细胞重编程前后基因组的动态稳定性

背景：研究表明,人类早代诱导多能性干细胞发生拷贝数变异多于晚代、体细胞及人类胚胎干细胞。目的：分析重编程过程是否危及基因组稳定性,进一步探讨诱导多能性干细胞建系的有效性。 方法：利用高分辨率的Affymetrix Cytoscan HD芯片检测遗传性癫痫先证者的体细胞及早代诱导多能性干细胞,分析重编程后基因组拷贝数变异及杂合性缺失的变化。 结果与结论：与遗传性癫痫患者体细胞相比,其早代诱导多能性干细胞的杂合性缺失未发现明显差异,而存在更多的拷贝数变异,且均为微重复,涉及致癌基因。结果证明重编程过程中基因组稳定性动态变化,需要动态监测诱导多能性干细胞保证其基因组稳定性及临床安全性。     

多重连接探针扩增及全基因组芯片分析孤独症患者SHANK3及UBE3A等热点基因拷贝数变异初步研究

目的 研究SHANK3,UBE3A等热点基因拷贝数变异(CNV)与孤独症的相关性.方法 对75名孤独症患儿及112名健康父母和30名正常对照进行研究,利用多重连接探针扩增(MLPA)及全基因组芯片重点对22q13区域(SHANK3基因)、15q11-13 (UBE3A,GABRB3基因)、15q13微缺失区域及CHRNA7基因、16p11微缺失区域等区域进行基因组DNA拷贝数变异检测.结果 ① MLPA分析显示,75名孤独症患儿有6名存在22q13区域的SHANK3基因第15外显子杂合缺失(8.0%,6/75),正常组缺失率为1.4%(2/142),两组间差异有统计学意义(P<0.05);②对6名SHANK3杂合缺失的患儿及6名正常对照进行全基因组芯片分析显示,孤独症患儿CNV变异总数和所涉及的染色体长度都远远高于对照组,在第1,9,15,16,21,22号染色体CNV变化较大.结论 高通量全基因拷贝数变异研究有助于孤独症研究,22q13及SHANK3基因可作为孤独症热点区域重点研究.     

应用微阵列比较基因组杂交技术检测乳腺癌患者共有拷贝数变异的初步研究

目的 探讨乳腺癌患者基因组中共有的拷贝数变异与乳腺癌发生发展的关系,为乳腺癌的预防、治疗和预后提供基本依据. 方法 使用微阵列比较基因组杂交技术检测样本基因组DNA的拷贝数变异.将得到的拷贝数变异在人类基因组变异数据库和孟德尔遗传数据库进行变异分析,寻找样本共有的拷贝数变异并分析其与乳腺癌的关系.结果 发现1q21、8p11、8p12、8q11、14q32、14q32.33(其中包含2个片段),20q13和22q11共9个共有拷贝数变异,其中4个拷贝数变异通过人类基因组变异数据库证实为正常多态性拷贝数变异.有5个拷贝数变异在人类基因组变异数据库中不存在相似片段并且在孟德尔遗传数据库中有致病基因,包括4个扩增片段和1个缺失片段. 结论 1q21.1q42.2、8q21.12q23.3和20q13.2q13.31 3个片段的扩增及8p12p11.23的缺失与乳腺癌的发生和发展有一定联系,但8q11.22q11.23的扩增与乳腺癌的发生、发展的相关性尚有待于进一步验证.     

儿童急性髓系白血病基因拷贝数变异的临床研究

目的:研究儿童急性髓系白血病(AML)中基因拷贝数变异的发生率及其与临床特征及预后的相关性。方法:回顾性分析130例AML患儿临床资料,包括临床特征、FAB分型及细胞遗传学改变等。收集130例AML患儿和38例健康志愿儿童的骨髓或外周血,常规提取基因组DNA。应用多重连接探针扩增法(MLPA)检测多个基因拷贝数变异的情况。利用SPSS16.0软件进行统计学分析。结果:在130例患儿中,超过10%的拷贝数变异涉及的染色体区段为2p24.3(MYCN)、10q23(PTEN)和13q14(RB1,MIR15A,DLEU);在49例(37.7%)患者中检测到基因探针的扩增和缺失,涉及改变的基因探针个数的中位数为4个。TP53探针发生缺失/扩增的患儿复发率高。各探针发生缺失/扩增对EFS、DFS及OS均无影响。12%的患儿存在基因组异常,用常规染色体核型的方法不能检出。结论:MLPA技术可作为染色体核型检测的补充。TP53拷贝数异常的儿童AML患者易发生复发。     

1例16p11.2微重复综合征的产前诊断及遗传学分析

目的明确1例右位主动脉弓胎儿染色体拷贝数目变异的性质,探讨其预后及发病机制。方法采用常规G显带核型分析1例右位主动脉弓胎儿羊水细胞染色体核型,应用微阵列比较基因组杂交(array comparative genomic hybridization, aCGH)技术分析胎儿及其父母基因组DNA拷贝数目变异。结果 G显带核型分析结果显示胎儿染色体核型未见异常;aCGH分析结果为16p11.2区域存在525 kb的重复,其中包含右位主动脉弓相关的功能基因HIRIP3,其父母基因组DNA拷贝数目均未见异常。结论胎儿16p11.2区域重复为新发突变,具有致病性,可能与胎儿右位主动脉弓表型有关。     

利用微阵列比较基因组杂交技术检测多发性骨髓瘤的遗传学异常

目的:利用微阵列比较基因组杂交技术分析初诊多发性骨髓瘤(MM)患者的遗传学异常,探讨其在MM遗传学异常检测中的应用价值。方法:对20例初发MM患者,利用CytoScan 750K芯片对其骨髓细胞进行全基因组拷贝数变异分析;另外通过骨髓细胞染色体核型分析及利用多个荧光探针(D13S319、RB1、p53、1q21、IgH、IgH/CCND1、IgH/FGFR3、IgH/MAF、IgH/MAFB)FISH检测骨髓细胞的染色体异常。结果:20例MM患者中,染色体核型异常者3例(15%);FISH检测染色体异常13例(65%),而芯片检出18例(90%)患者具有染色体拷贝数异常(CNV),包括拷贝数增加(106个)、拷贝数缺失(156个)以及单亲二倍体(23个),除了5号、9号、18号、21号以及Y染色体未发现CNV外,其余染色体上均包含不同数量的拷贝数增加和/或缺失。FISH和芯片检测比较显示,13号染色体缺失(D13S319、RB1)发生率分别为35%(7/20)和40%(8/20);1q21扩增分别为40%(8/20)和50%(10/20);P53缺失均为15%(3/20);FISH检出IgH重排阳性8例,芯片检出4例11q13(CCND1基因)扩增,3例16q23(MAF基因)扩增,1例4p16(FGFR3基因)扩增,2例20q12(MAFB基因)扩增。另外,芯片还可以发现了新的如7号、8号、12号、X等染色体异常。结论:半数以上MM患者都存在染色体改变,而且大部分均为复杂异常,利用微阵列芯片可以提高染色体异常的检出率,为MM预后判断提供更多的分子遗传学信息。     

延胡索酰乙酰乙酸水解酶基因敲除大鼠胚胎干细胞株的建立

背景：小鼠肝损伤模型已被广泛应用,大鼠肝损伤模型能在发病机制,肝移植环境等方面更好地模拟人,建立大鼠延胡索酰乙酰乙酸水解酶（fuarylacetoacetat hydrolase,Fah）基因敲除的胚胎干细胞株是大鼠肝损伤模型建立的重点和难点。目的：建立Fah基因缺失的大鼠胚胎干细胞株。方法：根据Genbank检索出的大鼠Fah基因序列构建带有正负双向筛选系统的Fah基因敲除载体pKO-Fah,并进行大鼠胚胎干细胞制备与培养,通过电穿孔转染将线性化质粒转入大鼠胚胎干细胞中,用嘌呤霉素和增强型绿色荧光进行克隆的筛选,再对筛选出来的阳性克隆进行PCR验证。结果与结论：电穿孔转染后观察到绿荧光胚胎干细胞克隆,经过3轮嘌呤霉素药物筛选后约有90%的胚胎干细胞克隆表达绿荧光,成功挑取到2个稳定表达绿荧光的胚胎干细胞克隆,重组胚胎干细胞-Fah,通过PCR鉴定为正确同源重组的阳性克隆。提示大鼠胚胎干细胞稳定建系后,能通过传统的同源重组方法来建立基因敲除胚胎干细胞,并为后期基因敲除动物的建立奠定基础。     

不同氧体积分数对人胚胎干细胞基因表达谱的影响

背景:低氧培养人胚胎干细胞的相关研究主要集中在干细胞多能性的维持及分化方面,而低氧对人胚胎干细胞基因表达水平的影响研究甚少。目的:观察不同氧体积分数对人胚胎干细胞基因表达谱的影响。方法:分别在低氧(体积分数5%O2)和常氧(体积分数21%O2)的条件下持续培养FY-hES-7细胞,收集晚期(第52代)细胞,运用全基因组表达谱芯片技术检测不同氧体积分数组FY-hES-7细胞的基因表达谱,并进行差异基因的功能富集分析及通路分析。结果与结论:与常氧组相比,低氧组表达上调(>2倍)的基因1840个,表达下调(>2倍)的基因1676个。利用基因本体分析发现低氧组表达上调基因与细胞表面受体信号转导、免疫反应、离子转运、生物代谢及细胞活动等功能相关,而表达下调基因则与转录调控,依赖DNA的转录调控、神经分化、细胞形态、胚胎形态、胚胎器官及各系统发育等功能相关。通路分析发现低氧组表达上调的基因与细胞因子受体的相互作用、免疫反应以及造血系统等通路的改变相关,而表达下调的基因则多与胚胎发育及肿瘤通路改变相关。不同氧体积分数下长期培养的人胚胎干细胞基因表达谱存在明显的差异,低氧组出现差异表达基因的功能分析表明低氧有助于人胚胎干细胞的自我更新,防止分化及降低成瘤性。     

全基因组低覆盖度测序技术检测胎儿先天性心脏病拷贝数变异

目的采用全基因组低覆盖度测序技术检测先天性心脏畸形(CHD)胎儿染色体基因拷贝数变异(CNVs),探讨胎儿期CHD遗传学特征。方法采集CHD胎儿脐带组织,用全基因组低覆盖度测序技术检测CNVs,分析其与临床参数的关系。结果22例CHD胎儿共检出CNVs异常8例,异常率为36.4%。其中致病性CNVs异常4例(18三体综合征、13三体综合征、Di George综合征、猫叫综合征各1例),致病性未知的CNVs异常(VOUS)5例,包括3q29del 1.66M、3q28del 0.24Mb、15q77.1q11.2dup 2.38Mb、Xdup 0.4M、Xq26.3dup 0.4Mb各1例。结论胎儿期CHD与CNVs关系密切,全基因组低覆盖度测序技术有助于发现与CHD遗传易感相关的CNVs。     

Unbalanced translocation in an adult patient with premature ovarian failure and mental retardation detected by spectral karyotyping and array-comparative genomic hybridization

Background  There are only three cases of unbalanced translocation (X;1) reported in childhood in the literature, while no such phenotypic information is available in adults.
Materials and methods  To delineate the phenotype–genotype relationship of unbalanced translocation (X;1) in adulthood, we reported here a 20-year-old female with an unbalanced translocation (X;1) which was determined by spectral karyotyping, array-comparative genomic hybridization and subtelomeric fluorescence in situ hybridization (FISH).
Results  The phenotype of partial trisomy 1 and partial monosomy X of the present case was much attenuated, including premature ovarian failure, mental retardation, class I obesity, mild dysmorphism and delayed secondary sexual characteristics. The breakpoints of the unbalanced translocation were accurately located at Xq28 and 1q32·1. The large amplification on Chromosome 1 q arm was found to involve 312 genes and the deletion on Chromosome X q arm also involved 141 genes. Overall, genes associated with physiological process (47 genes), cellular process (33), development (23), response to stimulus (1) and reproduction (1) were observed in the amplification on Chromosome 1 q arm. In addition, genes related to physiological process (23 genes), cellular process (13), development (6) and response to stimulus (2) were observed in the large deletion on chromosome X q arm. Late-replication studies revealed the existence of skewed X inactivation in the derivative X chromosome.
Conclusions  The phenotype of partial monosomy X and partial trisomy 1q is much attenuated in case of unbalanced translocation (X;1) in adulthood probably owing to skewed X inactivation in derivative X chromosome.     

骨髓间充质干细胞与肝星状细胞共培养后凋亡相关基因的改变

背景：前期研究证实骨髓间充质干细胞可在体外促进肝星状细胞凋亡、抑制其活性,但其作用机制尚未明确。目的：通过基因芯片技术,筛选出骨髓间充质干细胞调控肝星状细胞凋亡过程中可能参与的凋亡相关基因。方法：将分离提纯的人骨髓间质干细胞与肝星状细胞在6孔 Transwel 板上建立上下共培养体系,单独培养人骨髓间质干细胞作为对照组,培养72 h。基因芯片分析单独培养组与共培养组骨髓间充质干细胞凋亡相关基因的改变情况,找出与调控肝星状细胞密切相关的凋亡基因。结果与结论：采用SABiosciences第2代功能分类基因芯片产品进行凋亡基因筛查发现,共培养后骨髓间质干细胞中显著上调的凋亡基因有：AKT1,PIK3R2,DAPK1,DHCR24,NOTCH2,BDNF等。结合前期研究结果,推测NOTCH有可能在骨髓间充质干细胞调控肝星状细胞过程中起关键作用。     

人多能干细胞的冷冻与保存

背景：人多能干细胞的出现与发展是近年来生物医学研究领域的重大突破。但其在基础，临床研究中的广泛应用还有诸多限制，建立安全有效标准化的冷冻保存方案是人多能干细胞广泛应用面临的重大挑战。目的：回顾人多能干细胞冷冻领域的研究进展，探索造成冷冻损伤的原因和机制及改进方式，致力于促进新的更有效的冷冻方案形成。方法：以“人多能干细胞、人胚胎干细胞、人诱导多能干细胞、玻璃化、程序化冷冻、慢冻法、冷冻保存”为中文检索词，以“humanpluripotentstemcells，humanembryonicstemcell，humanintroducedpluripotentstemcell，vitrification，programmedcryopreservation，slow-freezing，cryopreservation”为英文检索词，应用计算机检索中国知网全文数据库、万方全文数据库、维普（viP）期刊全文数据库、PubMed数据库有关人多能干细胞冷冻保存技术的文献，排除与研究目的无关及重复文献，保留58篇文献进一步总结分析。结果与结论：了解人多能干细胞冷冻过程中造成冷冻损伤的原因和机制，是寻找高效的冻存方案的关键。需要更清晰的了解冷冻过程中损伤的原理，改进和创新低温生物技术来避免各种冷冻损伤的发生并致力于探讨可重复的，高效的，符合GMP要求的，能大规模冻人多能干细胞的方案。     

克氏综合征胚胎干细胞的建系及鉴定

背景：克氏综合征是一种染色体异常引起的先天性疾病,对于该疾病发生和染色体异常的分子机制还未明确。目的：建立克氏综合征的胚胎干细胞系,并鉴定其是否具有正常胚胎干细胞特性。方法：胚胎培养至囊胚,经免疫外科法分离内细胞团培养获得人胚胎干细胞系。Giemsa染色鉴定核型,免疫荧光染色及体外、体内分化实验鉴定其生物学特性。结果与结论：从5个胚胎中获得1株克氏综合征胚胎干细胞系,该细胞系具有47,XXY核型。经鉴定该细胞具有碱性磷酸酶活性,并表达Nanog、OCT-4、SSEA-4、Sox2、TRA-1-60等胚胎干细胞特异标记物,可形成拟胚体,并在体内外可以分化为三胚层的细胞类型。该细胞株的建立为研究该遗传病的发病机制及性染色体的功能提供了一个良好的细胞模型。     

胚胎干细胞移植对转化生长因子β1和髓鞘碱性蛋白影响

背景：多项研究证实胚胎干细胞诱导的神经前体细胞能够促进脊髓损伤大鼠功能的恢复。 目的：观察胚胎干细胞经体外诱导培养的神经前体细胞在脊髓损伤大鼠中的作用。 方法：144只大鼠随机分为3组,实验组和对照组建立大鼠脊髓全横断模型,实验组造模后在椎管内损伤区上下两端注射胚胎干细胞衍生细胞;对照组于相同部位注射PBS;假手术组仅行椎板切除,不损伤脊髓,不做其他处理。 结果与结论：对照组和实验组大鼠造模后21 d后,对照组脊髓损伤区域转化生长因子β1表达显著高于实验组（P〈0.05）。各时间点实验组大鼠脊髓中髓鞘碱性蛋白表达量显著高于对照组（P〈0.05）。细胞移植后各时间点实验组BBB评分明显优于对照组（P〈0.05）。提示胚胎干细胞培养诱导分化为神经前体细胞移植后期可降低转化生长因子β1的表达,并可以提高髓鞘碱性蛋白的表达变化,有助于大鼠全横断脊髓损伤的恢复。     

干细胞的临床应用：缺少大动物模型和人体试验

背景：近年来干细胞的基础和临床应用研究取得了一系列突破性进展。细胞替代疗法可以用来治疗传统治疗方案难以治愈的疾病,具有不可估量的临床应用价值。目的：综述干细胞在临床应用研究中的新进展。方法：使用计算机检索Pubmed数据库及中国学术期刊全文数据库（CNKI）2006至2014年有关干细胞临床应用的研究文献。英文检索词为“stemcells,inducedpluripotentstemcells,hematopoieticstemcells,bonemarrowmesenchymalstemcells,stemcelltransplantation,neurodegenerativediseases,myocardialinfarction,intestinalstemcells,inflammatoryboweldisease,acutelungfailure”,中文检索词为“干细胞,诱导性多能干细胞,造血干细胞,骨髓问充质干细胞,干细胞移植,神经退行性疾病,心肌梗死,肠道干细胞,炎症性肠病,急性肺衰竭”。排除陈旧性、与研究目的无关和内容重复韵文献,收集到47篇相关文献纳入综述。结果与结论：干细胞是一类具有自我更新能力的多向分化潜能细胞,根据干细胞的分化阶段,其可以分为胚胎干细胞和成体干细胞,也可以通过导入特定的转录因子将分化的体细胞重编程为诱导性多能干细胞。诱导性多能干细胞具备与胚胎干细胞类似的功能,是一种特殊的干细胞。在干细胞应用过程中,应重视可能出现问题的解决,例如社会伦理问题、干细胞的获取与存活、特异性诱导分化等,积极推动干细胞的应用。今后应多着眼于转化医学研究,建立大动物模型,填补人体试验和动物实验之间的证据,同时更多标志性的原始创新性工作急待开展。     

持续 Wnt 信号通路激活促进胚胎干细胞源造血干细胞的增殖简

背景：如何提高胚胎干细胞诱导效率、促进胚胎干细胞源造血干细胞体外增殖成为目前急需解决的课题。目的：以外源性Wnt3a作为诱导剂,激活培养中的小鼠胚胎干细胞Wnt/β-catenin信号通路,观察该通路的激活是否促进胚胎干细胞向造血祖细胞的定向分化。方法：用外源性wnt3a（100μg/L）持续作用ES-E14TG2a小鼠胚胎干细胞21 d,通过细胞免疫荧光及蛋白免疫印迹检测细胞内β-catenin蛋白含量,QRT-PCR检测Wnt下游靶标基因的表达量来确定经典Wnt/β-catenin信号通路是否被激活,然后采用单层贴壁培养法诱导其向造血干细胞分化,流式细胞仪检测造血发育相关表面标志CD34＋/Sca-1＋,同时以QRT-PCR法检测造血相关基因的表达情况。结果与结论：ES-E14TG2a小鼠胚胎干细胞经wnt3a（100μg/L）连续培养21 d后发现β-catenin蛋白在细胞内积累;Wnt信号通路的下游靶标基因Pitx2、Frizzled、Sox17、Oct4的表达量均出现不同程度的增加,可见经典 Wnt/β-catenin 信号通路有被激活;单层贴壁培养法诱导其向造血干细胞分化的过程中检测到CD34＋/Sca-1＋细胞含量在14 d时占总细胞量高达20.2%,而对照组的仅占11.9%。造血相关基因骨形态发生蛋白4、FLK2及CD34的表达量均增加,而Smad5的表达则明显受到抑制。说明Wnt3a持续作用可激活Wnt/β-catenin信号通路,并促进ES-E14TG2a小鼠胚胎干细胞向造血干细胞的定向分化。     

人脐血间充质干细胞培养方法的比较

背景：脐血中含丰富的间充质干细胞,可以作为组织工程中一种新的种子细胞来源。目的：应用两种培养基体外培养、扩增、分离纯化脐血间充质干细胞,比较其生物学特性的差异。方法：无菌条件下采取40份足月顺产的脐血,肝素抗凝。应用Ficol 密度梯度离心法分离脐血单核细胞,随机分为两组,其中20份用MesenGro人间充质干细胞培养基进行培养,20份用DMEM培养基进行培养。对比两组梭形的间充质干细胞出现时间、细胞集落出现时间、培养时间、原代细胞数量。选用生长情况良好的原代脐血间充质干细胞,用流式细胞仪检测间充质干细胞表面特异性标记表达情况。结果与结论：MesenGro组梭形的间充质干细胞平均出现时间、细胞集落平均出现时间、原代细胞平均培养时间、原代细胞平均数量为均优于DMEM组（P 〈0.01）。流式细胞仪检测显示,培养的细胞强表达间充质干细胞表面标志CD73和CD105,阳性率99.1%,不表达造血干细胞表面标志CD45和CD34,阴性率99.3%。结果提示在培养间充质干细胞的数量、形态、生长速度和培养时间诸方面,MesenGro 人间充质干细胞培养基均优于DMEM培养基。选用MesenGro人间充质干细胞培养基可以更纯、更快、更好地从脐血中培养出表达间充质干细胞表面标志的细胞。