胚胎干细胞的体外诱导分化模型
胚胎干细胞的分化诱导研究进展
胚胎干细胞的分化诱导研究进展胚胎干细胞因其强大的分化能力和潜在的医学更应用价值而备受关注。
然而，其分化诱导的机制和过程仍然是研究的热点之一。
胚胎干细胞分化诱导的机制主要涉及两个方面：内部信号通路和外部因素。
内部信号通路中包括转录因子、染色质重塑和RNA编辑等，而外部因素主要包括生长因子、小分子化合物和细胞因子等。
近年来，很多研究者利用这些机制探索了各种分化诱导方法。
在转录因子方面，人类胚胎干细胞最初通过诱导多能性转录因子（Oct4、Sox2和Nanog）的表达实现向各种细胞类型的分化。
随着对转录因子结构和功能的深入研究，越来越多的转录因子被发现可以在胚胎干细胞分化中发挥作用。
例如，在神经元分化过程中，转录因子Atoh1和Ascl1被发现是神经元特异性的转录因子，通过诱导这两个因子的表达，可以有效促进胚胎干细胞向神经元的分化。
染色质重塑则是胚胎干细胞分化中另一个重要的内部机制。
染色质重塑是指通过去甲基化、重构和修饰等方式改变细胞染色质的结构和状态，从而影响基因表达和细胞命运。
近年来，研究者发现染色质重塑在胚胎干细胞分化诱导过程中也发挥了重要作用。
例如，在胚胎干细胞向神经元分化的过程中，组蛋白去乙酰转移酶CBP被认为是促进神经元分化的重要因子，其活性可以被小分子化合物通过影响组蛋白修饰来调控。
除了内部信号通路外，外部因素在胚胎干细胞分化中也扮演着至关重要的角色。
生长因子，特别是转化生长因子β（TGF-β）和骨形态发生蛋白（BMP），是许多胚胎干细胞诱导方案中最常用的外源因素。
生长因子可以通过激活某些信号通路，如Smad信号通路、p38 MAPK信号通路和wnt信号通路等来促进细胞的分化。
小分子化合物也是胚胎干细胞分化中广泛使用的外源性因素之一。
它们可以通过不同的机制来调节细胞分化，如促进转录因子的表达、调节细胞周期和修饰细胞信号通路等方式来实现。
此外，细胞因子如神经营养因子和胰岛素样生长因子也被广泛使用来促进胚胎干细胞分化。
胚胎干细胞的诱导及其应用前景
胚胎干细胞的诱导及其应用前景胚胎干细胞是指从早期胚胎中获得的未分化细胞，具有自我更新和多向分化的能力。
由于胚胎干细胞可以分化成任何类型的细胞，因此引起了科学家们的极大兴趣。
胚胎干细胞的研究不仅有助于探索胚胎发育中的分化机制，而且可能为医学的诊断和治疗提供更多选择。
然而，由于胚胎干细胞的获得涉及到胚胎的破坏，因此引发了伦理方面的争议。
近年来，研究人员通过一系列的实验研究，发现了一种称为“诱导多能性干细胞”（induced pluripotent stem cells，iPSCs）的细胞。
这种细胞可以通过“重编程”患者的成体细胞来制备，相当于将这些细胞变回胚胎干细胞的状态。
iPSCs与胚胎干细胞具有相同的特性，但它们的获得并不会伤害到胚胎。
iPSCs的制备可分为两个步骤。
首先，将患者成年细胞培养在适当的培养基中，在其紧密控制的环境下进行重编程。
重编程需要通过基因表达重构从而将细胞状态转化为基于胚胎干细胞的表型。
其次，iPSCs必须被维持在条件下分化成预期的成熟细胞类型。
经由以上复杂的制备过程，iPSCs被证明是一种有效获取多向分化干细胞的替代品。
而且其在医学研究方面的应用具有广阔的前途，其中的一个主要应用就是iPSCs在治疗一些疾病中的潜在作用。
研究者s Carlos Zaragoza以及他的团队，发现iPSCs可以在心血管治疗中显著发挥作用。
他们发布了一项研究，通过将三组小鼠DNA重组为不同的细胞类型，研究了这种细胞的灵活性和治疗效果。
研究结果发现，使用iPSCs治疗心室纤维化的小鼠病变很快就消失了，而使用第二组细胞则表现出较差的治疗效果。
第三组细胞的治疗效果则不到10%。
除治疗心血管疾病外，iPSCs也可以用于治疗其他慢性疾病，例如糖尿病、脑梗塞和关节退行性疾病。
此外，iPSCs还可以用于评估药物毒性，找到适合治疗特定疾病的最佳药物，并为未来的转化医学奠定基础。
iPSCs因其基因重编程的灵活性而优于胚胎干细胞，可以用于开发新药并生成更准确、个性化治疗方案。
激素诱导的胚胎干细胞分化发生机制
激素诱导的胚胎干细胞分化发生机制胚胎干细胞（embryonic stem cells, ESCs）具有自我更新和多向分化为各种成体细胞类型的能力，是研究发育生物学、疾病治疗和组织工程学等领域的重要材料。
为了实现胚胎干细胞的充分应用，科学家们一直致力于探索胚胎干细胞分化的机制和调控方式。
激素作为一种重要的调节因子，能够影响胚胎干细胞的命运决定和多向分化，因此成为研究胚胎干细胞分化的热点之一。
本文将从激素的作用机制、信号通路和调控因素三个方面，介绍激素诱导的胚胎干细胞分化发生机制。
一、激素的作用机制激素作为一种外源性刺激物质，能够影响胚胎干细胞的生长、分化和存活，进而影响胚胎干细胞的命运决定和多向分化。
在ESC起初的维持过程中，其自身的生长因子和信号分子已经能够维持其自我更新和多向分化的潜能，但在进行特定分化时，激素作为调控因子则发挥了重要的作用。
这体现在以下两个方面：1. 激素能够诱导胚胎干细胞不同分化方向。
已有大量的研究证明，激素调控胚胎干细胞的定向分化。
例如，转化生长因子β（transforming growth factor β, TGF-β）和胰岛素样生长因子（insulin-like growth factor, IGF）家族成员作为常见的胚胎干细胞激素，能够通过不同的信号途径来诱导胚胎干细胞分化成不同类型的成体细胞，包括内皮细胞、肌肉细胞、神经细胞等。
2. 激素能够增强胚胎干细胞分化的效率。
激素作为胚胎干细胞分化的调节因子，能够显著提高细胞分化效率。
激素能够调控细胞特定的基因表达，增强胚胎干细胞向特定细胞类型的分化。
二、激素的信号通路激素通过信号通路进行调控实现生长、分化和死亡等生物学过程，并且可能与其他分子通路发生关联，形成分子网络。
目前，已发现多个激素信号通路与胚胎干细胞分化相关。
下面将简要介绍几个重要的信号通路：1. Wnt信号通路Wnt通路是胚胎干细胞多向分化中一个非常重要的信号通路。
胚胎干细胞体外诱导分化的研究进展
04
胚胎干细胞体外诱导分化的应用前景
疾病治疗与药物筛选
疾病治疗
胚胎干细胞具有多向分化潜能，可分化为特定类型的细胞，如神经细胞、心肌细 胞等，为疾病治疗提供了新的途径。例如，通过诱导胚胎干细胞分化为神经细胞 ，可以用于治疗帕金森病、阿尔茨海默病等神经系统疾病。
药物筛选
胚胎干细胞可在体外培养扩增，为药物筛选提供了大量的实验样本。通过比较胚 胎干细胞在药物处理前后的分化过程和表型变化，可以评估药物的疗效和副作用 ，为新药研发提供有力支持。
表观遗传修饰
表观遗传修饰可以影响胚 胎干细胞的分化，如DNA 甲基化、组蛋白乙酰化等 。
03
胚胎干细胞体外诱导分化方法
化学诱导分化方法
化学诱导分化是利用化学物质 调节胚胎干细胞的分化过程。
常用的化学物质包括细胞因子 、激素、小分子化合物等。
这些化学物质通过调节胚胎干 细胞的基因表达、信号转导等 途径，诱导细胞定向分化。
组织工程与器官移植
组织工程
胚胎干细胞具有发育成各种组织的潜力，为组织工程提供了理想的基础材料。例如，可以诱导胚胎干细胞分化 为软骨、肌肉、血管等组织，用于修复或替换受损的组织器官。
器官移植
胚胎干细胞可分化为多种器官细胞，为器官移植提供了新的来源。与传统的器官移植相比，胚胎干细胞诱导分 化的器官具有更好的组织匹配性和更少的不良反应，有望成为解决器官短缺和提高移植效果的重要途径。
研究方法
采用体外培养胚胎干细胞的方法，通过添加不同的诱导因子 或采用特殊的培养条件，观察细胞的分化过程和分化产物的 特性，同时结合分子生物学、细胞生物学等技术手段分析相 关机制。
02
胚胎干细胞特性与分化机制
胚胎干细胞特性
人胚胎干细胞体外诱导分化为心肌细胞的实验研究的开题报告
人胚胎干细胞体外诱导分化为心肌细胞的实验研究的开题报告【摘要】心肌疾病是危及人类健康的一种常见疾病，目前仍缺乏有效的治疗手段。
人胚胎胚胎干细胞在医学领域被广泛应用，因其可以分化为不同细胞类型。
本实验旨在探究人胚胎胚胎干细胞体外诱导分化为心肌细胞的可行性及其分化机制。
【研究背景】心肌疾病是影响人类健康的重要因素之一，在缺血、心肌病等情况下，心肌细胞会受到损伤或者死亡，导致心脏功能下降。
目前，临床上治疗心肌疾病的方法主要是植入心脏辅助装置，心脏移植和细胞治疗等，但是这些方法若干限制和不足。
因此，开发更有效的治疗方法是医学研究领域的迫切需求。
人胚胎干细胞是一种可以分化成为各种细胞类型的细胞，可以应用于组织工程和再生医学领域。
人胚胎干细胞能够分化为心肌细胞，为心肌疾病的治疗提供了新的思路。
虽然已经有相关研究表明人胚胎干细胞能够分化成为心肌细胞，但其分化机制尚不清楚。
【研究内容】本实验将利用人胚胎干细胞体外诱导分化为心肌细胞。
首先需要确定哪些外源因素和信号通路可以促进其分化为心肌细胞；接下来，通过RNA测序和蛋白质质谱分析探究在这个过程中发挥了哪些关键作用的基因和蛋白质因子。
最后，使用电生理学方法研究体外诱导分化后的心肌细胞的心肌功能是否恢复。
【预期结果】通过本实验，有望构建一个人胚胎干细胞体外分化为心肌细胞模型，明确其分化机制，并且验证分化后的心肌细胞是否具有正常的心肌功能。
【研究意义】本实验研究将为心肌疾病的治疗提供新的思路，同时也有助于深入了解人胚胎干细胞分化的相关机制，为组织工程和再生医学领域提供理论基础。
人类胚胎发育中的干细胞分化与定向诱导
人类胚胎发育中的干细胞分化与定向诱导随着科学技术的不断进步，人类对于干细胞的研究已经取得长足的进展，而其中胚胎干细胞作为最早被发现的干细胞类型，一直备受关注。
胚胎干细胞来源于早期胚胎的内细胞团，具有多潜能分化能力，能够分化为各种细胞类型。
其能够在治疗重大疾病如癌症、糖尿病、帕金森病等方面具有广阔的应用前景。
本文将从人类胚胎发育、干细胞分化和定向诱导三个方面探讨胚胎干细胞的研究进展。
一、人类胚胎发育人类胚胎发育为受精卵经过多次细胞增殖、分化而形成的胚胎。
受精卵由精子和卵子的结合形成，最初分裂为两个细胞，然后逐渐分裂为四个、八个、16个细胞。
这些细胞组成了早期胚胎的形态单向性，称为内细胞团（ICM）和外细胞团（TE）。
ICM丰富的细胞增殖潜能和多能素（Nanog、Oct4、Sox2等）的表达使其具有形成全部胚层的潜能。
二、干细胞分化干细胞能够分化成多种细胞类型，从而满足一定程度上的组织和器官再生。
细胞分化是干细胞发育的最终目的，其中的途径包括通路、信号等方面。
如何确定干细胞的分化方向，以及如何检测干细胞的分化状态是干细胞领域研究的核心问题。
（一）干细胞分化方向的确定目前干细胞的分化方向可以通过一些外刺激，如生长因子的作用来实现。
例如，神经生长因子可以使干细胞分化成神经细胞，转化生长因子β1（TGF-β1）可以促进肌肉细胞分化，再生成长因子可以促进软骨细胞分化。
同时，传统的化学状态、微环境、形态学、器官对干细胞的诱导方式也能影响干细胞的分化方向。
（二）干细胞分化状态的检测为确定干细胞的分化状态，研究人员采用了很多技术和方法，如单细胞分析和成像技术、流式细胞仪、PCR、酶活性测试、细胞或待分化细胞的免疫组织化学检测等。
三、干细胞定向诱导干细胞定向诱导是指使用化学物质、生物学等外部因素来诱导干细胞向特定细胞类型分化的过程。
目前主要的方法有：（一）化学诱导：在细胞培养的过程中加入特定的诱导因子，可促进干细胞分化。
胚胎干细胞诱导成体细胞的原理
胚胎干细胞诱导成体细胞的原理胚胎干细胞诱导成体细胞的原理是指通过一系列操作，使得胚胎干细胞转化为成体细胞的过程。
这一技术的应用前景广阔，有望为疾病的治疗和组织器官的再生提供新的途径。
胚胎干细胞是一类具有自我更新和多向分化潜能的细胞，可以分化为人体内各种不同类型的细胞。
而诱导多能性干细胞（induced pluripotent stem cells, iPSCs）则是通过重新编程成体细胞，使其具备与胚胎干细胞相似的特性。
这一技术的突破，使得我们可以绕过胚胎的使用，从成体细胞中获得干细胞，避免了伦理争议。
胚胎干细胞诱导成体细胞的过程可以分为以下几个关键步骤：1.选择细胞类型：首先，我们需要选择一种成体细胞作为起始细胞，常见的有皮肤细胞、血细胞等。
这些细胞经过特定处理后，可以转化为胚胎干细胞样的状态。
2.转录因子重编程：通过引入特定的转录因子，如Oct4、Sox2、Klf4和c-Myc等，可以促使成体细胞重新表达与胚胎干细胞相关的基因。
这些转录因子作为“开关”，可以启动细胞的再编程过程，使其转变为多能性干细胞。
3.细胞重编程：转录因子的介入使得细胞的基因表达模式发生改变，原本只表达特定细胞类型标志性基因的细胞开始表达胚胎干细胞标志性基因。
这种基因表达的改变，使得细胞逐渐获得胚胎干细胞的特性。
4.细胞培养和分化：经过转录因子的介入和细胞重编程，得到的多能性干细胞需要经过长时间的培养和分化过程。
在培养的过程中，需要提供适当的培养基和生长因子，以促进干细胞的增殖和分化。
通过以上一系列步骤，胚胎干细胞诱导成体细胞的原理得以实现。
这一技术的应用潜力巨大，可以为疾病的治疗和组织器官的再生提供新的途径。
然而，目前胚胎干细胞诱导成体细胞的技术仍面临着许多挑战，如细胞安全性、效率和稳定性等问题，需要进一步的研究和改进。
相信随着科学的不断进步，胚胎干细胞诱导成体细胞的技术将会有更广阔的应用前景。
胚胎干细胞体外定向诱导分化的研究进展
胚胎干细胞体外定向诱导分化的研究进展（姓名：李翔单位：宁夏师范学院化学与化学工程学院11级科学教育班）摘要：胚胎干细胞是从早期胚胎内细胞团分离培养出来的具有发育全能性或多能性的干细胞,具有多向分化潜能和自我更新的特性。
胚胎干细胞可以定向诱导分化生产组织和细胞,可为细胞移植提供无免疫原性的材料,为难以治愈的疾病的细胞移植治疗提供可能。
本文介绍了胚胎干细胞的诱导分化方法和应用。
关键词：胚胎干细胞;定向诱导分化;分化潜能;自我更新胚胎干细胞(embryonic stem cell,ES细胞)是从早期胚胎(桑椹胚、囊胚)或原始生殖细胞(primordial germ cell,PGCS)分离出来的能在体外永久培养的、具有多方向分化潜能和种系嵌合能力的细胞系。
ES细胞具有多向分化潜能,可分化形成外胚层、中胚层和内胚层细胞的谱系干细胞,再成长为不同的神经、造血、肌肉,骨骼等各种细胞基于其特性,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,基因表达调控,药物的筛选和致畸实验及作为组织细胞移植治疗,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。
1998年,T homson和Gearhart2个研究组分别从人ICM和PGCS建立了人类ES细胞系,在国际上引起了轰动。
Science杂志将人类ES细胞研究成果评为1999年世界十大科技进展之首,美国《时代》周刊将其列为20世纪末世界十大科技成就之首,并认为ES细胞和人类基因组将同时成为新世纪最具发展和应用前景的领域,由此掀起了ES细胞研究的高潮。
1体外诱导ES细胞的原理在体胚胎分化过程中，组织发生和身体构造的形成具有时空顺序性和相互诱导性。
在个体发育过程中，细胞分化是程序控制的有序有规律过程，程序的运行结果表现为不同发育阶段、不同组织部位的细胞表现出不同的形态、不同的生长方式和不同的生理功能。
从分子水平上来看，这一结果取决于细胞在基因表达上的时空差异。
体外诱导小鼠胚胎干细胞分化为T淋巴细胞样细胞的开题报告
体外诱导小鼠胚胎干细胞分化为T淋巴细胞样细胞的开题报告一、研究背景胚胎干细胞（embryonic stem cells，ESCs）是由早期胚胎发展而来的多能干细胞，能够发育成各类体细胞。
因此，ESCs有着广泛的应用前景，包括再生医学、药物筛选等。
然而，ESCs在应用中存在一些限制，如存在免疫排异反应等问题。
为了解决这些问题，通过将ESCs体外诱导分化成特定细胞类型，可以克服免疫排异等问题。
而T淋巴细胞是起源于骨髓的免疫细胞，它们在免疫监视、免疫调节以及抵御感染方面扮演着重要角色。
因此，将ESC诱导分化为T淋巴细胞样细胞，将有助于解决ESCs应用中的免疫问题，并为疾病治疗提供新的思路。
二、研究目的本文旨在探究体外诱导小鼠ESCs分化为T淋巴细胞样细胞的机理，并寻找适合的细胞培养条件。
并通过实验验证分化后的细胞是否表达免疫相关蛋白。
三、研究方法1、小鼠胚胎干细胞的培养采用小鼠胚胎干细胞线F1的细胞株，通过胶贴法培养。
2、体外诱导分化采用多步诱导法，包括培养基的变换、化学因子或蛋白质的加入等。
3、细胞表型的鉴定通过流式细胞术、免疫荧光染色等方法鉴定细胞的表型，包括表面标记物和细胞类型特异性蛋白。
4、免疫细胞的功能分析通过细胞分离、体外刺激实验等方法鉴定免疫细胞的功能特性。
四、研究意义本研究为解决ESCs应用中的免疫问题、开发新的疾病治疗方法提供了新思路。
同时，通过本研究探究T淋巴细胞分化的机理，也有助于了解免疫系统发育中的分化调控机制。
未来，将进一步开展该研究，从分子机制、动物实验等方面深入探究T淋巴细胞样细胞的免疫特性，为开发体外诱导的免疫细胞治疗方案提供有力的支持。
胚胎干细胞体外定向诱导分化的研究进展
胚胎干细胞体外定向诱导分化的研究进展（姓名：李翔单位：宁夏师范学院化学与化学工程学院11级科学教育班）摘要：胚胎干细胞是从早期胚胎内细胞团分离培养出来的具有发育全能性或多能性的干细胞,具有多向分化潜能和自我更新的特性。
胚胎干细胞可以定向诱导分化生产组织和细胞,可为细胞移植提供无免疫原性的材料,为难以治愈的疾病的细胞移植治疗提供可能。
本文介绍了胚胎干细胞的诱导分化方法和应用。
关键词：胚胎干细胞;定向诱导分化;分化潜能;自我更新胚胎干细胞(embryonic stem cell,ES 细胞)是从早期胚胎( 桑椹胚、囊胚) 或原始生殖细胞(primordial germ cell, PGCS)分离出来的能在体外永久培养的、具有多方向分化潜能和种系嵌合能力的细胞系。
ES 细胞具有多向分化潜能, 可分化形成外胚层、中胚层和内胚层细胞的谱系干细胞, 再成长为不同的神经、造血、肌肉,骨骼等各种细胞基于其特性,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, 基因表达调控, 药物的筛选和致畸实验及作为组织细胞移植治疗, 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。
1998 年,T homson和Gearhart2 个研究组分别从人ICM和PGCS建立了人类ES细胞系, 在国际上引起了轰动。
Science 杂志将人类ES 细胞研究成果评为1999 年世界十大科技进展之首, 美国《时代》周刊将其列为20世纪末世界十大科技成就之首, 并认为ES 细胞和人类基因组将同时成为新世纪最具发展和应用前景的领域, 由此掀起了ES细胞研究的高潮。
1体外诱导 ES 细胞的原理在体胚胎分化过程中，组织发生和身体构造的形成具有时空顺序性和相互诱导性。
在个体发育过程中，细胞分化是程序控制的有序有规律过程，程序的运行结果表现为不同发育阶段、不同组织部位的细胞表现出不同的形态、不同的生长方式和不同的生理功能。
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胚胎干细胞的体外诱导分化模型马宗源 李祺福(厦门大学生命科学学院福建厦门361005) 胚胎干细胞是具有全能性及无限制的自我更新与分化能力的一类特殊的细胞群体,它能通过祖细胞为中介,分化为各种类型的体细胞,可重演体内干细胞的分化过程。
自80年代从小鼠囊胚的内细胞团分离到胚胎干细胞并建系到现在已建立了神经细胞、肌肉细胞、上皮细胞、造血细胞等体外分化体系。
将胚胎干细胞体外分化成为可利用的分化模型,无论从组织结构、细胞及分子水平都体现了体内分化过程的体外重演,再加上胚胎干细胞系具有体系简单,影响因子少,可控制,便于研究等特点,因此可用于研究早期胚胎发育和细胞分化调控;可成为器官移植和修复器官的细胞来源;还可用于新型药物筛选。
1 胚胎干细胞的生物学特性胚胎干细胞具有与早期胚胎相似的结构特征,具有较高的核质比和整倍体核型。
体外培养的细胞紧密堆积,呈克隆状生长,具有发育分化的多潜能性和无限制的自我更新能力,碱性磷酸酶染色呈阳性,具有高的端粒酶活性,早期胚胎细胞均表达胚胎阶段特异性抗原SSEA-1、SSEA-3、SSEA-4、T RA-1-81、T R A-1-60等;表达种系转录因子OCT-4,并且可将O CT-4基因作为细胞多能性的一个标志;白介素6型细胞因子家族参与维持调节胚胎干细胞未分化状态。
胚胎干细胞建系的过程中要解决的问题在于体外不断增殖的过程中保持未分化的状态,但是细胞如何维持其未分化状态的机理并不清楚。
研究发现主要是通过膜上的特异受体蛋白gp130来发挥作用,细胞因子受体蛋白g p130可激活JA N U S、酪氨酸激酶,JA K-ST A T、M EK/M A P K等信号途径,而JAK/ST A T3和M EK/ ERK信号途径则处于相对平衡的状态。
另外,一些未知的膜结合分子也参与胚胎干细胞的增殖与分化。
分离纯化及鉴定调节细胞的自我更新及分化的未知分子已成为研究的热点。
2 胚胎干细胞为基础的分化模型胚胎干细胞要维持其未分化的状态,需要在胚胎饲养层中加入分化抑制因子。
一旦改变了维持胚胎干细胞未分化状态的条件,胚胎干细胞首先形成胚胎小体,胚胎小体有外中内三胚层,继续分化可形成多种类型的细胞。
在体外分化培养时,可自发形成有节律性跳动的心肌细胞,同时还形成骨骼肌、神经细胞、上皮细胞等。
由于体外胚胎细胞可重演体内胚胎细胞的发育过程,并且基因的表达时相与体内的胚胎发育过程是相似的,在这一过程中加入外源的诱导分化因子并与相关的调控基因结合,可使胚胎干细胞分化为各种类型的细胞。
现在已初步建立了神经细胞、肌肉细胞、上皮细胞和造血细胞等体外分化模型。
2.1 神经细胞 体外培养胚胎干细胞可模拟从未定型细胞向功能性神经元转化的过程,并且其基因的表达时相与体内的胚胎发育过程相似。
在分化的早期表达N FL、N F M基因,后期则表达N eur ocan基因。
维甲酸及神经生长因子可诱导胚胎干细胞定向分化为神经细胞,是常用的诱导分化物,它能上调神经元特异基因的表达,同时下调中胚层基因的表达。
将神经元特异的SOX2基因转进胚胎干细胞,再经维甲酸诱导,可表达90%以上的具有神经元标志的神经细胞。
可能是外源基因和维甲酸同时拮抗分化抑制因子的作用,阻碍细胞向其他的方向分化,迫使其向神经元的方向分化。
维甲酸能诱导胚胎干细胞分化为C-氨基丁酸能和多巴胺能神经元,而维甲酸分别结合无血清培养基和含胎牛血清的培养基培养胚胎干细胞后发现,采用无血清培养时,几乎检测不到分化的多巴胺能神经元的存在;但在有血清培养时,却能检测到大量的多巴胺神经元。
这暗示血清中的某些未知的因子和维甲酸共同起到定向诱导分化化为特定组织细胞,将这些细胞回输体内,从而达到长期治疗的目的。
干细胞的医学应用还包括体外克隆人体器官,然而这比体内移植干细胞要复杂的多。
相信随着研究的不断深入,来自人体干细胞的器官应用于临床治疗已为期不远。
干细胞研究与应用不仅在疾病治疗方面有着极其诱人的前景,而且将对克隆动物,转基因动物生产,发育生物学,新药物的开发与药效、毒性评估等领域产生极其重要的影响。
参考文献 1 Th omson J A,Itsk ovitz-Eldor J os eph,Shapiro S S,et al.Em bryonic s tem cell lin es d erived from humanb las tocysts.S cience,1998,282:1145—1147. 2 Sh amb lott M J,Axelman J,W ang S,et al.Derivation of Plurip otent stem cells from cultured human primordial germ cell.Proc Natl Acad S ci U SA,1998,95:13726—13731. 3 Jack son K A,M i T,Goodell M A.Hematopoietic potential of s tem cells isolated from murie s keletalmus cle.Proc Natl Acad Sci USA,1999,96:14482—14486. 4 裴雪涛.干细胞研究现状与展望.高技术通讯,2001,(6):93—95.(BH) 的作用,若能寻找到未知的分化调节因子,将对神经类疾病的临床细胞治疗有很大的意义。
2.2 肌肉细胞和心肌细胞 胚胎干细胞在体外首先分化成为胚胎小体,随后形成自律跳动的心肌细胞,在分化的过程中,谱系和组织特异性基因的表达图式几乎重演了体内心肌的基因表达,表达时序与体内发育是一致的,并且分化的细胞具有组织特异性的特征。
这可用RT-P CR、免疫荧光聚焦成像分析、RN A印迹法分析谱系和组织特异性基因的表达次序。
在胚胎干细胞分化为心肌细胞的过程中,中胚层基因Bra chy ur y和骨形态发生素4先表达,随后A、B肌球蛋白重链(M HC)表达。
只有在分化末期,心房利尿因子以及肌球蛋白轻链2V才开始表达。
骨骼肌细胞也不例外,其特征性决定基因如:my f5、myo gen、myo和mf6表达几乎重演了体内的表达模式,因此运用胚胎干细胞体外分化成心系统的模型可用于研究心脏特异基因的表达图式,可借此来监控体内基因的表达,同时利用体外心肌细胞的特征研究开发治疗心脏疾病,以及用于药理学分析。
2.3 上皮细胞 胚胎干细胞分化为上皮细胞的研究主要集中在血管内皮细胞的发生,将胚胎干细胞体外培养形成胚胎小体后,可自发进行内皮细胞的分化,首先分化成为内皮祖细胞,然后经细胞分化增殖及细胞间的黏附过程形成血管样的结合。
V EG F、T G F-B、fms 样酪氨酸激酶等都参与调节内皮细胞的分化及上皮细胞生成。
上皮细胞分化的不同时期,表达不同的标志物,在早期表达单层上皮标志物K18、后期表达复层上皮标志物K14、inlucrin等,这和体内血管内皮细胞发生是一致的。
利用胚胎干细胞体外分化为上皮细胞的模型重演体内血管的发生过程可用于研究血管发生,肿瘤产生进展转移过程中血管的形成机制,可以此为突破口寻找新的治疗肿瘤及心血管疾病的方法。
2.4 造血细胞 胚胎干细胞向造血细胞分化的过程中,首先形成胚胎分化小体,进一步发育则类似于体内发育的过程。
先发育成血岛样结构,随后发育成为红细胞,髓样细胞和淋巴细胞等。
体外分化过程中,不同的发育阶段表达细胞特异性的标志分子,重演了胚胎造血。
W nt基因家族在中胚层形成中有特殊的表达模式,在造血干细胞定向分化中可作为造血生长因子。
在体外胚胎干细胞造血系统分化中,当Wnt3基因过表达时,上调中胚层基因Br achyur y的表达、也可能上调B-连环素基因的表达,以增强其分化为造血干细胞的能力。
胚胎干细胞体外分化为造血细胞也为造血及分化调控提供了很好的模型,而摸索出一个确定原始红细胞的生成及分子调控机制的模型系统,对于了解造血细胞的发生是很重要的。
自1986年胚胎干细胞建系以来,人们已经建立了多种细胞的体外诱导分化模型,如神经细胞、肌肉细胞、血细胞等,重演了早期胚胎发生。
因此,胚胎干细胞可用于基因功能及胚胎发育研究,随时监控胚胎干细胞及胚胎发育不同时期的基因表达。
胚胎干细胞的体外分化模型可用于药理学、毒理学测试。
现在胚胎干细胞测试法(EST)已投入使用。
虽然胚胎干细胞的分化模型存在许多问题诸如:分化调节机制的不明,分化模型的维持、定向诱导分化方法的选择以及临床应用的致瘤性、免疫不相容性等。
但无论如何,胚胎干细胞的体外诱导分化模型将具有十分广阔的应用前景。
参考文献 1 Gu an K,Roh wedel,J.,W obus,A.M.Embryonic s tem cells differentiation model:carkiogenes is,myogenes is,nurogenes is,epithelial and vascular s mooth mus cle celldifferentiation in vitro.Cytotechnology,1999,30(1—3):211—226. 2 Hirasima M.Kataoka H,Nis ikaw as,e t al.M aturation of emb ryonic stem cells into en doth elial cells in an in virtromodel of vasculogenes is.Blood,1999,93(4):1253—1263. 3 Anna M,W obus.Potential of embryonic stem cells.M olecular Aspects of M edicin e,2001,(22):149—194. 4 Lak e M,L indsay S,Linciln J,et al.Characteris ation of Wnt gene ex pres sion du ring the differen tiation of murin eemb ryon ic stem cells in virto:role of W nt3in en han cinghasem atopoietic differentiation.M echanism s ofDevelopm ent.2001,103(1—2):49—59. 5 Dinsm or e J,Ratliff J,Jacoby D,et al.Embryonic s tem cells as a model for s tu dying regulation of cellulardifferentiation.T heriogen ology,1998:49(1),151—145. 6 David M,Livin gston.Ch romosome defects in the colon.Nature,2001,410(3):536—537.(BH) 问:雄蜂是怎样产生精子的?答:蜜蜂由蜂王、雄蜂和工蜂组成,其中蜂王和工蜂是由受精卵发育而来的,雄蜂是由未受精的卵细胞发育而来的。