻近细胞的作用。
干细胞调控通过这两个方面的调控机制来维持干细胞的自我更新和分化能力。
干细胞调控在发育和组织再生中起着重要的作用。
在胚胎发育过程中，干细胞的调控是维持胚胎组织正常发育的基础。
通过干细胞的自我更新和分化，胚胎可以形成各种不同类型的细胞，并最终构建组织和器官系统。
在成体组织再生中，干细胞调控可以通过增强干细胞的自我更新和分化能力，促进组织的修复和再生。
例如，在皮肤创伤愈合过程中，皮肤干细胞可以通过增殖和分化，重新建立受伤区域的完整皮肤。
干细胞调控的研究对于医学和生物科学的发展具有重要意义。
在医学方面，干细胞调控可以用于治疗各种疾病。
例如，干细胞移植可以用于替代受损组织或器官，治疗心脏病、白血病和糖尿病等疾病。
此外，干细胞调控还可以用于药物筛选和毒性研究，提高药物研发和安全性评价的效率。
在生物科学领域，干细胞调控的研究可以揭示细胞分化和组织再生的机制，为生命科学的基础研究提供新的途径。
干细胞调控的研究方法主要包括体内和体外实验。
在体内实验中，研究人员通过基因敲除、转基因或药物干预等方法，研究干细胞的调控机制。
例如，通过敲除特定基因，可以观察干细胞的功能变化，进一步了解该基因对干细胞调控的作用。
在体外实验中，研究人员可以培养干细胞，并在培养基中添加不同的信号分子和细胞外基质，模拟细胞外环境对干细胞的调控作用。
通过这些实验方法，研究人员可以深入了解干细胞调控的机制，并为应用干细胞治疗和组织工程提供理论基础。
干细胞发生过程中的分子调控机制
干细胞发生过程中的分子调控机制干细胞是具有自我更新和分化能力的细胞，被广泛应用于再生医学和生物技术领域。
干细胞发生过程中的分子调控机制是干细胞研究的重要方面。
本文将探讨干细胞发生过程中的分子调控机制。
1. 干细胞定义及分类干细胞是指具有自我更新和分化能力的细胞，可以分化成多种细胞类型，同时还能保持自我更新。
根据其起源、特点和分化潜能不同，干细胞可以分为胚胎干细胞、成体干细胞和诱导性多能干细胞等。
胚胎干细胞来源于早期胚胎内部细胞团（内细胞团），具有广泛的分化潜能和自我更新能力。
成体干细胞则分布在成熟组织或器官中，具有分化为同一器官中的一个或多个细胞类型的能力。
诱导性多能干细胞是指通过转化成体细胞来获得的可以用于疾病治疗和再生医学的多能干细胞。
2. 干细胞分化干细胞的分化是指干细胞向成熟细胞类型分化的过程，分化过程中会发生基因表达和信号通路的改变。
分化过程中一些基因的表达开始关闭，而另一些基因开始启动，产生特定的细胞类型。
这些基因表达的变化是由转录因子和表观遗传学因子的相互作用调控的。
表观遗传学因子可以对基因组进行改变，影响基因的表达，从而影响细胞的功能。
此外，细胞外环境对干细胞的分化也起着至关重要的作用。
细胞外基质、细胞因子和生长因子等因素可以改变细胞材料的化学性质，从而影响细胞的分化。
3. 干细胞自我更新干细胞的自我更新是指细胞能够自我分裂形成与母细胞相同的干细胞，同时还能分化成各种类型的细胞。
自我更新能力的调控涉及到多种信号通路和调控因子。
Wnt信号通路被证明是干细胞自我更新的一个重要调节因子。
Wnt信号通路的激活可以通过增加肠道干细胞和皮肤干细胞的自我更新而促进小鼠的再生，这证明了Wnt信号通路在干细胞自我更新中的重要作用。
除了Wnt信号通路，其他的信号通路如Notch信号通路、Hedgehog信号通路和mTOR信号通路等也与干细胞的自我更新有关。
4. 干细胞发生过程中的分子调控机制干细胞发生过程中的分子调控机制是干细胞研究的重要方面。
干细胞分化的分子调控机制
干细胞分化的分子调控机制干细胞是一种特殊的细胞类型，具有自我更新和分化成各种类型细胞的潜能。
干细胞分化的分子调控机制是非常重要的研究方向，它不仅可以帮助我们了解细胞命运决定的途径，还可以为干细胞治疗和再生医学提供指导。
在干细胞分化的过程中，有许多分子参与了不同的调控途径，这些途径相互作用，综合作用才决定了一个细胞的终极命运。
其中，调控干细胞分化最重要的是转录因子、信号通路和表观遗传学。
转录因子是一组可以控制基因表达的DNA结合蛋白。
它们通过与DNA结合，可以促进或抑制基因的转录，从而控制基因的表达。
在干细胞分化的过程中，许多转录因子都发挥了很重要的作用。
比如，Oct4、Sox2和Nanog，它们都是干细胞自我更新的关键因子。
当干细胞开始分化时，这些因子的表达量就会下降，而一些早期分化相关的转录因子的表达就会上升。
这使得干细胞很快地走向了某种细胞类型的分化。
信号通路也是干细胞分化过程中非常重要的调控途径。
它们可以通过细胞外的信号物质，传递信号到细胞内部，从而影响不同的转录因子的表达和功能。
比如，Wnt、BMP和FGF等信号通路可以通过不同的途径调控干细胞的分化命运。
Wnt信号通路可以阻止干细胞向神经分化，促进干细胞向肝脏或胆囊分化。
而BMP信号通路可以使干细胞向骨骼或肌肉分化。
FGF信号通路则可以促进干细胞向神经或血管分化。
表观遗传学也在干细胞分化过程中扮演着重要角色。
表观遗传学包括DNA甲基化、组蛋白修饰等一系列可以影响基因表达的化学修饰。
在干细胞中，表观遗传学可以通过调整染色体的状态来影响转录因子的表达和功能。
比如，在干细胞分化过程中，许多基因将被转录因子Silencer所沉默，这些基因的启动子上就会被甲基化，从而使得这些基因失去了表达的能力。
综合上述调控途径，我们可以发现，干细胞分化的分子调控机制是非常复杂的，需要不同的途径之间相互协调才能实现一个细胞的完整分化过程。
因此，把握干细胞分化的分子调控机制，不仅可以帮助我们恢复或替代缺陷的细胞类型，还可以为再生医学提供更深入的认识和指导。
干细胞基础知识-概述说明以及解释
干细胞基础知识-概述说明以及解释1.引言1.1 概述干细胞是一种具有自我更新和分化潜能的特殊细胞，具有重要的研究和应用价值。
干细胞可以分为胚胎干细胞和成体干细胞两种类型，它们在生物医学领域有着广泛的应用前景，可以用于再生医学、组织工程、药物筛选等领域。
本文将介绍干细胞的基本概念、分类和应用，希望能够为读者提供一些基础知识，并展望干细胞在未来的发展前景。
1.2 文章结构文章结构部分将主要包括引言、正文和结论三部分。
在引言部分，我们将概述干细胞的基础知识，并介绍本文的结构和目的。
在正文部分，我们将详细探讨干细胞的概念、分类和应用。
最后，在结论部分，将总结本文涉及的干细胞基础知识，展望未来的发展方向，并结束文章。
整个文章结构将围绕干细胞这一主题展开，希望能为读者提供全面、系统的干细胞知识。
1.3 目的：本文旨在介绍干细胞的基础知识，包括干细胞的概念、分类和应用等内容。
通过对干细胞的全面了解，读者可以更好地理解干细胞在生物学和医学领域的重要性，以及其潜在的应用价值。
同时，本文也旨在引发读者对干细胞研究和应用领域的兴趣，促进该领域的进一步探索和发展。
希望通过本文的阐述，读者能够对干细胞有一个清晰的认识，为未来的学习和研究打下基础。
2.正文2.1 干细胞概念:干细胞是一类具有自我更新和分化潜能的细胞，其主要特点是能够不断地进行细胞分裂产生新的干细胞，同时也可以分化为不同类型的细胞，如神经细胞、肌肉细胞、血细胞等。
干细胞在人体内起着重要的生物学作用，是维持组织器官功能和修复损伤的关键细胞之一。
根据其分化潜能和来源不同，干细胞可以分为多种类型，主要包括胚胎干细胞（ESCs）和成体干细胞（Adult stem cells）。
胚胎干细胞来源于早期胚胎，具有最广泛的分化潜能，可以分化为任何细胞类型；而成体干细胞则存在于成人组织中，其分化潜能较低，但具有自我更新和分化成多种细胞类型的能力。
此外，还有诱导多能性干细胞（iPSCs），是通过基因工程技术将成体细胞重新编程成具有胚胎干细胞样特性的细胞。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
#综述#干细胞)))起源不同调控相似STEM CELL DIVERGENT IN ORIGIN,BUTSIMILAR IN REGULATION马克学1陈广文1*徐存拴1章静波2(11河南师范大学生命科学学院,新乡 453007;21中国医学科学院基础医学研究所,北京 100005)[关键词] 干细胞;AGO 蛋白;MicroRNA;PcG 复合体[中图分类号] Q254 [文献标志码] A [文章编号] 0529-1356(2008)03-444[收稿日期] 2007-11-12 [修回日期] 2007-12-16[基金项目] 国家自然科学基金资助项目(30670247,30170119);河南省杰出青年科学基金资助项目(0312001100);河南省高等学校创新人才培养工程基金资助项目[(豫教高(2005)126号]。
[作者简介] 马克学(1972)),男(汉族),河南省项城市人,讲师。
*通讯作者(To whom corres pondence should be addres sed)Email:Chengw@ Tel:(0373)3325026由于干细胞在白血病、老年性痴呆症、糖尿病等多种疾病的治疗以及动物克隆等方面显示出巨大的应用前景,干细胞研究已经成为当今生命科学领域的热点。
干细胞能够用于某些疾病的治疗,是因为干细胞具有多种分化潜能,它定向分化产生的后代细胞能够取代病变组织的细胞。
因此,阐明干细胞如何在保持自我更新的同时又能产生新的组织及其调控机制是理解多细胞生物体发育的关键,也是利用干细胞治疗人类疾病的基础。
近几年,干细胞研究由高等动物中造血干细胞、神经干细胞和胚胎干细胞等领域扩大到低等动物和植物干细胞体系。
尽管这些干细胞体系在进化上产生分歧,但研究表明,调控干细胞从未分化状态向分化状态转变的分子机制基本相似。
我们将这方面的研究进展做一综述。
11多种多样的干细胞系统111 淡水涡虫中的干细胞)))Neoblasts:扁形动物门中的淡水涡虫(freshwater planarian)是一类非常独特的动物,它可以通过横分裂的方式繁殖,也可以通过虫体切割后以再生的方式繁殖。
这种无性繁殖方式依赖于一群称为/Neoblasts 0的体细胞性干细胞[1]。
Neoblasts 占涡虫细胞数量的25%~30%,是涡虫体内唯一具有增殖分裂活性的细胞。
研究表明,Neoblasts 分布于间质组织中,呈卵圆形,体积小(约10L m),核质比很大,少量的细胞质中含有许多游离核糖体,几乎不含其他细胞器。
这些特征与未分化细胞很相似[2]。
其中最独特的形态学特征是电镜下细胞质中存在异染体(chromatoid body)。
异染体呈圆形,中等电子密度,没有膜围绕,靠近核膜,故推测可能来自细胞核[3]。
其他研究显示,异染体对RNA 酶具有亲和性,并且经放线菌素D 处理后崩解。
以上研究结果表明,异染体可能是RNA 和蛋白质复合体[3]。
近年来,由于分子生物学技术在涡虫研究中的应用,研究人员发现了一些在Neoblasts 中特异表达的基因。
两个S 期特异性基因,DjPCNA (Dugesia j a ponica proliferating cell nuclear an tigen )和DjMCM 2(Du gesia j a p onica minichromosomemaintenance gene 2)作为涡虫干细胞的分子标志分别被克隆[4]。
DjMCM 2编码产物是DNA 复制执照因子,而PC NA 是DNA 聚合酶D 亚基的辅助蛋白,作为反映细胞增殖能力的指标在研究中广泛采用。
尤其是近两年,许多与果蝇生殖系干细胞分化相关基因(如pumilio [5]、piwi [6]、bruno [7]和nanos [8]等)的同源物在涡虫干细胞中特异性表达。
这些基因编码产物都是高度保守的RNA 结合蛋白,在翻译水平上决定干细胞的命运:走向分化或者保持自我更新。
Neoblasts 不仅是涡虫无性生殖和器官再生的细胞来源,而且也是涡虫有性生殖的基础[9]。
早在1902年,著名的遗传学家Morgan 就曾报道,无任何生殖系统残迹的涡虫头部片段不仅能再生出躯干和尾,而且还能形成有功能的性腺。
不像果蝇和线虫,它们的生殖细胞在胚胎发育早期就已经与体细胞分离,而涡虫直到生长到一定体长时才形成卵巢、精巢及附属性腺器官。
在自然条件下,涡虫的生殖系统随季节变化出现和消失。
有趣的是,性成熟的涡虫个体在长期饥饿时出现退行生长(de -growth),虫体萎缩,生殖系统被消化吸收。
一旦获得食物后,虫体恢复生长,生殖系统重新构建。
上述研究充分表明,涡虫生殖系细胞来自成体多能干细胞。
总之,Neoblast 是淡水涡虫体内全能性干细胞,它能够分化成各种类型的细胞组织,如上皮细胞、肌肉细胞、神经细胞和生殖细胞等。
因此,淡水涡虫是体内研究干细胞分化调控的良好体系,这一古老的模式生物正日益受到国内外学者的广泛关注。
112 海绵动物中的干细胞)))原细胞:淡水海绵一年四季都可产生芽球(gem mules)以进行无性生殖,芽球内含有成千上万休眠的干细胞。
芽球形成的初始阶段需要原细胞(archaeocytes,海绵中的多能干细胞)、营养细胞和成胶质细胞的参与。
当芽球形成后,芽球内仅含有原细胞和卵黄板[10]。
芽球的萌发受到周围海绵组织中的一些因子抑制,当周围海绵组织去除后,原细胞迁移出来,增殖分化,形成一个功能完整的小海绵。
这种无性生殖方式可能有利于海绵在遇到高温、干旱情况下的生存。
此外,许多研究表明,原细#444 #第39卷 第3期2008年6月解 剖 学 报AC TA ANATOM ICA SINICAVol 139,No 13Jun.2008胞还能分化形成卵和精子。
因此,原细胞是海绵动物无性生殖和有性生殖的细胞来源。
最近,德国学者M ller等[11]克隆了两个海绵干细胞分子标志候选基因:其一是受体酪氨酸激酶(recep tor tyrosine kinase,RTK)基因,在海绵卵细胞和早期幼虫中高表达。
目前研究表明,RTK可能介导涡虫干细胞向生殖细胞分化以及小鼠生殖系干细胞向精子细胞分化[12,13]。
其二是胚胎发育蛋白(embryonic ectoderm development,EED)基因,在芽球细胞中高表达。
EED为Polycomb-group(PcG)家族成员,该蛋白家族通过组蛋白去乙酰基化抑制靶基因表达,从而维持干细胞身份在细胞分裂中的稳定性(见下述)。
113水螅中的干细胞)))间质细胞:近年来,腔肠动物门的水螅受到研究者的关注[14]。
水螅仅由两层细胞构成:外胚层的肌上皮细胞系只提供外表皮细胞,内胚层的肌上皮细胞系只提供内表皮消化细胞。
无论是内表皮细胞还是外表皮细胞在水螅的两端失去分裂能力,终端分化成触手中的放电细胞(battery cells)或基盘黏液细胞。
在内胚层和外胚层之间,还存在一个独特的细胞类群)))间质细胞(interstitial cells)。
间质细胞分布在水螅的体壁(口部和基盘区域没有),通常被认为是水螅中的干细胞,它能够通过增殖、分化形成神经细胞、刺细胞、腺细胞以及生殖系细胞等,但表皮细胞和消化细胞例外(这两类细胞由同种细胞增殖产生)。
可见,与涡虫Neoblasts不同,间质细胞是多能干细胞。
在水螅再生和出芽生殖过程中,间质细胞提供刺细胞的祖细胞和神经前体细胞。
大量的神经前体细胞从体壁向两端迁移,最终分化为神经细胞从而组成神经网。
因此,目前的研究认为,间质细胞在水螅的出芽生殖和再生中起重要的或不可缺少的作用。
Marcum等[15]筛选出间质细胞缺失的水螅突变体并在实验室人工培养成功。
这种突变体由于缺乏神经细胞和刺细胞(这两类细胞由间质细胞产生)自己不能捕获食物。
114海鞘中的干细胞)))原血细胞:成体多能干细胞不仅仅局限于低等动物,较高等的脊索动物中同样存在。
多数海鞘以出芽的方式扩大种群。
以管状出芽为例(菊海鞘中的一种出芽方式),原血细胞(hemoblasts)在被囊管的基部参与芽的形成,芽发育成新的个体。
原血细胞被认为是未分化细胞,类似较高等脊椎动物中的造血干细胞,能够产生分化的血细胞。
在芽的形成和无性生殖过程中,原血细胞也能够分化形成内表皮以及神经、咽、心脏等几种组织类型[16]。
115植物中的干细胞)))茎尖分生组织和根尖分生组织:动物干细胞因其在疾病治疗、组织修复和动物克隆等方面的广泛应用一直是研究人员和公众关注的焦点,相比之下,植物干细胞研究却门庭冷落。
由于植物细胞具有全能性,植物干细胞的概念也一直存在争议。
近几年的研究表明,在植物的茎尖分生组织(shoot apical meristem,SAM)和根尖分生组织(root apical meristem,RAM),存在一群特殊的细胞,它们具有自我更新能力又能产生具有持续分裂能力的子细胞。
这些特殊细胞是植物根、茎、叶和花等器官发生的源泉,因此被认为是植物干细胞[17]。
近几年,研究人员在模式植物拟南芥中发现了一些调控植物干细胞活性的基因。
在茎尖分生区,WUSC HEL(WU S)是决定茎尖干细胞数量的基因,wus突变体花的数量明显减少且提前脱落。
与WUS基因功能相反,C LA V ATA(C LV)基因突变则产生过多的SAM细胞,形成膨大的分生组织。
研究表明,在野生型拟南芥中,WUS(正控信号)和CLV(负控信号)相互作用,它们组成了一个复杂的反馈调节环,共同维持茎尖干细胞稳态[18,19]。
而在根尖分生区,干细胞数量的维持和分化受到S H ORT ROOT(S HR)和SCARECROW(SCR)基因的调控[19,20]。
21干细胞系统调控的共同机制211RNA结合蛋白与干细胞调控:成体多能干细胞存在于从低等海绵到高等脊索动物中,那么多能干细胞系统的分化调控有没有共同的分子基础?这个问题在涡虫干细胞研究中已初现端倪。
Shibata从日本三角涡虫(Dugesia j a p on ica)克隆了一个vasa同源基因Djvlg A(Du gesia j a p on ica vasa-like gene),其编码产物是一个含有DEAD盒的RNA结合蛋白[2]。
Vasa基因首先在果蝇中发现,在翻译水平上控制果蝇生殖干细胞的分化。
研究发现,涡虫干细胞在迁移到器官原基或者胚基(blastema)之前以位置依赖性方式转录组织特异性基因,但这些转录产物不被翻译。
由于Dj vlgA在Neoblasts中特异表达,推测它可能与组织特异性mRNA结合(抑制mRNA 翻译),使Neoblasts在迁移到器官原基之前保持未分化状态[4]。