类器官的研究现状及其作为临床前模型的应用

体外培养的类器官主要由成体干细胞和多能干细胞分化而来.现已培养出肠道、泌尿生殖系统、脑、肝脏等多种类型的类器官.作为一种新兴的模拟人体器官发育及疾病发生发展过程的研究模型,已在疾病建模、筛选抗癌药物、药物开发、基因及细胞疗法中得到广泛的应用.该文主要针对培养体系成熟类器官的研究现状及类器官作为疾病的临床前模型的应用作一...     

肺类器官——研究人类肺部发育和疾病的新途径

肺系统由气道和肺泡腔两部分组成,其组织和细胞的复杂性保证了肺部的免疫防御和气体交换功能.虽然传统体外细胞实验和动物模型已被广泛用于阐明人体肺发育、生理学和发病机制,但这些模型不能准确地再现人体肺部环境和细胞之间的相互作用.研究发现肺类器官是目前最接近人类肺系统的模型,而以肺类器官为代表的体外肺模型也成为研究肺发育、功能和疾病病理学的一种更容易获得的工具.本文主要介绍肺类器官的主要类别及研究现状、肺类器官的培养过程、肺类器官技术的独特应用、肺类器官培养的主要局限.     

脑溢安对新生大鼠海马神经干细胞缺氧损伤及p38MAPK活性的影响

目的探讨中药脑溢安颗粒(简称脑溢安)对神经干细胞缺氧损伤的影响及其保护作用机制.方法体外培养神经干细胞来自新生3～5 d SD大鼠海马组织,造缺氧损伤模型,用原位末端标记法(TUNEL)进行细胞凋亡检测,应用免疫共沉淀、激酶反应及Western blot技术研究脑溢安对缺氧损伤神经干细胞内p38丝裂原活化蛋白激酶(p38 Mitogen-activated protein kinase,p38MAPK)活性的影响.结果培养神经干细胞缺氧损伤后发生凋亡,脑溢安能促进缺氧损伤神经干细胞存活及减少神经干细胞凋亡;缺氧损伤后神经干细胞内p38MAPK活性增强,脑溢安血清组p38MAPK活性显著低于模型组和正常血清组(P＜0.01).结论脑溢安能保护缺氧损伤神经干细胞,抑制缺氧损伤激活的p38MAPK信号转导通路可能为其保护作用机制之一.     

类器官技术在肺部疾病研究中的应用

类器官主要是指成体干细胞、人类多能干细胞或胚胎干细胞通过三维培养建立的一种能够高度模拟原组织或器官的结构和功能的体外模型,与人体组织具有高度同源性及遗传一致性,目前在人体各个系统的研究中均有广泛应用。本文就类器官技术在肺部疾病研究中的应用作一综述,以期为肺部疾病的研究发展提供参考方向。     

人类3D大脑类器官研究进展

人类3D大脑类器官为研究人脑发育和神经系统疾病提供了新的模型。体外培育的人类3D大脑类器官主要是由人多能干细胞（human pluripotent stem cell,hPSC）,包括人胚胎干细胞（embryonic stem cell,ESC）和诱导多能干细胞（induced pluripotent stem cell,iPSC）分化而来。iPSC重编程技术与3D大脑类器官技术相结合,可以获得来自患者的iPSC并分化成包括神经元及大脑类器官在内的几乎任何人体细胞或组织,是动物实验向临床试验转化的桥梁。本文回顾了从多能干细胞技术到3D大脑类器官诞生并发展的历程,介绍了以3D大脑类器官为工具构建脑发育和神经系统疾病的研究模型,讨论了大脑类器官在其他方面的应用和相关技术的研究进展,并分析了3D大脑类器官的局限性及其未来可能的发展方向。     

磁性纳米粒标记的神经干细胞不同移植途径对大鼠脑损伤治疗的实验研究

目的 探讨脑损伤后不同移植途径神经干细胞的迁移及分布情况并进行对比研究.方法 体外培养的胚胎神经干细胞,采用Feeney自由落体脑创伤模型制成大鼠脑损伤模型,超顺磁性氧化铁纳米颗粒(SPIO)标记神经干细胞,并将其分别经枕大池穿刺注射入脑损伤大鼠蛛网膜下腔的脑脊液中及经立体定向脑内注射移植,分别进行大鼠运动功能缺失的神经功能评价、磁共振示踪及大鼠脑切片普鲁士蓝染色.结果 接受神经干细胞移植的两组大鼠神经运动功能评分均较损伤对照组明显提高(P<0.05),两移植组大鼠神经运动功能评分无明显差别.接受神经干细胞移植的两组大鼠神经运动功能评分均较损伤对照组明显提高(P<0.05),两移植组大鼠神经运动功能评分无明显差别.标记组移植经枕大池移植的神经干细胞即刻的MRI即可观察到大鼠脑内的移植标记细胞,移植后2周脑挫伤即可见到低信号影,组织切片的普鲁士蓝染色与MRI结果相符.结论 经枕大池移植的神经干细胞具有远距离迁移能力,并能像脑内移植一样明显有助于大鼠神经运动功能的恢复.用MRI活体示踪移植磁化标记神经干细胞在TBI模型大鼠脑内迁移和分布是可行的.     

神经干细胞及帕金森病的细胞治疗

新的观点认为,包括人在内的哺乳动物中枢神经系统(central nervous system, CNS)内在胚胎期和成体期都存在着具有自我复制和多潜能分化特性的神经干细胞.对神经干细胞的深入认识不仅对神经发育和神经可塑性的研究有重要的理论意义,而且为移植治疗帕金森病等神经系统疾病带来了希望.本文结合本实验室在神经干细胞培养、诱导分化、移植治疗帕金森病等的研究,对神经干细胞的研究现状和进展等做一综述.     

人脑神经干细胞的分离培养和鉴定

目的 探讨人脑神经干细胞的分离培养和鉴定方法。方法 采用无血清培养液从人胚胎脑皮质分离和培养神经干细胞，并应用免疫荧光技术进行细胞自我更新能力、巢蛋白表达和多向化潜能的鉴定。结果 鉴定表明从人胚胎脑皮质分离培养的细胞具有神经干细胞的特征，并可在体外增殖，经诱导可分化为神经元、星型胶质细胞和少突胶质细胞。结论 从人胚胎脑皮质成功分离培养了神经干细胞，它是研究细胞诱导分化的良好模型。     

神经干细胞应用的理论基础和策略

干细胞是指能自我更新和多向分化潜能的细胞,对各种变性病变和器官损害有潜在的治疗价值,目前已成为研究热点。传统观点认为,中枢神经组织在发育成熟和损伤后不能再生。但近年来,研究证实成年动物包括人的神经系统中都有神经干细胞的存在,并且已经在体外培养成功,只是大部分神经干细胞在体内处于静止状态。从体内分离神经干细胞,为治疗中枢神     

人神经干细胞体外诱导分化及在体裸鼠胃肠道的移植

目的:探索人神经干细胞体外诱导分化,以及在体移植人裸鼠(免疫缺陷小鼠)幽门部后的存活及分化状况.方法:取10周左右流产人胚胎神经干细胞,体外悬浮培养、传代和诱导分化,用免疫荧光方法检测神经干细胞标志物神经上皮干细胞蛋白(nestin)、肠道神经细胞标志蛋白基因产物9.5(protein gene product 9.5,PGP9.5)和神经胶质细胞标志物胶质纤维酸性蛋白(glial fibrillary acidic protein,GFAP);取体外悬浮培养3个月的人神经干细胞移植入裸鼠的幽门部,检测神经十细胞在幽门局部的存活和分化状况.结果:免疫荧光染色显示体外培养的人神经干细胞nestin阳性,诱导分化后PGP9.5和GFAP阳性.将人神经干细胞移植入裸鼠幽门部后连续检测到第6周,可见细胞存活,但免疫荧光染色未能榆测到神经细胞和神经胶质细胞的分化标志.结论:人神经干细胞可以成功地在体外培养、传代和诱导分化,移植入裸鼠幽门部后可在局部存活,对干细胞移植治疗胃肠道神经系统失调性疾病进行了初步探索.     

诱导性多能干细胞技术的研究进展

诱导鼠成纤维细胞转变为多能干细胞的成功掀起了世界范围内诱导性多能干细胞(iPS)研究的热潮。iPS来源广泛,具有干细胞的分化全能性,避开了取材和应用的伦理问题,在医学领域具有广阔的应用前景,如构建人类疾病模型,用于特定细胞治疗,培育转基因动物用于器官移植以及生物制药等领域。目前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。此外,该技术也为研究细胞重编程机制和人类疾病的病理过程提供了新平台。     

Reprogramming of adult human neural stem cells into induced pluripotent stem cells

Background Since an effective method for generating induced pluripotent stem cells (iPSCs) from human neural stem cells (hNSCs) can offer us a promising tool for studying brain diseases,here we reporte...     

人体胚胎干细胞蛋白质组学的研究进展

人体胚胎干细胞是一类具有自我更新能力的多潜能细胞,在一定条件下,可分化成超过200种人体细胞类型,它在发育生物学和再生医学中具有重要的研究价值。其多潜能性使得一系列疾病,包括癌症、阿尔茨海默病和帕金森病的治疗看到了希望。而胚胎干细胞蛋白质组学的研究对揭示胚胎干细胞增殖和分化的机制以及其多潜能的维持具有重大意义。在此,总结在过去几年中已报道的部分关于人体胚胎干细胞蛋白质组学研究取得的进步及其对人体胚胎干细胞研究的促进作用。     

人尿源性诱导多能干细胞在遗传病治疗中的应用前景

遗传病传统的临床治疗方法只能减轻或矫正患者的临床症状，不能改变患者携带的致病基因。揭示遗传病的发病机制，利用基因治疗改变细胞中的遗传物质是根治遗传病的有效途径。干细胞是一类具有自我更新能力和多向分化潜能特性的细胞，其中人尿源性诱导多能干细胞具有容易获得、易于培养增殖、重编程率高等优点，且可被诱导分化为多种细胞和器官。该文总结了近五年来人尿源性诱导多能干细胞的高效重编程方法，并整理其在心脏、肌营养不良、脊髓型肌萎缩等相关遗传病的疾病模型复制、机制探索及可行性治疗方面的应用，为遗传病的临床治疗研究提供更多的思路。     

Neural stem cells: Brain building blocks and beyond

Abstract

Neural stem cells are the origins of neurons and glia and generate all the differentiated neural cells of the mammalian central nervous system via the formation of intermediate precursors. Although less frequent, neural stem cells persevere in the postnatal brain where they generate neurons and glia. Adult neurogenesis occurs throughout life in a few limited brain regions. Regulation of neural stem cell number during central nervous system development and in adult life is associated with rigorous control. Failure in this regulation may lead to e.g. brain malformation, impaired learning and memory, or tumor development. Signaling pathways that are perturbed in glioma are the same that are important for neural stem cell self-renewal, differentiation, survival, and migration. The heterogeneity of human gliomas has impeded efficient treatment, but detailed molecular characterization together with novel stem cell-like glioma cell models that reflect the original tumor gives opportunities for research into new therapies. The observation that neural stem cells can be isolated and expanded in vitro has opened new avenues for medical research, with the hope that they could be used to compensate the loss of cells that features in several severe neurological diseases. Multipotent neural stem cells can be isolated from the embryonic and adult brain and maintained in culture in a defined medium. In addition, neural stem cells can be derived from embryonic stem cells and induced pluripotent stem cells by in vitro differentiation, thus adding to available models to study stem cells in health and disease.     

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.

     

诱导多能干细胞在肝脏疾病中的研究进展

干细胞,特别是诱导多能干细胞(iPS细胞)可分化为有功能的肝细胞,同时避开了胚胎干细胞的伦理问题,为终末期肝病的替代治疗提供了新的种子细胞.文章对iPS细胞在肝脏疾病研究中的实验方法、研究结果以及临床应用前景予以阐述,为iPS细胞在肝病治疗方面的实验和临床应用提供借鉴.     

神经系统疾病中应用诱导多能干细胞的研究进展

诱导多能干细胞（iPSCs）是将已分化完全的体细胞进行重编程,使之成为多能干细胞。现已有多项关键新技术的实施大大提升了iPSCs的转染效率和临床安全性。目前将iPSCs定向分化成的神经前体细胞、胶质细胞和神经元样细胞移植治疗各种神经系统疾病,展现出非常良好的前景。同时,利用iPSCs技术能在体外构建相关疾病模型,并进行药物筛选。本文就目前iPSCs在神经系统疾病中的应用作一综述。     

人胚胎多能干细胞研究中的几个问题

目前在人胚胎多能干细胞的研究中存在材料来源不足、培养体系复杂和自发性分化的问题.这3个基本问题限制了人胚胎多能干细胞的基础和临床应用研究.要建立新的胚胎多能干细胞系应利用细胞核移植和细胞质重新编程功能建立新的途径,并探讨其中的机制和可能的关键因子;干细胞培养时主要进行简化培养体系和抑制细胞分化的研究;对干细胞分化进行临床应用研究时,主要将多种方法联合应用来诱导和筛选目的细胞并对其形态和功能进行评价.