干细胞诱导分化为胰岛素分泌细胞的研究与进展

学术背景:干细胞是一群较原始的细胞,它们具有自我更新和多向分化潜能,可以被诱导分化为胰岛素分泌细胞,理论上可提供丰富的胰岛细胞来源.目的:本文就近年来干细胞诱导分化为胰岛素分泌细胞的研究进展做一综述.检索策略:应用计算机检索Pubmed和CNKI数据库1990-2007年期间相关文献,检索词为"干细胞,诱导分化,胰岛素分泌细胞,stem cell,differentiation,islet-producing cell".对资料进行初审,并查看每篇文献后的引文.纳入标准:干细胞向胰岛素分泌细胞诱导分化的研究进展.排除标准:重复研究.文献评价:共收集到相关文献162篇,选择其中49篇文献进行重点阅读和分析.49篇文献中,1篇涉及糖尿病及其并发症的治疗,1篇涉及胰岛细胞移植,1篇涉及干细胞在糖尿病治疗中的应用,13篇涉及胚胎干细胞诱导分化为胰岛素分泌细胞的研究,4篇涉及脐血来源的干细胞体内分化为胰岛素分泌细胞的研究,10篇涉及骨髓来源的干细胞分化为胰岛素分泌细胞的研究,13篇涉及胰腺干细胞分化为胰岛素分泌细胞的研究,6篇涉及其它器官来源的干细胞分化为胰岛素分泌细胞的研究.资料综合:胰岛细胞移植可以用来治疗1型和部分2型糖尿病,但由于供体细胞来源匮乏,因而寻找新的细胞来源成了当务之急.近年来,干细胞研究为新型胰岛细胞的来源带来了希望.目前用于胰岛细胞来源研究的干细胞主要有胍胎干细胞和成体干细胞,后者根据细胞来源不同分为脐血来源干细胞、骨髓来源干细胞、胰腺干细胞及其他器官来源的干细胞.目前的研究显示,骨髓来源的干细胞可以在体内促进胰腺的再生,并且可以在体外被诱导分化为胰岛样细胞.结论:深入了解干细胞向胰岛β细胞诱导分化的分了调控机制,将会加快糖尿病细胞治疗的研究进展.     

体外诱导大鼠骨髓间充质干细胞分化为胰岛素分泌细胞

目的:国内外对骨髓间充质干细胞体外成功诱导分化为胰岛素分泌细胞的报道屡见不鲜,但这些诱导方法都比较繁琐,而且大多都应用了细胞因子.实验拟验证体外非细胞因子方法诱导骨髓间充质干细胞分化为胰岛素分泌细胞的可能性.方法:实验于2005-11/2007-01在大连医科大学诊断学实验中心,校一级实验室完成.①实验材料:4～6周龄Wistar大鼠由大连医科大学实验动物中心提供,实验过程中对动物处置符合动物伦理学标准.②实验方法:无菌条件下取大鼠的骨髓细胞,并通过贴壁时间差异性去除单核细胞从而获得骨髓干细胞.应用二甲基亚砜及高糖环境依次对大鼠骨髓间充质干细胞进行体外诱导,以直接加入含体积分数为0.10胎牛血清的L-DMEM培养基培养的为对照.③实验评估:通过形态、双硫腙染色、免疫组织化学及RT-PCR方法对诱导后的细胞进行检测,采用ELISA方法对诱导后细胞分泌的胰岛素进行检测. 结果:①培养10 d时,诱导组细胞呈细胞团样改变,内层的细胞为圆形,外层的细胞呈长梭形并包绕着内层细胞.对照组细胞也呈团样改变,但形态不规则,呈发散状,细胞呈梭形类似骨髓间充质细胞.②诱导组的细胞团双硫腙染色后呈明显猩红色,对照组形成的细胞团双硫腙染色不显色.③诱导组成团及单个存在的圆形和梭形细胞中有胰岛素存在,对照组细胞团及未成团细胞中无胰岛素存在.④在内参蛋白GAPDH表达量大致相等的条件下,诱导组诱导的细胞表达Ins1和Ins2,对照组培养的细胞不表达Ins1和Ins2.⑤ELISA法证实诱导后细胞向胞外分泌胰岛素,与对照组比较差异显著(P < 0.05).结论:大鼠骨髓间充质干细胞体外经过二甲基亚砜和高糖环境诱导可分化为胰岛素分泌细胞.     

基因转染骨髓间充质干细胞诱导分化为胰岛素分泌细胞

骨髓间充质干细胞在体外一定条件下分化成为胰岛细胞,既可以解决胰岛移植中供体紧缺的问题,又能够通过自体移植避免免疫排斥,还将避开胚胎干细胞研究所涉及的伦理道德问题,是治疗糖尿病的理想干细胞来源.研究发现可以将胰岛素基因及其他必需的基因直接导入来自糖尿病患者的原代细胞或其他成体干细胞如肝细胞、肠道上皮K细胞、成纤维细胞及肝脏肿瘤细胞等,使其转变为胰岛素分泌细胞即转基因的胰岛素分泌细胞.目前国际上主要的研究方向是如何将胰岛素基因有效地导入靶细胞,并使之呈生理模式表达.     

骨髓间充质干细胞分化为胰岛素分泌样细胞的研究进展

间充质干细胞(mesenchymal stem cells,MSCs)是一类具有自 我更新、多向分化潜能及有独特免疫调节特性的异质细胞群[1] .近年,相继从骨髓、脂肪、外周血、脐血及脐带组织中获得 MSCs[2] .已有研究表明,MSCs 来自中胚层间充质,在特定的诱 导条件下,具有跨越胚层界限,分化为外胚层、内胚层来源细胞 的潜能[1-3] .糖尿病是胰岛素相对或绝对缺乏引起的内分泌代 谢性疾病,胰岛移植是有效的治疗方法,但面临供体缺乏及免疫 排斥反应.随着对MSCs 生物学特性的认识,研究人员尝试获取 低免疫原性的MSCs 源性胰岛素分泌样细胞(insulin-producing cells,IPCs;或insulin secreting cells,ISC;或pancreatic hormone-ex- pressing islet-like cell aggregates,ICAs)来恢复受损的胰岛β细 胞,重建内源性胰岛素分泌系统[4] .本文就近年骨髓源MSCs 分 化为胰岛素分泌样细胞的研究进行综述.     

小鼠胚胎干细胞体外向血管平滑肌细胞的定向分化

目的:血管重建手术在多数情况下以自体血管作为替代品,但来源有限.胚胎干细胞具有发育全能性,目前其定向诱导机制尚不明确.通过选择适当的诱导剂,探讨胚胎干细胞体外向血管平滑肌细胞分化的趋势.方法:实验于2006-08/2007-02在南昌大学第二附属医院血液病研究所完成.①动物及细胞系:清洁级孕12.5d昆明小白鼠1只,由南昌大学医学院动物中心提供,实验过程中对动物的处置符合动物伦理学标准.小鼠胚胎干细胞系129X/SvJ编号为SCRC-1018,由American Type Culture Collection提供.②实验方法:取孕12.5 d鼠胚胎,去除头部、内脏及四肢,将组织块剪碎,胰酶消化,分离培养胚胎成纤维细胞,传至3-5代时史换为含体积分数为0.15胎牛血清的DMEM高糖培养基,24 h后收集培养液,加入2.0mmol/L L-谷氨酰胺,1×非必需氨基酸,0.1 mmol/L β-巯基乙醇,1000 U/mL白血病抑制因子,此即为条件培养基.常规复苏小鼠胚胎干细胞系129X/SvJ,以1 × 106密度接种,传代时用差速贴壁法分离去除已分化的胚胎干细胞,加入条件培养基5 mL,经过悬滴一悬浮培养,构建拟胚体分化模型.设立3组,各组均置于明胶包被的T25培养瓶中,每瓶加入50个拟胚体,使其均匀分布于培养瓶底.诱导组7～10 d加入10-9 mol/L全反式维甲酸和3 μ g/L转化生长因子β1,10～21 d加入20μg/L血小板源性生长因子.血清对照组仅加入去生长因子胎牛血清,全反式维甲酸组仅加入全反式维甲酸.诱导21 d的拟胚体,用胰蛋白酶和胶原酶Ⅱ联合消化为单个细胞,再加入20μg/L血小板源性生长因子继续诱导7 d.③实验评估:应用RT-PCR法检测诱导细胞血管平滑肌肌动蛋白、血管平滑肌肌球蛋白重链基因的表达.通过免疫细胞化学技术检测血管平滑肌肌动蛋白的表达来鉴定细胞性质.结果:①胚胎干细胞牛长及拟胚体诱导分化:胚胎干细胞在体外能自发形成拟胚体,经过不同生长因子的分阶段联合诱导,拟胚体贴壁后球体略摊开,周围出现大量的梭形细胞.②RT-PCR检测:拟胚体血管平滑肌肌动蛋白和血管平滑肌肌球蛋白重链基因均呈强阳性表达.③免疫细胞化学检测:荧光显微镜下,罗丹明染色细胞浆呈红色荧光,并可见肌丝结构;DAPI染色细胞核呈蓝色荧光.诱导组血管平滑肌肌动蛋白阳性率明显高于血清对照组、全反式维甲酸组(P＜0.05).结论:胚胎干细胞经维甲酸、转化生长因子β1以及血小板源性生长因子分阶段联合诱导后,可分化为血管平滑肌细胞且纯度较高.随着细胞纯度和活性等问题的进一步解决,胚胎干细胞将有可能成为血管组织工程的种子细胞.     

成人骨髓间充质干细胞体外诱导分化为胰岛素分泌样细胞及其鉴定

背景:体外诱导人骨髓间充质干细胞定向分化为胰岛样细胞,目前尚无成熟的鉴定方案.转基因诱导要求条件高,程序复杂,化学诱导剂诱导为现阶段较多采用的一类方法.目的:探讨成人骨髓间充质干细胞体外诱导分化为胰岛样细胞的条件.设计、时间及地点:细胞学体外观察,于2007-01/10在青岛大学医学院附属医院中心实验室完成.材料:骨髓来源于青岛大学医学院附属医院内分泌科行自体干细胞移植治疗的糖尿病患者,对治疗及实验均签署知情同意书.表皮细胞生长因子、碱性成纤维细胞生长因子为Peprotech Asia公司产品,B27添加剂为Gibco公司产品,尼克酰胺、2-巯基乙醇、谷氨酰胺、双硫踪为Sigma公司产品.方法:采用Percoll法分离成人骨髓间充质干细胞,加入含体积分数为0.1胎牛血清的LG-DMEM进行培养,胰蛋白酶消化传代.取第3～5代细胞,按1×108 L-1密度接种,分3阶段诱导:第1阶段加入含2-巯基乙醇、谷氨酰胺的HG-DMEM,培养2 d;第2阶段加入含碱性成纤维细胞生长因子、表皮生长因子、B27添加剂、谷氨酰胺的HG-DMEM,培养6 d;第3阶段加入含尼克酰胺、2-巯基乙醇的HG-DMEM,培养6 d.对照组采用单纯的HG-DMEM进行培养.主要观察指标:相差显微镜下观察细胞形态变化,诱导第2阶段行免疫荧光鉴定PDX-1基因的表达,诱导第3阶段行双硫腙染色鉴定胰岛β样细胞团,电化学发光法测定低糖/高糖刺激下胰岛素的分泌情况.结果:未经诱导的骨髓间充质干细胞呈长梭形贴壁生长,诱导后胞逐渐变圆,并聚集成团.诱导8 d细胞PDX-1基因呈阳性表达,诱导14 d细胞团双硫腙染色呈棕红色.经低糖、高糖刺激后,对照组无胰岛素释放,诱导14 d细胞团培养基中胰岛素含量显著升高(t=3.638～9.387,P均 < 0.01).结论:2-巯基乙醇、谷氨酰胺、表皮生长因子、碱性成纤维细胞生长因子及尼克酰胺等可在体外诱导成人骨髓间充质干细胞分化为具有分泌胰岛素功能的胰岛样细胞.     

无血清培养法诱导小鼠胚胎干细胞分化为胰岛素分泌细胞的实验条件优化选择

目的：胚胎干细胞能够在体外被定向地诱导分化为胰岛素分泌细胞的影响因素多，诱导过程复杂，诱导时间长，所得细胞数量少、功能低。通过对培养条件进行优化选择，是否可增加胚胎干细胞向胰岛素分泌细胞定向分化的可控性，以便在短时间内得到数量更多、功能更强、可用于糖尿病治疗的胰岛素分泌细胞。方法：实验于2004-03／2004-10在解放军第三军医大学基础部生理学教研室完成。①小鼠胚胎成纤维细胞饲养层细胞的制备：孕13d的胎鼠制备成纤维细胞，37℃培养。当成纤维细胞生长完全融合后，用丝裂酶素处理后备用。②胚胎干细胞的培养及扩增：胚胎干细胞接种于小鼠胚胎成纤维细胞饲养层上，培养于含白血病抑制因子和胎牛血清的Dulbecco改良的Eagle高糖培养基中，37℃培养四五天。③胚胎体向神经前体细胞分化的诱导：扩增培养四五天的胚胎干细胞用胰蛋白酶消化后，于不含白血病抑制因子的培养基中悬浮培养4d，形成胚胎体。收集胚胎体后接种于无血清的选择性培养基，贴壁培养四五天后，细胞分化为神经前体细胞。④神经前体细胞向胰岛素分泌细胞分化的诱导：神经前体细胞用胰岛素分泌细胞无血清选择性培养基培养4d，再用葡萄糖刺激，神经前体细胞分化为胰岛素分泌细胞。⑤不同分化阶段的细胞检测：用形态学观察、免疫组织化学染色、碱性磷酸酶染色、双硫腙染色等方法。结果：①胚胎干细胞经四五天的培养扩增后，可形成细胞致密、形态饱满、折光度高、边界限清楚的典型胚胎干细胞集落，集落呈碱性磷酸酶染色阳性，饲养层细胞不着色。②胚胎干细胞脱离饲养层后，在不含白血病抑制因子的培养基中悬浮培养四五天，可形成球形的胚胎体。胚胎体在无血清神经前体细胞选择性培养基中贴壁培养四五天后，存活细胞85％以上分化为巢蛋白阳性的神经前体细胞。③改用胰岛素分泌细胞无血清选择性培养基培养后，多突起的神经前体细胞逐步变圆，成为细小的圆形细胞。圆形细胞逐步聚集成集簇状，经葡萄糖刺激后，这些细胞最终分化为具有胰岛素分泌细胞特征的双硫腙染色阳性细胞。结论：用无血清培养法将小鼠胚胎干细胞诱导分化为胰岛素分泌细胞，增加了实验因素的可控性，使其中最关键的神经前体细胞的比例达到85％以上，整个诱导过程仅需12～15d，增加了胚胎干细胞用于糖尿病治疗的临床运用可行性。     

骨髓间充质干细胞向胰岛素分泌细胞诱导分化的动态观察

目的:探讨体外诱导骨髓间充质干细胞向胰岛素分泌细胞分化的可能性,并观察其动态变化。方法:实验于2005-09/2007-03在山东大学齐鲁医院完成。①标本来源:骨髓标本15例来自山东大学齐鲁医院成人骨髓检查结果正常者,均签署捐献同意书。②实验方法:无菌条件下取骨髓2.0～5.0mL,采用percoll分离液和贴壁法获得纯化的成人骨髓间充质干细胞。③实验评估:流式细胞仪行细胞表面抗原检测,在适当的条件下诱导其分化为成骨细胞和脂肪细胞。采用两步法向胰岛素分泌细胞诱导,观察其在碱性成纤维细胞生长因子、活化素A、胰岛素样生长因子、尼克酰胺等因子刺激下向胰岛素分泌细胞分化的动态变化。双硫踪染色鉴定胰岛样细胞团,酶联免疫吸附试验检测细胞分泌胰岛素的情况,RT-PCR检测胰岛细胞特异基因的表达。结果:①骨髓间充质干细胞的生长特性及免疫表型:分离培养获得的贴壁细胞,呈形态均一的梭形,流式细胞仪检测CD34、CD45表达阴性,CD29、CD44表达阳性。②向成骨细胞和脂肪细胞的诱导分化:此类细胞经茜素红染色、油红O染色均呈阳性,可诱导分化为成骨细胞和脂肪细胞。③向胰岛素分泌细胞的诱导分化:第1步诱导后出现细胞簇,双硫腙染色不着色,胰岛素分泌量少,仅检测到PDX-1基因的表达,证实其为胰岛前体细胞。第2步诱导后细胞簇数目逐渐上升,至诱导14d大部分细胞簇经双硫腙染色都呈红色。④诱导后培养上清中胰岛素含量:诱导第3,7,14,21天的胰岛素分泌量分别为(15.3±4.9),(34.1±5.6),(40.4±5.3),(39.8±5.1)mU/L。⑤胰岛细胞特异基因的表达:诱导7d仅检测到PDX-1基因的表达,insulin1、insulin2和Glut2基因均不表达。诱导14,21d检测到insulin2、PDX-1基因表达,insulin1基因弱表达,Glut2基因不表达。结论:体外分离、纯化得到的骨髓间充质干细胞诱导7d可分化出胰岛前体细胞,不具功能性;诱导14d后可成功地分化出成熟的具有功能性的胰岛素分泌细胞。     

无血清培养法诱导小鼠胚胎干细胞分化为胰岛素分泌细胞的实验条件优化选择

目的:胚胎干细胞能够在体外被定向地诱导分化为胰岛素分泌细胞的影响因素多,诱导过程复杂,诱导时间长,所得细胞数量少、功能低。通过对培养条件进行优化选择,是否可增加胚胎干细胞向胰岛素分泌细胞定向分化的可控性,以便在短时间内得到数量更多、功能更强、可用于糖尿病治疗的胰岛素分泌细胞。方法:实验于2004-03/2004-10在解放军第三军医大学基础部生理学教研室完成。①小鼠胚胎成纤维细胞饲养层细胞的制备:孕13d的胎鼠制备成纤维细胞,37℃培养。当成纤维细胞生长完全融合后,用丝裂酶素处理后备用。②胚胎干细胞的培养及扩增:胚胎干细胞接种于小鼠胚胎成纤维细胞饲养层上,培养于含白血病抑制因子和胎牛血清的Dulbecco改良的Eagle高糖培养基中,37℃培养四五天。③胚胎体向神经前体细胞分化的诱导:扩增培养四五天的胚胎干细胞用胰蛋白酶消化后,于不含白血病抑制因子的培养基中悬浮培养4d,形成胚胎体。收集胚胎体后接种于无血清的选择性培养基,贴壁培养四五天后,细胞分化为神经前体细胞。④神经前体细胞向胰岛素分泌细胞分化的诱导:神经前体细胞用胰岛素分泌细胞无血清选择性培养基培养4d,再用葡萄糖刺激,神经前体细胞分化为胰岛素分泌细胞。⑤不同分化阶段的细胞检测:用形态学观察、免疫组织化学染色、碱性磷酸酶染色、双硫腙染色等方法。结果:①胚胎干细胞经四五天的培养扩增后,可形成细胞致密、形态饱满、折光度高、边界限清楚的典型胚胎干细胞集落,集落呈碱性磷酸酶染色阳性,饲养层细胞不着色。②胚胎干细胞脱离饲养层后,在不含白血病抑制因子的培养基中悬浮培养四五天,可形成球形的胚胎体。胚胎体在无血清神经前体细胞选择性培养基中贴壁培养四五天后,存活细胞85%以上分化为巢蛋白阳性的神经前体细胞。③改用胰岛素分泌细胞无血清选择性培养基培养后,多突起的神经前体细胞逐步变圆,成为细小的圆形细胞。圆形细胞逐步聚集成集簇状,经葡萄糖刺激后,这些细胞最终分化为具有胰岛素分泌细胞特征的双硫腙染色阳性细胞。结论:用无血清培养法将小鼠胚胎干细胞诱导分化为胰岛素分泌细胞,增加了实验因素的可控性,使其中最关键的神经前体细胞的比例达到85%以上,整个诱导过程仅需12～15d,增加了胚胎干细胞用于糖尿病治疗的临床运用可行性。     

Notch1蛋白在胚胎干细胞向神经细胞诱导分化过程中的表达

背景:胚胎干细胞是体内各种成熟细胞的"种子"细胞,是神经移植和发育基因功能研究的有利工具.Notch1信号足多种神经细胞有序分化的关键性调控通路,目前对其在胚胎干细胞诱导分化过程中的动态表达尚无报道.目的:探讨胚胎干细胞向神经细胞定向诱导分化过程中,跨膜信号分子Notch1蛋向的表达.设计、时间及地点:细胞观察,于2003-10/2004-10在中山大学中山眼科中心完成.材料:中山大学实验动物中心自建BALB/C小鼠胚胎干细胞Ⅵ株,具备XY染色体,正常核型比例80%以上,由中山大学中山眼科中心黄冰教授惠赠.方法:胚胎干细胞复苏后,加入含20%胎牛血清、106 IU/L小鼠白血病抑制因子的高糖DMEM细胞培养基,置于37℃,5%CO2培养箱中,两三天常规消化传代.向传至11代的胚胎干细胞中加入含20%胎牛血清、5×10-7mol/L维甲酸的高糖DMEM诱导分化培养基,设立诱导1,5,9d 3个观察时间点.主要观察指标:倒置相差显微镜观察细胞形态变化.免疫荧光化学检测成熟神经元标志性抗原MAP-2的表达.免疫细胞化学、Western Blot法及流式细胞术检测Notch1蛋白的表达.结果:胚胎干细胞呈克隆样生长,至诱导第9天大部分克隆周围为单一密集的神经网络.随着诱导时间延长,胚胎干细胞分化出的MAP-2阳性神经细胞数逐渐增多.胚胎干细胞克隆内的细胞几乎均呈Notch1强阳性或刚性表达,诱导分化后Notch1蛋白的表达随时间延长而逐渐降低(P<0.01).结论:在胚胎干细胞向神经细胞的诱导分化过程中,Notch1信号逐渐关闭,提示Notch1可能对胚胎干细胞向神经细胞的特异性分化起重要作用.     

胚胎干细胞向心肌细胞的分化

目的：了解国内外在胚胎干细胞向心肌细胞分化的机理及其应用潜能等方面的研究现状。资料来源：应用计算机检索Medline，检索时间为1997／2005，检索词限定为“embryonic stem cell，cardiomyocyte／cardiac myocyte．differentiation”，并限定语言种类为英文。资料选择：对所检索到的文献进行初审，纳入标准：符合胚胎干细胞向心肌细胞分化的文章。排除标准：重复性研究。资料提炼：共查找文献200余篇，筛选出26篇。资料综合：收集到多篇关于胚胎干细胞分化为心肌细胞的文章，从最初获得胚胎干细胞源性心肌细胞的实验方法的建立到在单细胞水平对胚胎干细胞源性心肌细胞进行电生理研究。进一步，很多研究者从转录因子的角度研究了控制心脏发育的转录因子在胚胎干细胞向心肌细胞分化过程中的表达，研究表明心脏转录因子GATA4、肌细胞增强因子2C和NKx2．5控制着心脏基因的表达，它们在心脏发生过程中发挥重要的转录调控作用。研究同时发现，钙调神经磷酸酶信号通路、MAPK信号通路以及其他信号通路参与了心肌细胞分化的调节。此外，从胚胎干细胞纯化分化的心肌细胞用于治疗心肌梗死亦是一个关键问题。结论：当胚胎干细胞以胚小体的形式在没有白血病抑制因子的条件下培养时，一些干细胞可以分化成心肌细胞。干细胞来源的心肌细胞表达一些收缩蛋白，如MHC和肌球蛋白轻链-2V。转录因子GATA4、肌细胞增强因子2C和NKx2．5在心肌细胞分化中发挥重要作用，并且可以触发特异基因如α-肌动蛋白、MHC和肌球蛋白轻链-2V的表达，然而，胚胎细胞向心肌细胞分化的分子机制还有待进一步研究，鉴别出促进心脏分化的因子是研究心脏分化的基础所在。     

胚胎干细胞向心肌细胞的分化

目的:了解国内外在胚胎干细胞向心肌细胞分化的机理及其应用潜能等方面的研究现状。资料来源:应用计算机检索Medline,检索时间为1997/2005,检索词限定为“embryonicstemcell,cardiomyocyte/cardiacmyocyte,differentia-tion”,并限定语言种类为英文。资料选择:对所检索到的文献进行初审,纳入标准:符合胚胎干细胞向心肌细胞分化的文章。排除标准:重复性研究。资料提炼:共查找文献200余篇,筛选出26篇。资料综合:收集到多篇关于胚胎干细胞分化为心肌细胞的文章,从最初获得胚胎干细胞源性心肌细胞的实验方法的建立到在单细胞水平对胚胎干细胞源性心肌细胞进行电生理研究。进一步,很多研究者从转录因子的角度研究了控制心脏发育的转录因子在胚胎干细胞向心肌细胞分化过程中的表达,研究表明心脏转录因子GATA4、肌细胞增强因子2C和NKx2.5控制着心脏基因的表达,它们在心脏发生过程中发挥重要的转录调控作用。研究同时发现,钙调神经磷酸酶信号通路、MAPK信号通路以及其他信号通路参与了心肌细胞分化的调节。此外,从胚胎干细胞纯化分化的心肌细胞用于治疗心肌梗死亦是一个关键问题。结论:当胚胎干细胞以胚小体的形式在没有白血病抑制因子的条件下培养时,一些干细胞可以分化成心肌细胞。干细胞来源的心肌细胞表达一些收缩蛋白,如MHC和肌球蛋白轻链-2V。转录因子GATA4、肌细胞增强因子2C和NKx2.5在心肌细胞分化中发挥重要作用,并且可以触发特异基因如α-肌动蛋白、MHC和肌球蛋白轻链-2V的表达,然而,胚胎细胞向心肌细胞分化的分子机制还有待进一步研究,鉴别出促进心脏分化的因子是研究心脏分化的基础所在。     

小鼠胚胎干细胞植入大鼠脑内分化的研究(英文)

目的观察小鼠胚胎干(ES)细胞植人大鼠隔区和海马内后的分化情况,并对其作研究和分析。方法成年SD大鼠35只,体质量200～250g,雌雄不限。以SD大鼠为宿主,将ES细胞移植入宿主隔区和海马内,移植后l,2,3,4和8周后取脑,冷冻切片,进行Nissl,M6,NSE,GFAP免疫组织化学染色。结果ES细胞移植入大鼠隔区和海马内后,从第2周开始表达M6、GFAP、NSE等抗原,持续至第4周,主要位于移植区内,较少迁移。结论小鼠ES细胞移植入大鼠隔区和海马内后,分化为神经元,神经胶质细胞。     

转化生长因子β1联合血管内皮细胞生长因子体外诱导胚胎干细胞向血管内皮细胞分化

目的:观察胚胎干细胞在转化生长因子β1和血管内皮细胞生长因子体外诱导分化血管内皮细胞的能力,探讨提高诱导效率的方法。方法:实验于2004/2006在南昌大学医学院第二附属医院血液病研究所进行。实验材料:成年昆明小鼠由南昌大学医学院动物科学部提供(机构许可证号:96021),经自然交配怀孕。小鼠胚胎干细胞129×1/SvJ细胞系,购于ATCC公司。实验方法:取孕12.5～14.5d的胎鼠,制作小鼠胚胎成纤维细胞饲养层。在小鼠胚胎成纤维细胞饲养层上培养扩增胚胎干细胞。将饲养层上扩增后生长状态好的胚胎干细胞以0.25%胰酶消化,小心吹打成单个细胞悬液,以差速贴壁法将饲养层细胞去掉,按1×104L-1胚胎干细胞悬液悬滴在细胞培养皿的盖上,每滴10～20μL,不换液,3d后形成拟胚体,培养液为不含白血病抑制因子的胚胎干细胞培养液。挑选状态好的拟胚体分3组:转化生长因子β1诱导组、血管内皮细胞生长因子诱导组、转化生长因子β1 血管内皮细胞生长因子诱导组。采用RT-PCR和免疫组织化学方法证实诱导的细胞是否为内皮细胞。结果:①胚胎干细胞体外诱导生长观察:3组中拟胚体贴壁后第2天,胚体均略摊开,周围有上皮样细胞出现,第3,4天有许多卵石样细胞产生,至第6天开始出现由卵石样细胞构成的管状结构,自胚体向周围呈辐射状生长,渐呈网状,诱导时间约2周。转化生长因子β1 血管内皮细胞生长因子诱导组中产生的管样结构的拟胚体数较转化生长因子β1诱导组、血管内皮细胞生长因子诱导组多(44.67±3.88,28.17±6.08,33.00±2.68,P<0.05)。②RT-PCR法检测基因mRNA水平:3组基因表达的扩增片断分别为1086,733,265bp,与DNAmark相比较,条带位置相符。③扩增细胞的免疫组织化学染色:Ⅷ因子抗体反应显示阳性。结论:转化生长因子β1与血管内皮细胞生长因子均能诱导胚胎干细胞为内皮细胞,两者合用有可能提高诱导效率。     

人胚胎干细胞HuES17向造血干细胞的分化

背景:人类胚胎干细胞是来源于着床前囊胚的内细胞团,能在长期培养中无限增殖并保持未分化状态,且具有分化成人体组织各种细胞类型能力的细胞。目的:进一步验证人胚胎干细胞HuES17细胞株向造血干细胞分化的能力。方法:人胚胎干细胞HuES17采用与人包皮成纤维细胞二维共培养的方式培养,采用人胚胎干细胞与小鼠骨髓基质细胞(OP9)二维共培养的方法诱导胚胎干细胞向造血干细胞分化。结果与结论:人胚胎干细胞与小鼠骨髓基质细胞(OP9)二维共培养诱导造血分化的第四五天即开始出现OP9细胞逐渐老化,很快死亡;可以观察到人胚胎干细胞分化,然而,随着OP9细胞死亡,分化的人胚胎干细胞亦死亡,不能诱导人胚胎干细胞向造血干细胞分化。提示人胚胎干细胞HuES17细胞株可能不能向造血干细胞分化,或向造血干细胞分化的能力较低。     

干细胞因子促进骨髓间充质干细胞向心肌细胞的分化

背景：骨髓间质干细胞体内、外均能分化为心肌细胞，但数量少且定向分化率较低。 目的：探讨干细胞因子促进骨髓间充质干细胞向心肌细胞分化的作用。 设计：开放性实验。 单位：咸宁学院心血管疾病研究所，华中科技大学同济医学院附属同济医院心内科。 材料：实验于2003-10／2004—08在咸宁学院心血管疾病研究所实验中心完成。选取出生1-2d的SD新生大鼠20只，用于心肌细胞的培养。另选取清洁级成年SD大鼠25只，随机数字表法分为干细胞因子组、空白对照组，12只／组，剩余1只大鼠用于骨髓间充质干细胞的提取、培养及纯化。 方法：①在共培养前用4，6-联脒-2-苯基吲哚标记骨髓间充质干细胞。干细胞因子组对大鼠进行体内动员，连续5d皮下注射重组鼠干细胞因子，20μg／（kg&;#183;d），然后提取其骨髓间充质干细胞于心肌细胞培养第3天进行共培养。空白对照组皮下注射相等剂量的生理盐水，未施加任何干预的骨髓间充质干细胞于心肌细胞培养第3天进行共培养。②用数码显微摄像及免疫荧光技术分别记录和检测MHC α／β、肌钙蛋白T的表达，测定4，6-联脒-2-苯基吲哚-骨髓间充质干细胞向心肌细胞分化的百分率。 主要观察指标：①骨髓间充质干细胞生长情况。②检测4，6-联脒-2-苯基吲哚对骨髓间充质干细胞的核标记率。③拟做共培养的心肌细胞活力、纯度分析。④共培养后骨髓间充质干细胞向心肌细胞的分化情况。 结果：①骨髓细胞悬液接种于塑料培养皿，细胞呈圆形散在分布于瓶底，24h换液后可见稀少的长梭形贴壁细胞，4d后梭形贴壁细胞开始增多，进入对数增长期，8～12d达到80％的融合。传代细胞增殖更加迅速，随着换液与传代，骨髓间充质干细胞逐渐得到纯化。②4，6-联脒-2-苯基吲哚对骨髓间充质干细胞的胞核标记率为100％。③心肌细胞体外培养第3天，搏动细胞的百分比为63％，搏动频率40～60次／min。免疫细胞化学技术检测肌钙蛋白T表达的阳性细胞百分比为75％。④在共培养的第2，3天，干细胞因子组4，6-联脒-2-苯基吲哚-骨髓间充质干细胞表达MHC α／β的阳性百分率均显著高于空白对照组（P〈0.01）；在共培养的第3，4，5天，干细胞因子组4，6-联脒-2-苯基吲哚-骨髓间充质干细胞表达肌钙蛋白T的阳性百分率亦均显著高于空白对照组（P〈0．01）。 结论：干细胞因子对骨髓间充质干细胞具有明显的促增殖分化作用。     

干细胞因子促进骨髓间充质干细胞向心肌细胞的分化

背景:骨髓间质干细胞体内、外均能分化为心肌细胞,但数量少且定向分化率较低。目的:探讨干细胞因子促进骨髓间充质干细胞向心肌细胞分化的作用。设计:开放性实验。单位:咸宁学院心血管疾病研究所,华中科技大学同济医学院附属同济医院心内科。材料:实验于2003-10/2004-08在咸宁学院心血管疾病研究所实验中心完成。选取出生1～2d的SD新生大鼠20只,用于心肌细胞的培养。另选取清洁级成年SD大鼠25只,随机数字表法分为干细胞因子组、空白对照组,12只/组,剩余1只大鼠用于骨髓间充质干细胞的提取、培养及纯化。方法:①在共培养前用4,6-联脒-2-苯基吲哚标记骨髓间充质干细胞。干细胞因子组对大鼠进行体内动员,连续5d皮下注射重组鼠干细胞因子,20μg/(kg·d),然后提取其骨髓间充质干细胞于心肌细胞培养第3天进行共培养。空白对照组皮下注射相等剂量的生理盐水,未施加任何干预的骨髓间充质干细胞于心肌细胞培养第3天进行共培养。②用数码显微摄像及免疫荧光技术分别记录和检测MHCα/β、肌钙蛋白T的表达,测定4,6-联脒-2-苯基吲哚-骨髓间充质干细胞向心肌细胞分化的百分率。主要观察指标:①骨髓间充质干细胞生长情况。②检测4,6-联脒-2-苯基吲哚对骨髓间充质干细胞的核标记率。③拟做共培养的心肌细胞活力、纯度分析。④共培养后骨髓间充质干细胞向心肌细胞的分化情况。结果:①骨髓细胞悬液接种于塑料培养皿,细胞呈圆形散在分布于瓶底,24h换液后可见稀少的长梭形贴壁细胞,4d后梭形贴壁细胞开始增多,进入对数增长期,8～12d达到80%的融合。传代细胞增殖更加迅速,随着换液与传代,骨髓间充质干细胞逐渐得到纯化。②4,6-联脒-2-苯基吲哚对骨髓间充质干细胞的胞核标记率为100%。③心肌细胞体外培养第3天,搏动细胞的百分比为63%,搏动频率40～60次/min。免疫细胞化学技术检测肌钙蛋白T表达的阳性细胞百分比为75%。④在共培养的第2,3天,干细胞因子组4,6-联脒-2-苯基吲哚-骨髓间充质干细胞表达MHCα/β的阳性百分率均显著高于空白对照组(P<0.01);在共培养的第3,4,5天,干细胞因子组4,6-联脒-2-苯基吲哚-骨髓间充质干细胞表达肌钙蛋白T的阳性百分率亦均显著高于空白对照组(P<0.01)。结论:干细胞因子对骨髓间充质干细胞具有明显的促增殖分化作用。     

全反式维甲酸诱导神经干细胞向神经元的分化

背景:目前研究证实全反式维甲酸在调控多种组织和细胞的增殖、生长发育、代谢以及维持内环境稳定等方面具有广泛生物学作用.目的:探讨全反式维甲酸诱导神经干细胞分化为神经元过程中的作用及其分子机制.设计、时间及地点:对照观察,体外细胞学实验,于2006-07/2007-06在上海同济大学附属医院实验室完成.材料:普通级孕13～14 d雌性SD大鼠6只,取胎鼠用于制备神经干细胞.诱导剂全反式维甲酸为Sigma公司产品.方法:取第3代神经干细胞,以2×108 L-1密度接种,分为全反式维甲酸诱导1 d,3 d,7d,10d组和空白对照组,各诱导组均加入1 μ mol/L全反式维甲酸,空白对照组仅加入等量生理盐水.主要观察指标:免疫荧光染色鉴定结果,计数分化为神经元的比例,应用半定量RT-PCR法检测维甲酸受体α mRNA的表达.结果:全反式维甲酸诱导后神经元特异性烯醇化酶染色呈阳性,细胞有多个细长突起,胞体呈绿色荧光,胞核呈蓝色荧光.与空白对照组比较,诱导3 d,7 d,10 d组神经元特异性烯醇化酶染色阳性细胞率均明显升高(P<0.05),且诱导7 d组达峰值.与空白对照组比较,各诱导组维甲酸受体α mRNA的表达量均明显升高(P<0.01).结论:全反式维甲酸能显著提高大鼠胚胎神经干细胞分化为神经元的比例,同时发现细胞维甲酸受体α mRNA的表达增加.