人主动脉-性腺-中肾区基质细胞诱导胚胎干细胞分化为造血干细胞及体内造血重建*☆

背景：研究证实多种造血生长因子、基质细胞饲养层及其条件培养液可促进胚胎干细胞向造血干细胞分化。 目的：以人主动脉-性腺-中肾(aorta-gonad-mesonephros,AGM)区基质细胞为饲养层体外诱导小鼠胚胎干细胞分化为造血干细胞,并比较不同移植途径对造血干细胞体内造血重建能力的影响。 方法：将小鼠E14 胚胎干细胞诱导为拟胚体,采用Transwell非接触共培养体系在人AGM区基质细胞饲养层上诱导6 d,接种NOD-SCID小鼠检测体内致瘤性。再将诱导后的拟胚体细胞移植经致死量60Co γ射线辐照的BALB/C雌鼠,受鼠随机分为静脉移植组、骨髓腔移植组、照射对照组及正常对照组。 结果与结论：拟胚体细胞经人AGM区基质细胞诱导后Sca-1+c-Kit+细胞占(13.12±1.30)%。NOD-SCID小鼠皮下接种经人AGM区基质细胞诱导的拟胚体细胞可出现畸胎瘤,经骨髓腔接种未见肿瘤形成。静脉移植组动物全部死亡,骨髓腔移植组生存率为55.6%,移植后21 d外周血象基本恢复,存活受鼠检测到供体来源Sry基因。提示小鼠胚胎干细胞经人AGM区基质细胞诱导分化的造血干细胞通过骨髓腔移植安全并具有一定的造血重建能力。     

造血的胚胎起源★

背景：哺乳动物的胚胎期造血包括原始造血和永久造血。原始造血发生于卵黄囊已被普遍认可，但永久造血的起源部位一直是造血领域争论的焦点。 目的：探索永久造血的胚胎起源。 方法：第一作者应用计算机检索2000-01/2010-03 PubMed数据库相关文章，检索词为“hematopoietic stem cell， hematopoiesis，yolk sac，AGM region ”，同时检索2000-01/2010-03 CNKI数据库相关文章，检索词为“造血干细胞，造血，卵黄囊，AGM区”。共检索到文献682篇，排除重复性研究，最终纳入42篇。 结果与结论：传统观点认为永久造血起源于胚外卵黄囊，但近些年的一系列研究表明永久造血首先起源于胚内AGM区。胎盘是新近发现的从主动脉-性腺-中肾(AGM)区到胎肝阶段可能生成造血细胞的部位。在卵黄囊和PSp/AGM区中，造血细胞的祖细胞分别表现为两种不同的模式:在卵黄囊中，造血细胞和内皮细胞共同来源于成血血管细胞；在主动脉-性腺-中肾区中，背主动脉腹侧壁的生血内皮生成造血干细胞。此外，造血发育过程受多个信号通路的调节。     

碱性成纤维细胞生长因子对胚胎干细胞来源集落形成细胞的作用*

背景：有研究表明,在卵黄囊造血、胎肝造血和在胚胎干细胞向造血干细胞分化过程中,碱性成纤维细胞生长因子可强烈表达。 目的：在拟胚体培养阶段施加碱性成纤维细胞生长因子,验证碱性成纤维细胞生长因子对集落形成细胞产生的调控作用。 方法：购买小鼠胚胎干细胞D3细胞系,取第3~5代小鼠原代胚胎成纤维细胞,加入新配制含丝裂霉素C的DMEM生长培养基孵育2.5 h,使饲养层细胞失去增殖能力;加入胰酶消化适度,离心后制成单细胞悬液,以10×104个/cm2的密度种至用明胶包被的培养瓶中,放入孵箱内培养24 h之后使用。复苏胚胎干细胞D3细胞并将其接种于饲养层细胞之上。在拟胚体培养阶段按培养基成分不同分为2组：对照组(标准培养基+血管内皮生长因子+干细胞因子组)、实验组(标准培养基+血管内皮生长因子+干细胞因子+碱性成纤维细胞生长因子组)。各组于培养3,6d时分别计数克隆形成数,通过免疫荧光法检测Flk-1+细胞表达情况,并用IMAGE-PRO PLUS图像分析系统统计阳性细胞数及平均吸光度值。 结果与结论：与对照组比较,在拟胚体培养阶段加入碱性成纤维细胞生长因子可显著增加集落形成细胞的数量(P < 0.01), Flk-1阳性细胞数及平均吸光度值也显著增加(P < 0.01)。证明碱性成纤维细胞生长因子能够有效地促进胚胎体的扩增以及成血管血液干细胞的产生与增殖。     

小鼠胚胎干细胞来源平滑肌细胞的鉴定及其功能分析

背景：胚胎干细胞来源的平滑肌细胞是血管组织工程潜在的细胞来源之一,但这些细胞是否具有成熟平滑肌细胞的表型和功能仍不清楚。 目的：对小鼠胚胎干细胞分化的平滑肌细胞进行表型鉴定及功能分析。 设计、时间及地点：细胞学体外观察,于2007-05/2008-12在解放军沈阳军区总医院全军心血管病研究所完成。 材料：清洁级孕12.5 d昆明小鼠1只用于制备饲养层细胞,SD大鼠1只用于制备主动脉平滑肌细胞。小鼠胚胎干细胞系R1、小鼠微血管内皮细胞系由美国ATCC公司提供,转染pSPIE载体的胚胎干细胞R1由本实验室制备。 方法：①诱导分化及筛选：用转染pSPIE载体的胚胎干细胞R1制备拟胚体,拟胚体悬浮培养5 d后贴壁培养1 d,第7天加入全反维甲酸诱导分化4 d,第 11天用10 mg/L嘌呤霉素对诱导分化后的细胞筛选2 d。②表型鉴定：对筛选到的平滑肌细胞进行SM α-actin、SM22α、SM-MHC免疫荧光染色,以大鼠原代主动脉平滑肌细胞、未经筛选的第10天分化细胞作为对照,进行Western Blot分析。③收缩功能：10-5 mol/L卡巴可处理筛选到的平滑肌细胞 30 min。④体外成血管功能：将等量的内皮细胞和筛选到的平滑肌细胞混合,在Matrigel上培养。 主要观察指标：平滑肌细胞标志物的表达,平滑肌细胞的收缩,平滑肌细胞向内皮管腔样结构的募集。 结果：分化的平滑肌细胞主要分布于贴壁生长的拟胚体的外周部位,胚胎干细胞来源的平滑肌细胞3种标志物SM α-actin、SM22α、SM-MHC免疫荧光染色均呈阳性表达,Western Blot结果显示其SM α-actin、SM22α表达水平与大鼠原代主动脉平滑肌细胞相似,高于未经筛选的第10天分化细胞。筛选到的平滑肌细胞在10-5 mol/L卡巴可刺激下出现明显收缩,且能够募集到内皮管腔样结构周围。 结论：小鼠胚胎干细胞来源的平滑肌细胞具有与成熟平滑肌细胞相似的表型和功能。     

自体骨髓极小胚胎样干细胞的研究进展

非造血组织损伤后,如何提高干细胞在组织再生过程中的修复能力是目前再生医学的研究热点。成体骨髓中含有表达CXCR4+Lin-CD45-的极小胚胎样干细胞(VSEL-SCs),在体外能够被定向诱导分化为心肌细胞、神经元等多种谱系细胞。自体骨髓动员的干细胞因具有多向分化潜能、无伦理学争议、无免疫源性及良好的组织融合性等优势而备受关注。     

体外诱导人类胚胎干细胞定向分化为神经干细胞

目的 探索一种诱导人类胚胎干细胞（hESCs）向神经干细胞（NSCs）定向分化的简单高效的方法。方法 将hESCs在细菌培养皿中以无血清培养基悬浮培养形成拟胚体，进一步将成熟拟胚体打散、贴壁培养于含有B27和noggin等成分的特定培养基中，诱导其向神经干细胞定向分化。结果 悬浮于细菌培养皿中的hESCs不贴壁，进行性长大，7～10d形成成熟拟胚体；拟胚体在特定培养基中可诱导成高纯度（约96．4％）的nestin阳性细胞（即NSCs），进一步培养，这些细胞可分化成各种成熟的神经细胞。结论 该方法诱导hESCs向NSCs定向分化较文献报道耗时更短、费用低廉且效率更高，为进行细胞移植治疗神经系统相关疾病提供了很好的种子细胞来源。     

BMSC向神经干细胞诱导分化研究进展

骨髓基质细胞（bone marrow stromal cells，BMSC）是指存在于骨髓间质中具有自我复制能力，不仅可分化为造血细胞，在特定条件下还可分化为非造血组织细胞。BMSC具有多向分化潜能和强大的增殖能力，遗传背景稳定，体内植入反应弱，易于分离扩增纯化，是一种较理想的组织工程种子细胞。近年来，国内外学者广泛开展了BMSC向神经干细胞诱导分化的研究，本文就BMSC向神经干细胞及神经细胞诱导分化的研究进展分述如下。     

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12.5 d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代时更换为含体积分数为0.15胎牛血清的DMEM高糖培养基，24 h后收集培养液，加入2.0 mmol/L L-谷氨酰胺，1×非必需氨基酸，0.1 mmol/L β-巯基乙醇，1 000 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-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3μg/L转化生长因子β1，10~21ｄ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21ｄ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7ｄ。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胚胎干细胞生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。     

悬滴三步法体外诱导小鼠胚胎干细胞向心肌样细胞的分化

背景：研究胚胎干细胞分化为心肌细胞的条件和技术,进一步提高诱导分化率、细胞纯度,具有重要的理论和临床应用意义。 目的：建立体外诱导胚胎干细胞分化为心肌细胞模型,为体外研究心肌细胞发育提供合适的实验方法。 方法：采用悬滴-悬浮-贴壁三步法(悬滴三步法)对未分化的胚胎干细胞进行体外诱导分化培养,并按诱导剂的不同分为6组,Ⅰ组：丹参+5-氮杂胞苷;Ⅱ组：丹参+维甲酸;Ⅲ组：5-氮杂胞苷;Ⅳ组：丹参;Ⅴ组：维甲酸;Ⅵ组：阴性对照。诱导剂加入后9 d,免疫细胞化学方法检测拟胚体α-actinin、myosin、α-actin的表达。 结果与结论：诱导剂加入后第2天,倒置显微镜下见拟胚体自发性收缩,每个拟胚体可有1个或多个收缩中心。免疫细胞化学示心肌特异性结构蛋白α-actinin、myosin、α-actin均成阳性表达。Ⅰ组心肌细胞的分化率最高,与Ⅱ、Ⅵ组心肌细胞分化率比较差异有非常显著性意义(P < 0.01),与Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ组比较差异有显著性意义(P < 0.05)。结果显示悬滴三步法联合中药丹参与5-氮杂胞苷为诱导剂,可提高体外胚胎干细胞分化为心肌细胞的分化率。     

人胚胎干细胞神经分化中VEGF作用的分子机制研究

目的 观察血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)对人胚胎干细胞分化为神经元的促进作用是否与p38MAPK信号通路相关.方法 人胚胎干细胞经拟胚体向神经元分化,分为3组:A组:常规诱导组;B组:常规诱导+VEGF(10 ng/mL)作用组;C组:常规诱导+p38...     

神经干细胞与脑胶质瘤干细胞☆

所有的肿瘤组织并不是由均一的肿瘤细胞所组成的,不同的细胞具有不同的增殖、浸润和转移能力,亦即肿瘤的异质性。其中存在少数担当着干细胞角色的肿瘤细胞,具有干细胞的基本特性,包括自我更新能力、无限的增殖能力和多向分化潜能,为肿瘤干细胞。神经干细胞具有很强的自我更新机制,获得较少突变即有可能恶性转化,而且干细胞存活时间较长,这意味着干细胞比成熟细胞发生细胞复制的错误几率更大,因外界环境的刺激而发生突变的机会更多,最终形成脑胶质瘤干细胞,同时调节神经干细胞增殖和自我更新的基因在脑胶质瘤的脑胶质瘤干细胞中也表达,这也是支持神经干细胞是脑胶质瘤干细胞来源的;也有推测认为它可能起源于已分化的细胞,由这些细胞突变发生去分化得来,并通过基因突变而获得了干细胞自我更新的特性,从而形成脑胶质瘤干细胞。通过探讨神经干细胞与脑胶质瘤干细胞,为脑胶质瘤的治疗提供依据。     

Derivation of primitive neural stem cells from human-induced pluripotent stem cells

Human-induced pluripotent stem cells (hiPSCs) have facilitated studies on organ development and differentiation into specific lineages in in vitro systems. Although numerous studies have focused on cellular differentiation into neural lineage using hPSCs, most studies have initially evaluated embryoid body (EB) formation, eventually yielding terminally differentiated neurons with limited proliferation potential. This study aimed to establish human primitive neural stem cells (pNSCs) from exogene-free hiPSCs without EB formation. To derive pNSCs, we optimized N2B27 neural differentiation medium through supplementation of two inhibitors, CHIR99021 (GSK-3 inhibitor) and PD0325901 (MEK inhibitor), and growth factors including basic fibroblast growth factor (bFGF) and human leukemia inhibitory factor (hLIF). Consequently, pNSCs were efficiently derived and cultured over a long term. pNSCs displayed differentiation potential into neurons, astrocytes, and oligodendrocytes. These early NSC types potentially promote the clinical application of hiPSCs to cure human neurological disorders.     

Neuronal stem cells

Stem cells are self regenerating multipotential cells, found in the human brain which have the potential to differentiate into neurons, astrocytes and oligodendrocytes, and to self renew sufficiently to provide adequate number of cells in the brain. Neural stem cell grafts have been studied in a variety of animal models for various diseases like metabolic disorders, muscular dystrophies, neurodegenerative disorders, spinal cord repair, brain tumors and demyelinating disease. Stem cells may be derived from autologus, allogeneic or xenogenic sources. Histocompatibility is prerequisite for transplantation of allogeneic stem cells. Fetal tissue is the best current tissue source for human neural stem cells, however ethical issues are a major concern. Thus the prospect that stem cells could potentially be used to promote neurogenesis following injury and disease may seem attractive, yet the inherent problems associated with isolation and rejection in case of stem cells from another source, the potential to form tumors and ethical issues are the major challenges.     

The generation of neural stem cells: induction of neural stem cells from embryonic stem (ES) cells]

Neural stem cells are considered the ultimate lineage precursors to all neurons and glia. Despite the significance of neural stem cells in the mammalian brain development, their ontogenesis remains unclear. We have established a colony-forming embryonic stem (ES) sphere assay, where ES cells were cultured in serum-free media in the presence of leukemia inhibitory factor (LIF) to form floating spheres. LIF-dependent ES cell-derived sphere cells showed self-renewal and neural multipotentiality, cardinal features of the neural stem cell, but retained some non-neural properties and broader potential. We dabbed the cells in the ES cell-derived sphere of primitive neural stem cells. LIF-dependent sphere-forming cells were also present in the epiblast of embryonic day 5.5-7.5 mouse embryos. The generation of the in vivo primitive neural stem cell was independent of Notch signaling but the activation of Notch pathway was necessary for the transition from the primitive neural stem cell to the neural stem cell. We propose that the neural stem cell originates from the pluripotent inner cell mass/epiblast cell via the primitive neural stem cell stage under the control of Notch signaling.     

肿瘤干细胞与脑胶质瘤干细胞的研究现状

以往认为，肿瘤是由体细胞突变而成，每个肿瘤细胞都可以无限制地生长。但这无法解释肿瘤细胞似乎具有无限的生命力以及并非所有肿瘤细胞都能无限制生长的现象。肿瘤细胞生长、转移和复发的特点与干细胞的基本特性十分相似，因此，有学者提出肿瘤干细胞的理论，这一理论为我们重新认识肿瘤的起源和本质，以及临床肿瘤治疗提供了新的方向和视觉角度。其中的脑胶质瘤起源于脑胶质瘤干细胞（brain gliomastem cells．BGSCs）的学说对正确认识和理解脑胶质瘤的发生、发展及其生物学行为如侵袭性、转移、肿瘤的耐药性等均具有十分重要的理论意义和潜在的应用价值。[第一段]     

Efficient production of neural stem cells and neurons from embryonic stem cells

We have developed a simple method to efficiently produce a large number of neural stem cells and neurons from mouse embryonic stem (ES) cells. When cultured in astrocyte-conditioned medium (ACM) with mitogens (FGF-2 and EGF) under free-floating conditions, colonies of undifferentiated ES cells give rise to neural stem spheres (NSSs), composed of plentiful neural stem cells. Subsequent culture of the NSSs on an adhesive substrate with mitogens results in the migration of neural stem cells onto the substrate. These cells can be expanded, preserved by freezing, and differentiated into functional neurons. Neural stem cells and neurons provided by this NSS method may be valuable as potential donor cells for neuronal transplantation and also as convenient alternatives to tissue-derived neural cells.     

Generation of neural stem cell-like cells from bone marrow-derived human mesenchymal stem cells

Under appropriate culture conditions, bone marrow (BM)-derived mesenchymal stem cells are capable of differentiating into diverse cell types unrelated to their phenotypical embryonic origin, including neural cells. Here, we report the successful generation of neural stem cell (NSC)-like cells from BM-derived human mesenchymal stem cells (hMSCs). Initially, hMSCs were cultivated in a conditioned medium of human neural stem cells. In this culture system, hMSCs were induced to become NSC-like cells, which proliferate in neurosphere-like structures and express early NSC markers. Like central nervous system-derived NSCs, these BM-derived NSC-like cells were able to differentiate into cells expressing neural markers for neurons, astrocytes, and oligodendrocytes. Whole-cell patch clamp recording revealed that neuron-like cells, differentiated from NSC-like cells, exhibited electrophysiological properties of neurons, including action potentials. Transplantation of NSC-like cells into mouse brain confirmed that these NSC-like cells retained their capability to differentiate into neuronal and glial cells in vivo. Our data show that multipotent NSC-like cells can be efficiently produced from BM-derived hMSCs in culture and that these cells may serve as a useful alternative to human neural stem cells for potential clinical applications such as autologous neuroreplacement therapies.     

大鼠骨髓间充质干细胞体外培养及分化为神经干细胞的实验研究

目的研究大鼠骨髓间充质干细胞(bone marrow mesenchymal stemcells,MSCs)体外分化为神经干细胞(neural stemcells,NSCs)的可能性。方法取4～6周SD大鼠双侧股骨和胫骨骨髓细胞进行体外培养,通过传代得到纯化的MSCs后换用分化液诱导,通过形态学观察诱导后细胞形态变化,并用免疫荧光检测不同天数细胞nestin的表达率;NSCs分化实验对所诱导的NSC的分化潜能进行检测。结果MSCs诱导后的细胞nestin表达率随天数增加逐渐升高,1周后形成高表达nestin的神经干细胞球形细胞团;在含血清培养基中可自然分化为神经元和神经胶质样细胞。结论MSCs能于体外分化出神经干细胞,且具有进一步的分化能力,骨髓来源的神经干细胞将可能作为种子细胞用于神经系统疾病的治疗。