β-catenin对胚胎干细胞自我更新与多能性调控的研究进展

胚胎干细胞来源于胚胎发育过程中的囊胚内细胞团,是再生医学研究中的“种子细胞”,具有自我更新能力和多能性。这种特性受到多种信号通路的调控,其中Wnt/β-catenin信号通路在此调控过程中发挥着十分重要的作用。β-catenin是一种多功能蛋白,是Wnt/β-catenin信号通路中的开关分子,其参与的调控网络在时间和空间上调控胚胎干细胞自我更新和向三胚层分化的能力。因此,明确β-catenin对胚胎干细胞自我更新与多能性的调控机制,能够为胚胎干细胞的研究和应用提供有益的借鉴。     

胚胎干细胞自我更新与诱导分化

本文在简述胚胎干细胞生物学性状的基础上,重点综述胚胎干细胞自我更新和诱导分化研究的相关进展,其中包括由外源性细胞因子(LIF因子)和内源性转录因子(Oct-4,Nanog)共同参与的自我更新调控机制;通过条件培养基和基因转染的方法定向诱导干细胞分化以及微环境对干细胞诱导分化的影响及调控,最后提出干细胞研究面临的挑战.可为今后干细胞的基础科研及应用开发提供必要的理论依据和技术指导.     

lncRNA-135调控miR-592维持小鼠胚胎干细胞多能性

目的筛选并确定调控miR-592作用的关键lncRNA,探讨其对miR-592沉默靶基因cep135的调控作用。方法利用lncRNA基因芯片筛选小鼠胚胎干细胞(mouse embryonic stem cells, mESCs)及KO miR-592 mESCs中差异的lncRNA从而找出关键调控分子lncRNA-135。利用转染试剂干扰lncRNA-135的表达,使用Western印迹法、双荧光素酶报告系统及免疫细胞化学染色等技术检测lncRNA-135对miR-592及其靶基因cep135的表达影响,进而阐明lncRNA-135对mESCs多能性的调控作用。结果lncRNA基因芯片分离确定了527条差异表达的lncRNA,经过生物信息学分析及qRT-PCR验证,确定了评分最高的lncRNA-135为关键作用分子。双荧光素酶报告系统证实了lncRNA-135能够结合miR-592以干扰其沉默靶基因cep135。而Western印迹法和免疫细胞化学染色结果则证实lncRNA-135通过作用于miR-592,阻止其对cep135的抑制作用,进而促进mESCs的多能性。结论lncRNA-135可以通过充当miR-592的“分子海绵”从而调节与mESCs多能性维持有关的多个基因的表达,这将可能帮助建立调控性miRNA网络与mESCs多能性之间的联系。     

4种全能性基因转入人胚胎成纤维细胞诱导多能性干细胞系的建立及其鉴定

目的：利用人类胚胎成纤维细胞（human embryonic fibroblast cells,hEFs）获得诱导性多能干细胞（induced pluripotent stem cells,iPSCs）系并对其全能性进行鉴定。方法：本研究采用慢病毒感染的方法将含有Oct4,Sox2,Nanog和Lin28全能性基因的慢病毒颗粒转导hEFs,获得iPSCs,并对其进行碱性磷酸酶（alkaline phosphatase,AKP）染色,以及检测表面标记,端粒酶活性,EB分化和畸胎瘤形成等,同时进行核型分析以及短串联重复序列（short tandem repeat,STR）分析。结果：所获得的iPSCs表达多能性细胞的表面标记,具有高的端粒酶活性,可在体内体外向内中外三胚层分化,与hESCs相似。经STR分析证实,iPSCs确实来源于hEFs而非胚胎干细胞的污染。结论：4种全能性基因转入hEFs可诱导获得与胚胎干细胞相似的iPSCs,有助于进一步的表观遗传学重编程以及干细胞多能性维持的研究。     

4种全能性基因转入人胚胎成纤维细胞诱导 多能性干细胞系的建立及其鉴定

目的：利用人类胚胎成纤维细胞(human embryonic fibroblast cells, hEFs)获得诱导性多能干细胞(induced pluripotent stem cells, iPSCs)系并对其全能性进行鉴定。方法：本研究采用慢病毒感染的方法将含有Oct4,Sox2,Nanog和Lin28全能性基因的慢病毒颗粒转导hEFs,获得iPSCs,并对其进行碱性磷酸酶(alkaline phosphatase,AKP)染色,以及检测表面标记,端粒酶活性,EB分化和畸胎瘤形成等,同时进行核型分析以及短串联重复序列(short tandem repeat,STR)分析。结果：所获得的iPSCs表达多能性细胞的表面标记,具有高的端粒酶活性,可在体内体外向内中外三胚层分化,与hESCs相似。经STR分析证实,iPSCs确实来源于hEFs而非胚胎干细胞的污染。结论：4种全能性基因转入hEFs可诱导获得与胚胎干细胞相似的iPSCs,有助于进一步的表观遗传学重编程以及干细胞多能性维持的研究。     

miR-592靶向Cep135调控小鼠胚胎干细胞自我更新及分化

目的 探讨miR-592在小鼠胚胎干细胞（mouse embryonic stem cells, mESCs）自我更新及分化过程中的作用。方法 通过转染试剂将miR-592表达质粒转入mESCs,以过表达miR-592。利用qRT-PCR及Western印迹法分析miR-592对mESCs分化的影响。利用TargetScan数据库预测miR-592作用的靶基因,并通过双荧光素酶报告实验验证靶基因。利用Western印迹法探究miR-592及其靶基因对mESCs自我更新的影响。结果 qRT-PCR及Western印迹法实验结果表明miR-592促进mESCs向外胚层方向分化。生物信息学分析及双荧光素酶报告实验的结果表明Cep135是miR-592作用的靶基因,而Western印迹法实验发现Cep135能够促进mESCs的自我更新。结论 miR-592通过靶向下调Cep135的表达,以抑制mESCs的自我更新,进而促使mESCs向外胚层方向分化。     

Rif1通过BMP4信号传导通路影响小鼠胚胎干细胞自我更新和分化的作用机制

[目的]研究Rif1通过BMP4信号传导通路影响小鼠胚胎干细胞自我更新和分化的作用机制.[方法]从基因表达数据库中下载基因芯片数据(GSE 55129),采用R软件包分别对长期、短期干扰Rif1后的表达谱数据做预处理并筛选差异基因.取长期干扰Rif1的差异基因进行KEGG分析,采用RT-qPCR对KEGG结果进行验证,取短期干扰Rif1的差异基因进行GO分析,选择与胚胎发育有关的基因整合到相关的KEGG通路中.[结果]KEGG分析结果显示,Rif1与TGF-β(BMP4)信号传导通路高度相关(P<0.01);RT-qPCR验证结果证实BMP4表达明显升高(P<0.05);GO分析结果与活化BMP4通路后的效应相一致.[结论]Rif1通过BMP4信号传导通路影响小鼠胚胎干细胞的自我更新和分化.     

小鼠胚胎干细胞的分离培养与鉴定

目的:培养、分离和鉴定C57BL/ 6小鼠胚胎干细胞(embryonic stem cell ,ESC).方法:收集小鼠3.5 d 的囊胚进行培养,用小鼠胚胎成纤维细胞作为饲养层,形成的ESC样集落,经两次亚克隆法分离培养成ESC;进行相差显微镜观察,采用阶段特异性胚胎抗原-1 (stage-spesific embryonic antigen,SSEA-1)对培养的ESC进行免疫组化染色. 结果:获得了稳定的ESC集落,传至第12代.ESC呈集落样生长,SSEA-1免疫组化染色强阳性.结论:两次亚克隆法获得的细胞具有ESC主要的生物学特性.     

HOXB4基因调控造血干细胞自我更新的研究进展

造血干细胞具有自我更新和向成熟血细胞分化的能力,其中自我更新是造血干细胞的标志性特征,为维持干细胞池的大小发挥着重要作用。充分理解造血干细胞自我更新的分子机制为开发体外有效扩增造血干细胞的方法提供了依据。已有研究发现,同源盒基因中B簇中的HOXB4基因在体外促进造血干细胞自我更新方面有着不可替代的重要作用。为了进一步了解该基因,作者对其在造促进血干细胞增殖分化中的作用、分子机制以及临床应用前景进行了综述。     

造血干细胞自我更新相关基因的研究进展

在机体的一生中,由小部分全能造血干细胞来产生祖细胞与成熟血细胞。为了在如此长的时期内维持造血,造血干细胞（HSCs）具备平衡定向分化与自我更新的能力是至关重要的。自我更新指由亲代细胞分裂而成的两个子代细胞,其中一个保留造血干细胞全部生物学特征,从而维持干细胞池的大小,即干细胞数量与质量的恒定。具备自我更新能力是HSCs的标志性特征,但该过程发生与调控的分子机制尚不明确。在本文中,笔者将综述最近发表的文献,即对影响HSCs自我更新的基因的过表达或敲除的研究,总结目前已知的HSCs自我更新的分子调控子及这些途径相互作用的可能方式。     

PHC1基因敲降对小鼠胚胎干细胞多能干性的影响

探讨多梳家族蛋白PHC1敲降后对小鼠胚胎干细胞(mESCs)多能干性的影响,并探索其与多能干性基因nanog的转录调控机制。对mESCs细胞系进行PHC1蛋白沉默处理并设置阴性对照组(control组)和空白对照组(Empty vector组),采用qRT-PCR、Western blot、免疫荧光染色检测PHC1的表达量;荧光素酶报告基因技术(Luciferase Reporter)检测PHC1与nanog reporter之间的转录活性。结果提示:实验组mESCs呈现分化状态,多能干性基因nanog、oct4、sox2的表达下调,且nanog下调最显著;荧光素酶报告基因结果提示PHC1和nanog可能会形成复合物参与nanog的转录调控(P<0.05)。实验表明,敲降PHC1基因后可能通过影响nanog转录调控,从而参与核心转录调控“铁三角”(nanog、oct4、sox2)之间的相互转录调控机制,导致mESCs出现分化,进而参与mESCs多能干性的维持。     

类胚体中残留细胞分化全能性维持与外源性白血病抑制分化因子的关系

目的 研究小鼠胚胎干细胞体外类胚体分化后残留未分化细胞的分化能力,探讨其分化全能性维持与外源性白血病抑制分化因子（LIF）的关系。方法 小鼠R1胚胎干细胞体外经20 d的类胚体诱导分化后,胰酶消化为单细胞悬液,在不含LIF的DMEM培养液中贴壁培养。扩增后的细胞用流式细胞仪分析未分化及分化表面标志（CD9、SSEA1和Flk-1）的表达情况。分别于再次类胚体诱导分化前后,RT-PCR检测Oct-4、Nanog、Rex1、FGF5、Nestin、Brachyury、Flk-1和GATA6表达。将扩增后的残留细胞注射至裸鼠皮下,检测畸胎瘤形成能力。Oct-4/GFP 转基因小鼠胚胎干细胞在半固体培养基上作单细胞分化,20 d后统计分化残留率。结果 在不含LIF的DMEM培养液中的残留细胞呈克隆样生长,表达未分化胚胎干细胞标志CD9、SSEA1、Oct-4、Nanog和Rex1。残留细胞体外可再次诱导分化,表达3个胚层的分化标志。残留细胞裸鼠皮下注射6周后形成畸胎瘤。单细胞分化实验表明,常规培养的小鼠胚胎干细胞中约14%的细胞具有分化残留能力。结论 残留胚胎干细胞全能性维持不依赖外源性白血病抑制分化因子;常规培养的胚胎干细胞仅部分具有残留能力。     

昆明种系小鼠胚胎干细胞的分离培养及特性鉴定

目的 提高昆明小鼠胚胎干细胞（ES细胞）建株的成功率。方法 收集小鼠3．5d的囊胚培养,用小鼠胚胎成纤维细胞作为饲养层,形成的ES细胞样集落,经两次亚克隆分离培养ES细胞;进行相差显微镜观察、碱性磷酸酶染色和体内外分化能力鉴定。结果 获得两个稳定ES细胞集落,传至第11代。ES细胞呈集落样生长,碱性磷酸酶染色强阳性,体外分化的细胞沿拟胚体外向性生长,形态多样,在体分化可形成来源于3个胚层的组织。结论 两次亚克地获得的细胞具有ES细胞主要的生物学性状,有助于提高昆明小鼠ES细胞建株的能力。     

小鼠精原干细胞系自我更新和分化能力的体外观察

目的:体外观察小鼠精原干细胞(spermatogonial stem cells,SSCs)的自我更新和分化能力?方法:体外构建稳定的小鼠SSCs系,利用EdU细胞增殖分析试剂盒检测小鼠SSCs体外自我更新的能力;利用活细胞工作站进一步观察小鼠精原干细胞体外增殖现象;运用TUNEL法检测SSCs凋亡现象;通过维甲酸(retinoic acid,RA)诱导小鼠SSCs,观察其体外分化的能力?结果:EdU孵育小鼠SSCs 2 h后,流式检测细胞增殖率平均为40.75%;活细胞工作站下可见正在分裂的干细胞;TUNEL检测显示干细胞中凋亡信号很少;RA诱导后,标记SSCs分化的基因(C-kit?Scp3和 Stra8)表达量明显升高(P < 0.05)?结论:稳定构建的小鼠 SSCs系与体内的SSCs类似,具有较强的自我更新以及细胞分化能力,为下一步开展精原细胞相关基因和蛋白功能研究提供了良好的技术平台?     

类胚体中残留细胞分化全能性维持与外源性白血病抑制分化因子的关系

目的 研究小鼠胚胎干细胞体外类胚体分化后残留未分化细胞的分化能力,探讨其分化全能性维持与外源性白血病抑制分化因子(LIF)的关系.方法 小鼠R1胚胎干细胞体外经20 d的类胚体诱导分化后,胰酶消化为单细胞悬液,在不含LIF的DMEM培养液中贴壁培养.扩增后的细胞用流式细胞仪分析未分化及分化表面标志(CD9、 SSEA1和Flk-1)的表达情况.分别于再次类胚体诱导分化前后,RT-PCR检测Oct-4、 Nanog、Rex1、FGF5、Nestin、Brachyury、Flk-1和GATA6表达.将扩增后的残留细胞注射至裸鼠皮下,检测畸胎瘤形成能力.Oct-4/GFP 转基因小鼠胚胎干细胞在半固体培养基上作单细胞分化,20 d后统计分化残留率.结果 在不含LIF的DMEM培养液中的残留细胞呈克隆样生长,表达未分化胚胎干细胞标志CD9、SSEA1、Oct-4、Nanog和Rex1.残留细胞体外可再次诱导分化,表达3个胚层的分化标志.残留细胞裸鼠皮下注射6周后形成畸胎瘤.单细胞分化实验表明,常规培养的小鼠胚胎干细胞中约14%的细胞具有分化残留能力.结论 残留胚胎干细胞全能性维持不依赖外源性白血病抑制分化因子;常规培养的胚胎干细胞仅部分具有残留能力.     

Human embryonic stem cells: multilineage differentiation and mechanisms of self-renewal

Human ES (hES) cells are pluripotent stem cells isolated from the inner cell mass (ICM) of blastocysts, with the theoretical capacity to differentiate in vitro to produce all somatic and germ cell types. The diverse differentiation repertoire of hES cells makes them ideal candidates for the generation of tissues for transplantation therapies and drug discovery. However, to realize the full potential of hES cells it will be necessary to characterize the mechanisms that control self-renewal and differentiation into specific cell types. We review here the recent developments to differentiate human ES cell into lineages including neural and cardiac. Further, by reference to the self-renewal system established in murine ES we will discuss the possible mechanisms of self-renewal in hES cells.     

Propofol inhibits neuronal differentiation of mouse embryonic stem cells in vitro

Propofol （2, 6-diisopropylphenol） is a general intravenous anesthetic which plays roles in the central neural system by binding GABAA receptors （GABAARs） and enhancing the chloride channels of the neurons.1 Previous studies mainly focused on the effects of anesthetics on mature neurons, but little attention was paid to their role in early neural differentiation or neural stem cells. Therefore, in the present study, we choose the widely used mouse embryonic cells （ES） cells as the model to investigate the potential effect ofpropofol on neuronal differentiation.     

Derivation and characterization of Chinese human embryonic stem cell line with high potential to differentiate into pancreatic and hepatic cells

Background  Human embryonic stem cells have prospective uses in regenerative medicine and drug screening. Every human embryonic stem cell line has its own genetic background, which determines its specific ability for differentiation as well as susceptibility to drugs. It is necessary to compile many human embryonic stem cell lines with various backgrounds for future clinical use, especially in China due to its large population. This study contributes to isolating new Chinese human embryonic stem cell lines with clarified directly differentiation ability.

Methods  Donated embryos that exceeded clinical use in our in vitro fertilization-embryo transfer (IVF-ET) center were collected to establish human embryonic stem cells lines with informed consent. The classic growth factors of basic fibroblast growth factor (bFGF) and recombinant human leukaemia inhibitory factor (hLIF) for culturing embryonic stem cells were used to capture the stem cells from the plated embryos. Mechanical and enzymetic methods were used to propogate the newly established human embryonic stem cells line. The new cell line was checked for pluripotent characteristics with detecting the expression of stemness genes and observing spontaneous differentiation both in vitro and in vivo. Finally similar step-wise protocols from definitive endoderm to target specific cells were used to check the cell line’s ability to directly differentiate into pancreatic and hepatic cells.

Results  We generated a new Chinese human embryonic stem cells line, CH1. This cell line showed the same characteristics as other reported Chinese human embryonic stem cells lines: normal morphology, karyotype and pluripotency in vitro and in vivo. The CH1 cells could be directly differentiated towards pancreatic and hepatic cells with equal efficiency compared to the H1 cell line.

Conclusions  This newly established Chinese cell line, CH1, which is pluripotent and has high potential to differentiate into pancreatic and hepatic cells, will provide a useful tool for embryo development research, along with clinical treatments for diabetes and some hepatic diseases.