HOXB4基因在造血干细胞自我更新中的调控作用

造血干细胞（hematopoietic stem cell,HSC）具有高度自我更新能力和多向分化潜能,HSC的自我更新是由促进生长的正调控信号和导致凋亡的负调控信号之间的平衡来调控的。在正调控信号中,HOXB4通过激活不同的信号通路增强HSC的自我更新,同时又不影响维持正常稳态造血的调控机制。提高HOXB4的表达水平,能够极大地增强HSC的自我更新功能,但基本不影响细胞的分化、系特异性及终末细胞的形态和功能。不仅如此,HOXB4还可增强胚胎干细胞（embryonic stem cell,ESC）的造血潜能,促进ESC向造血细胞分化。因此,HOXB4和（或）HOXB4的靶基因的表达上调可能在干细胞移植和基因治疗等方面具有广阔的应用前景。本文就HOXB4基因参与调控造血干细胞的自我更新,HOXB4对HSC的分化特异性及终末分化的“零”效应及HOXB4调控HSC自我更新的分子机制等进行综述。     

胚胎干细胞和诱导多能性干细胞在输血医学上的应用潜能

<正>胚胎干细胞(embryonic stem cell,ESC)是由早期胚胎内细胞团或原始生殖细胞经体外抑制培养而筛选出的细胞,它具有体外培养无限增殖、自我更新和多向分化的特性。无论     

Notch信号通路对VEGF促小鼠胚胎干细胞分化成为造血干/祖细胞的作用

目的:探讨Notch信号通路对小鼠胚胎干细胞(ESC)分化为造血干细胞/祖细胞(HSC/HPC)的影响。方法:小鼠胚胎干细胞体外增殖形成拟胚体;拟胚体体外诱导分化,分为EB组、实验对照组、VEGF、DAPT组、VEGF-DAPT组。流式细胞术检测HSC/HPC表型CD117+CD34+Sca1+; RT-PCR检测相关基因表达。结果:VEGF组诱导形成的HSC/HPC数目较对照组及EB组明显增多(P 0.05),提示VEGF促进ESC分化为HSC/HPC;DAPT组诱导分化的HSC/HPC数目较对照组及EB组增多(P 0.05),提示Notch信号通路阻断剂DAPT促进ESC分化为HSC/HPC;VEGF-DAPT组HSC/HPC较VEGF组HSC/HPC和DAPT组增多(P 0.05),提示DAPT、VEGF对促进ESC分化为HSC/HPC有协同作用。结论:Notch信号通路在VEGF促ESC分化为HSC/HP中起抑制作用。     

人类胚胎干细胞的研究现状与趋势

胚胎干细胞是来源于早期胚胎内细胞团或原始生殖细胞的一种多潜能性细胞，具有自我更新的多向分化的潜能。胚胎干细胞在临床移植医学，细胞治疗，组织工程，生物学基础研究等领域具有重要的科学意义和巨大的应用前景。     

人类胚胎干细胞的研究现状与趋势

胚胎干细胞是来源于早期胚胎内细胞团或原始生殖细胞的一种多潜能性细胞,具有自我更新和多向分化的潜能。胚胎干细胞在临床移植医学、细胞治疗、组织工程、生物学基础研究等领域具有重要的科学意义和巨大的应用前景。     

干细胞在组织工程及其相关领域的研究进展

干细胞是机体内存在的一类特殊细胞，它们显的生物学特性是既有自我更新的能力又具有多向分化的潜能。干细胞可分为胚胎干细胞(ESC)和成体干细胞如造血干细胞、骨髓间充质干细胞、神经干细胞、肌肉干细胞、成骨干细胞、内胚层干细胞和视网膜干细胞等。干细胞在组织工程及相关领域应用较广，如最近发现老鼠胚胎干细胞可以向神经细胞分化，可以用来治疗帕金森等神经系统的疾病，并且利用这一分化特性可以作为治疗视网膜退化性疾病的无限的细胞资源。近年来的研究成果给人们显示出干细胞的美好应用前景，关健在于如何确定干细胞是否存在于所有的组织中，如何改进干细胞的分离和培养技术并掌握干细胞向特定谱系定向分化所需的标志物等。尽管如此，使用干细胞的危害性也需提出，尤其是人类的ESC细胞显示出其具有致瘤性，说明未分化的ESC细胞在进行移植前必须完全清除掉。介绍干细胞的概念，就其分类和在组织工程及其相关领域的研究进展。     

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。     

干细胞在组织工程及其相关领域的研究进展

干细胞是机体内存在的一类特殊细胞,它们显著的生物学特性是既有自我更新的能力又具有多向分化的潜能。干细胞可分为胚胎干细胞(ESC)和成体干细胞如造血干细胞、骨髓间充质干细胞、神经干细胞、肌肉干细胞、成骨干细胞、内胚层干细胞和视网膜干细胞等。干细胞在组织工程及相关领域应用较广,如最近发现老鼠胚胎干细胞可以向神经细胞分化,可以用来治疗帕金森等神经系统的疾病,并且利用这一分化特性可以作为治疗视网膜退化性疾病的无限的细胞资源。近年来的研究成果给人们显示出干细胞的美好应用前景,关键在于如何确定干细胞是否存在于所有的组织中,如何改进干细胞的分离和培养技术并掌握干细胞向特定谱系定向分化所需的标志物等。尽管如此,使用干细胞的危害性也需提出,尤其是人类的ESC细胞显示出其具有致瘤性,说明未分化的ESC细胞在进行移植前必须完全清除掉。介绍干细胞的概念,就其分类和在组织工程及其相关领域的研究进展。     

造血干细胞工程及应用领域

造血干细胞(HSC)是最原始的造血细胞，它既能自我更新，又能产生所有造血细胞和某些非造血细胞。HSC起源于胚胎干细胞，它又是一种成体组织干细胞。近年来，造血干、祖细胞的体外扩增和诱导分化技术不断完善，并已广泛有效地应用于干细胞移植、基因治疗等领域。     

治疗性克隆的机遇与挑战

治疗性克隆（therapeutic cloning）是一种将体细胞核移植技术和最新的人胚胎干细胞技术相结合的技术，也是人类医疗历史上革命性的技术。该技术操作方法是先用患者的体细胞，如皮肤细胞、骨髓间充质干细胞等作为核供体，将其细胞核植入去核的人卵母细胞，获得克隆胚胎；然后从克隆胚胎分离建立胚胎干细胞系，并将这些胚胎干细胞在一定条件下诱导分化成所需要的各种类型的细胞用于治疗目的。目前，已有用产生多巴胺的神经元细胞治疗帕金森症、用产生胰岛素的胰岛细胞治疗糖尿病患者的报道。干细胞根据分化能力的不同，可以分为全能干细胞、多能干细胞及单能干细胞；根据来源的不同，又可分为胚胎干细胞（embryonic stem cell，ESC）和成体干细胞。ESC是从着床前的早期胚胎（囊胚）内细胞团中分离获得的一种二倍体细胞，理论上具有发育成各种组织器官的潜能，是迄今研究得最广泛、最成熟的干细胞体系。上世纪80年代，ESC的分离和培养首先在小鼠中获得成功。     

小鼠骨髓间充质干细胞对胚胎干细胞造血分化的影响

骨髓间充质干细胞作为骨髓基质细胞的前体细胞 ,在体外具有一定的造血支持作用 ,与造血干细胞共移植可促进其植入。本研究旨在初步探讨应用小鼠骨髓间充质干细胞与胚胎干细胞共培养作为一种新的分化体系的可行性。首先分离、培养并鉴定小鼠骨髓间充质干细胞 ,然后利用扩增培养的骨髓间充质干细胞与胚胎干细胞共培养 ,通过造血集落培养和RT PCR观察造血分化的特点。结果表明 ,分离、扩增培养至第四代之后的骨髓间充质干细胞形态均一 ,高表达Sca 1,CD2 9,CD4 4和CD10 5 ,而CD34和CD4 5等造血与内皮细胞特异性表面标志呈阴性 ;特异性诱导体系内传代后 (>4代 )的骨髓间充质干细胞可向脂肪细胞和成骨细胞分化。与悬浮分化体系相比 ,骨髓间充质干细胞共培养体系中初始分化的胚胎干细胞含有显著增加的拟胚体形成细胞而没有造血集落形成细胞。此外 ,RT PCR检测发现 :共培养细胞表达胚胎干细胞特异性转录因子Oct 4 ,而造血标记Flk 1,GATA 1和 β H1为阴性。结论 :间充质干细胞在一定程度上抑制了胚胎干细胞的初始分化 ,但是共培养体系来源的拟胚体产生造血集落的能力显著高于悬浮体系     

C57BL/6小鼠来源的胚胎干细胞建系及体外定向造血分化的研究

哺乳动物的胚胎造血表现为时间和空间的连续变化。既往研究表明，129小鼠来源的胚胎干细胞系（em-bryonic stem cells，ES细胞）的体外分化能在一定程度上模拟胚胎造血。为研究C57BL/6小鼠来源的ES细胞系体外定向造血细胞分化的特点，分离C57BL/6小鼠3.5天囊胚的内细胞团建立ES细胞系并采用常规方法鉴定，应用体外二步分化法形成拟胚体并进行集落培养，细胞化学染色和RT-PCR鉴定造血前体细胞。结果表明：所建ES细胞系MES-1符合建系标准，其体外分化后可在不同阶段的拟胚体中发现多种造血前体细胞的有序出现，包括原始红系前体细胞，永久红系前体细胞，混合集落形成细胞和粒单系集落形成细胞。RT-PCR分析显示，拟胚体表达多种造血特异性的转录因子和造血标记。结论：自C57BL/6小鼠建立的ES细胞系MES-1体外定向造血细胞分化在一定程度上能模拟胚胎造血。     

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.     

胚胎AGM区造血发育的研究现状

主动脉-性腺-中肾（AGM）区是哺乳动物体节期胚胎自主产生造血干细胞（HSC）的主要造血组织。AGM区造血发生模式主要是造血发生内皮,而近年来有证据表明造血血管原始干细胞和血管外间质也参与其造血形成。AGM—HSC的表面标志随发育成熟变化活跃,其中CD41是最早建立的造血标志,而内皮细胞特异分子在不同发育阶段HSC的表达变化提示该细胞的逐步成熟和稳定。经典造血生长因子白介素3对AGM-HSC的扩增效应令人兴奋,而联合斑马鱼模型揭示前列腺素对AGM区以及骨髓HSC的调节活性也预示今后的研究手段将更为丰富。最近,AGM区间充质干细胞（MSC）的发现及其显著的造血支持功能将有助今后发掘新型的HSC调控因子。本文就AGM区的造血发生模式、AGM区HSC的表面标志和AGM区造血干细胞的调控进行了综述。     

人类胚胎干细胞向造血细胞和内皮细胞诱导分化的初步研究

胚胎干(ES)细胞是一种能够自我更新、长期增殖并且具有多向分化潜能的干细胞。近年来的研究表明，小鼠胚胎干细胞体外分化能够模拟体内造血发育的过程。为探讨诱导人类胚胎干细胞向造血细胞和内皮细胞的分化的方法．将人类胚胎干细胞去饲养层，形成拟胚体(EB)培养3天后消化；采用基质细胞条件培养基联合细胞因子的诱导体系。诱导8天后，种植到半固体培养基中培养7—14天。应用RT—PCR检测诱导细胞flk-1、BMI-1、scl、Zeta—globin造血相关基因的表达；流式细胞术检测KDR、CD34等造血细胞表面抗原的表达；免疫组织化学检测集落细胞的表面标记。结果表明：①半固体培养基中出现20—30个细胞组成的集落，集落细胞再种植仍然能够形成大小相似的细胞集落；另外一些较大的细胞集落中CIM5细胞呈阳性．．②部分细胞贴壁生长形成内皮细胞样集落，Ⅷ因子、KDR、UEA检测均为阳性．．③在ES细胞内有少量flk-1、BMI-1表达，而scl、Zeta—globin基因不表达；自发分化3天的EB可见flk-1、BMI-1表达上调；消化形成单细胞并诱导4天，检测到flk-1、BMI-1、scl、Zeta—globin基因的表达。第8天仍然检测到flk-1、BMI-1、scl基因的表达，Zeta—globin基因不表达。④诱导8天的细胞中表达flk-1阳性细胞的率为9．8％．CD34阳性细胞占总细胞量的16．8％，对照组ES细胞阳性率分别为0．04％和0．16％；EB自发分化阳性率分别为0．36％和1．16％。结论：采用基质细胞条件培养基联合细胞因子的培养体系，可诱导人类胚胎干细胞向造血细胞及内皮细胞分化。     

Endothelium and NOTCH specify and amplify aorta-gonad-mesonephros–derived hematopoietic stem cells

Hematopoietic stem cells (HSCs) first emerge during embryonic development within vessels such as the dorsal aorta of the aorta-gonad-mesonephros (AGM) region, suggesting that signals from the vascular microenvironment are critical for HSC development. Here, we demonstrated that AGM-derived endothelial cells (ECs) engineered to constitutively express AKT (AGM AKT-ECs) can provide an in vitro niche that recapitulates embryonic HSC specification and amplification. Specifically, nonengrafting embryonic precursors, including the VE-cadherin–expressing population that lacks hematopoietic surface markers, cocultured with AGM AKT-ECs specified into long-term, adult-engrafting HSCs, establishing that a vascular niche is sufficient to induce the endothelial-to-HSC transition in vitro. Subsequent to hematopoietic induction, coculture with AGM AKT-ECs also substantially increased the numbers of HSCs derived from VE-cadherin⁺CD45⁺ AGM hematopoietic cells, consistent with a role in supporting further HSC maturation and self-renewal. We also identified conditions that included NOTCH activation with an immobilized NOTCH ligand that were sufficient to amplify AGM-derived HSCs following their specification in the absence of AGM AKT-ECs. Together, these studies begin to define the critical niche components and resident signals required for HSC induction and self-renewal ex vivo, and thus provide insight for development of defined in vitro systems targeted toward HSC generation for therapeutic applications.     

小鼠胚胎干细胞在胎肾微环境中共培养后表达肾标志物

胚胎干（ES）细胞是一种多潜能细胞具有分化成为来自三个胚层各种细胞甚至包括生殖细胞的能力。最新的研究表明，胚胎于细胞在与胚胎脏器细胞共培养后可以定向分化为多种特定细胞表型，他们包括肝细胞、心肌细胞和Ⅱ型肺泡上皮细胞．并在某些情况下甚至可能形成成熟的器官组织结构。已有研究报道说明ES细胞通过在体外环境中直接形成拟胚体（EBs）可以分化成为肾细胞．并且最新的研究成果表明分离自这些EBs的细胞移植入体内后可以形成肾近端小管样结构并且未在其周同发现畸胎瘤形成。但是ES细胞是否可以通过和胎肾细胞相互作用继而获得定向分化并未见诸报道。在实验中我们发现．在与小鼠胎肾细胞共培养后．ES细胞分化成为了肾系细胞。处理后的ES细胞可以检测到与肾发育相关的特征基因．如WT-1、exm-2和Wnt-4基因的表达．我们也发现了终末分化的肾细胞标志物．如podocalyxin、Nephl和RSOR基因的表达。在实验前后，我们同样探寻了ES细胞多分化潜能标记分子的基因表达情况，结果显示共培养后分化的ES细胞Oct-4、Nanog和Klf-4基因表达明显减弱。综上，胎肾细胞微环境可能促使ES细胞定向分化为肾系细胞，提示胚胎器官细胞微环境在ES细胞转分化过程中可能扮演了重要作用。     

小鼠胚胎干细胞在胎肾微环境中共培养后表达肾标志物

胚胎干（ES）细胞是一种多潜能细胞具有分化成为来自三个胚层各种细胞甚至包括生殖细胞的能力。最新的研究表明，胚胎于细胞在与胚胎脏器细胞共培养后可以定向分化为多种特定细胞表型，他们包括肝细胞、心肌细胞和Ⅱ型肺泡上皮细胞．并在某些情况下甚至可能形成成熟的器官组织结构。已有研究报道说明ES细胞通过在体外环境中直接形成拟胚体（EBs）可以分化成为肾细胞．并且最新的研究成果表明分离自这些EBs的细胞移植入体内后可以形成肾近端小管样结构并且未在其周同发现畸胎瘤形成。但是ES细胞是否可以通过和胎肾细胞相互作用继而获得定向分化并未见诸报道。在实验中我们发现．在与小鼠胎肾细胞共培养后．ES细胞分化成为了肾系细胞。处理后的ES细胞可以检测到与肾发育相关的特征基因．如WT-1、exm-2和Wnt-4基因的表达．我们也发现了终末分化的肾细胞标志物．如podocalyxin、Nephl和RSOR基因的表达。在实验前后，我们同样探寻了ES细胞多分化潜能标记分子的基因表达情况，结果显示共培养后分化的ES细胞Oct-4、Nanog和Klf-4基因表达明显减弱。综上，胎肾细胞微环境可能促使ES细胞定向分化为肾系细胞，提示胚胎器官细胞微环境在ES细胞转分化过程中可能扮演了重要作用。     

Essential role for the p55 tumor necrosis factor receptor in regulating hematopoiesis at a stem cell level

Hematopoietic stem cell (HSC) self-renewal is a complicated process, and its regulatory mechanisms are poorly understood. Previous studies have identified tumor necrosis factor (TNF)-alpha as a pleiotropic cytokine, which, among other actions, prevents various hematopoietic progenitor cells from proliferating and differentiating in vitro. However, its role in regulating long-term repopulating HSCs in vivo has not been investigated. In this study, mice deficient for the p55 or the p75 subunit of the TNF receptor were analyzed in a variety of hematopoietic progenitor and stem cell assays. In older p55(-/-) mice (>6 mo), we identified significant differences in their hematopoietic system compared with age-matched p75(-/-) or wild-type counterparts. Increased marrow cellularity and increased numbers of myeloid and erythroid colony-forming progenitor cells (CFCs), paralleled by elevated peripheral blood cell counts, were found in p55-deficient mice. In contrast to the increased myeloid compartment, pre-B CFCs were deficient in older p55(-/-) mice. In addition, a fourfold decrease in the number of HSCs could be demonstrated in a competitive repopulating assay. Secondary transplantations of marrow cells from primary recipients of p55(-/-) marrow revealed impaired self-renewal ability of p55-deficient HSCs. These data show that, in vivo, signaling through the p55 subunit of the TNF receptor is essential for regulating hematopoiesis at the stem cell level.     

Hematopoietic stem cell development requires transient Wnt/β-catenin activity

Understanding how hematopoietic stem cells (HSCs) are generated and the signals that control this process is a crucial issue for regenerative medicine applications that require in vitro production of HSC. HSCs emerge during embryonic life from an endothelial-like cell population that resides in the aorta-gonad-mesonephros (AGM) region. We show here that β-catenin is nuclear and active in few endothelial nonhematopoietic cells closely associated with the emerging hematopoietic clusters of the embryonic aorta during mouse development. Importantly, Wnt/β-catenin activity is transiently required in the AGM to generate long-term HSCs and to produce hematopoietic cells in vitro from AGM endothelial precursors. Genetic deletion of β-catenin from the embryonic endothelium stage (using VE-cadherin-Cre recombinase), but not from embryonic hematopoietic cells (using Vav1-Cre), precludes progression of mutant cells toward the hematopoietic lineage; however, these mutant cells still contribute to the adult endothelium. Together, those findings indicate that Wnt/β-catenin activity is needed for the emergence but not the maintenance of HSCs in mouse embryos.