多能干细胞在胚胎毒性研究中的应用进展

摘要：多能干细胞(Pluripotent Stem cell)在胚胎毒性实验中已有广泛的应用。以胚胎干细胞（embryonic stem cell,ESC）为基础的胚胎干细胞实验（embryonic stem cell test ,EST）是获得国际认可的胚胎毒性评价的体外替代方法。诱导多能干细胞（induced pluripotent stem cells,IPSC）,由于具有与胚胎干细胞相似的特性,又具有其独特的优势,也被逐步应用于药物胚胎毒性的研究。本文综述了ESC及IPSC在药物胚胎毒性研究中的应用进展。     

浅谈胚胎干细胞与成体干细胞的医学研究

1 涉及干细胞的基本概念 1.1 胚胎干细胞(embryonic stem cell,ES细胞)胚胎干细胞是从哺乳动物的囊胚内细胞群(inner cellmass,ICM)和原始生殖细胞(Primordial germ cells,PGCs)经体外分化、抑制培养并分离克隆出来的-种原始、高度未分化细胞[1].     

人胚胎干细胞的应用及研究前景

胚胎干细胞是一类具有高度全能性的细胞,其细胞表面存在胚胎抗原和 Oct4蛋白[1],是从哺乳动物着床前胚胎内细胞团体外分离培养而建立的克隆细胞系。在体外培养的条件下,胚胎干细胞可以在未分化状态下经无限增殖、诱导进而分化为机体的任何组织细胞。对人的胚胎干细胞(human embryonic stem cell, hES)研究始于1998年,现已成为继人类基因组计划后生命科学中相对活跃的研究领域。但因存在伦理性的争议因而研究的不深。人们有望利用hES细胞修复或替代因各种因素所造成的人体组织器官缺损或功能障碍,在人类疾病治疗模式上做出新的突破。     

胚胎干细胞和成体干细胞的鉴定

胚胎干细胞是一种具有在体外不分化的无限增殖能力,而在一定条件下又能分化为体内多种细胞类型的原始细胞。自1998年美国Thomson等建立人胚胎干细胞系以来,对人胚胎干细胞的建系及开发利用引起了国内外的高度重视。而人胚胎干细胞系的建立以及定向分化的成功与否必须通过鉴定来确定。现就胚胎干细胞和成体干细胞的鉴定如下综述。     

胚胎干细胞和成体干细胞的鉴定

胚胎干细胞是一种具有在体外不分化的无限增殖能力，而在一定条件下又能分化为体内多种细胞类型的原始细胞。自1998年美国Thomson等建立人胚胎干细胞系以来，对人胚胎干细胞的建系及开发利用引起了国内外的高度重视。而人胚胎干细胞系的建立以及定向分化的成功与否必须通过鉴定来确定。现就胚胎干细胞和成体干细胞的鉴定如下综述。     

胚胎干细胞和成体干细胞的鉴定

胚胎干细胞是一种具有在体外不分化的无限增殖能力，而在一定条件下又能分化为体内多种细胞类型的原始细胞，自1998年美国Thomson等建立人胚胎干细胞系以来，对人胚胎干细胞的建系及开发利用引起了国内外的高度重视，而人胚胎干细胞系的建立以及定向分化的成功与否必须通过鉴定来确定，现就胚胎干细胞和成体干细胞的鉴定如下综述。     

小鼠胚胎干细胞在遗传和发育毒理学中的应用

小鼠胚胎干细胞包括胚胎干细胞、胚胎生殖细胞和胚胎癌细胞3种类型，是唯一可以同时研究致突变物对未分化胚胎细胞和分化体细胞致突变性的细胞株，其对致突变物的敏感性因检测终点的不同而有所不同。在胚胎毒性检测方面，由于胚胎干细胞可以同时检测化学物对细胞增殖和分化的影响，从而大大提高了体外替代实验的预测符合率，有望成为化学物致畸试验的体外替代实验模型。同时，转基因技术的广泛应用和人源胚胎干细胞的建系将更有助于提高化学物胚胎毒性和致畸性体外预测符合率，但同时也存在较大的伦理学争议。     

干细胞向生殖细胞分化的研究进展

胚胎干细胞（ESC）是一种多能干细胞,具有向生殖细胞分化的能力,由于具有致瘤性和伦理问题,限制了ESC向临床应用发展的前景。成体干细胞（ASC）也是一类多能干细胞,理论上也能分化为生殖细胞,但诱导分化过程往往受到阻滞。诱导性多能干细胞（iPS）是一种具有多能性的重编程体细胞,一定程度上可替代ESC用于基础和临床研究。目前,全球不孕不育的发生率呈逐年递增的趋势,充分认识干细胞向生殖细胞分化的机制是解决该难题的重要理论前提。就各种干细胞向生殖细胞分化的研究进展作一综述。     

042 小鼠胚胎干细胞在遗传和发育毒理学中的应用

小鼠胚胎干细胞包括胚胎干细胞、胚胎生殖细胞和胚胎癌细胞3种类型,是唯一可以同时研究致突变物对未分化胚胎细胞和分化体细胞致突变性的细胞株,其对致突变物的敏感性因检测终点的不同而有所不同.在胚胎毒性检测方面,由于胚胎干细胞可以同时检测化学物对细胞增殖和分化的影响,从而大大提高了体外替代实验的预测符合率,有望成为化学物致畸试验的体外替代实验模型.同时,转基因技术的广泛应用和人源胚胎干细胞的建系将更有助于提高化学物胚胎毒性和致畸性体外预测符合率,但同时也存在较大的伦理学争议.     

胚胎干细胞体外分化为原始生殖细胞与精子

胚胎干细胞(ESC)是全能干细胞,理论上讲可分化为全部生殖层的所有组织细胞包括生殖母细胞,进而分化出成熟精子.结合最近研究进展对胚胎干细胞体外分化为原始生殖细胞(PGC),进而分化出可使成熟卵母细胞受精的精子,以及胚胎干细胞和由胚胎干细胞体外分化的原始生殖细胞(PGC)和精子的鉴定,以及促进ESC体外分化为PGC的影响因素和ESC体外分化为精子的意义和存在的问题做一综述.     

Embryonic Stem Cell Patents and Human Dignity

This article examines the assertion that human embryonic stem cells patents are immoral because they violate human dignity. After analyzing the concept of human dignity and its role in bioethics debates, this article argues that patents on human embryos or totipotent embryonic stem cells violate human dignity, but that patents on pluripotent or multipotent stem cells do not. Since patents on pluripotent or multipotent stem cells may still threaten human dignity by encouraging people to treat embryos as property, patent agencies should carefully monitor and control these patents to ensure that patents are not inadvertently awarded on embryos or totipotent stem cells.     

Nodal 信号通路在人胚胎干细胞的作用机制

Nodal作为转化生长因子母（TGF-13）家族重要成员在维持人胚胎干细胞的多潜能性和诱导胚胎组织形成完整体轴方面具有重要作用。近年发现Nodal信号在人胚胎干细胞体外诱导分化进程中也起着关键的作用，同时其还参与包括前列腺癌、睾丸癌、黑色素瘤、卵巢癌、肝癌、胰腺癌等肿瘤的发生机制，但是关于其具体作用机制尚未完全明确。探索Nodal信号在人胚胎干细胞中的作用机制可能对于更加深入了解人类胚胎发育学及为肿瘤发生提供可靠的理论依据。     

人胚胎干细胞建系研究中的伦理管理

目的：建立国人胚胎干细胞系递交国际干细胞库,并在此基础上建立既符合中国国情又得到国际认可的相关伦理管理体系。方法：在比尔盖茨基金会的资助下,与北京大学生命科学院再生生物学实验室合作,募集胚胎建立人胚胎干细胞系,在此过程中探讨可行的符合国际伦理原则的相关伦理管理机制。结果：成功建立了国人胚胎干细胞系及相关伦理管理体系。结论：进行干细胞研究时应充分重视伦理问题,国际干细胞伦理管理与中国相关伦理原则是可以有机结合的。     

人胚胎干细胞建系研究中的伦理管理

目的：建立国人胚胎干细胞系递交国际干细胞库,并在此基础上建立既符合中国国情又得到国际认可的相关伦理管理体系。方法：在比尔盖茨基金会的资助下,与北京大学生命科学院再生生物学实验室合作,募集胚胎建立人胚胎干细胞系,在此过程中探讨可行的符合国际伦理原则的相关伦理管理机制。结果：成功建立了国人胚胎干细胞系及相关伦理管理体系。结论：进行干细胞研究时应充分重视伦理问题,国际干细胞伦理管理与中国相关伦理原则是可以有机结合的。     

诱导人胚胎干细胞向子宫内膜样细胞分化的初步研究

目的:探讨无饲养层培养的人胚胎干细胞诱导分化为子宫内膜样细胞的方法。方法:将无饲养层培养的人胚胎干细胞分别通过共培养诱导法和细胞因子诱导法向子宫内膜样细胞诱导,流式细胞术检测分化的细胞中子宫内膜上皮细胞标志物细胞角蛋白18和间质细胞标志物波形蛋白的表达情况。结果:共培养诱导法和细胞因子诱导法在分化第7天均出现长梭状细胞样改变。分化第8天通过流式细胞术检测发现细胞波形蛋白表达均为阴性,部分细胞角蛋白18表达阳性,共培养诱导法分化率高于细胞因子诱导法[(55.63±10.29)%vs.(13.90±0.26)%,P<0.05]。结论:共培养诱导法和细胞因子诱导法均可使人胚胎干细胞分化为子宫内膜上皮样细胞,但前者的分化效率更高。     

间充质干细胞分泌因子调节氧化应激的作用

衰老和疾病发生发展大多伴随氧化应激水平升高，包括多囊卵巢综合征、卵巢储备减少和卵巢早衰等生殖内分泌疾病。干细胞治疗已应用于多种疾病或其临床研究，而间充质干细胞（MSC）相对于胚胎干细胞和诱导多能干细胞具有明显的优势，如应用于子宫内膜粘连、多囊卵巢综合征和卵巢早衰临床治疗的研究。MSC分泌的众多细胞因子对组织细胞内氧化应激具有调节作用。研究发现，白细胞介素6（IL-6）和脑源性神经营养因子（BDNF）能激活核因子E2相关因子2（Nrf2）通路降低氧化应激水平。综述MSC分泌因子的抗氧化应激作用，阐述其可能的细胞内作用机制，为探讨MSC临床应用提供新思路。     

体外胚胎干细胞神经发育毒性评价模型的建立及有效性研究

目的建立体外胚胎干细胞神经发育毒性评价模型,并对其有效性进行验证。方法胚胎干细胞(ES)体外悬滴、悬浮培养后,经5×10-7mol/L视黄酸诱导培养分化获得神经细胞,利用RT-PCR方法分析不同浓度青霉素G、苯妥英钠(DPH)和氟尿嘧啶(5-FU)对ES细胞定向分化为特异表达巢蛋白基因的神经细胞的影响,计算其对ES细胞神经定向分化能力的抑制作用。同时应用MTT法测定5-FU、DPH和青霉素G对ES和BALB/c细胞活性的抑制作用,结合分化抑制作用结果评价受试物的发育毒性。结果青霉素G、苯妥英钠和氟尿嘧啶的ID50D3巢蛋白分别为0.017、49.4和1139μg/ml,其发育毒性的判定依次无、弱和强。结论建立的胚胎干细胞神经发育毒性评价模型能够正确判定氟尿嘧啶、苯妥英钠和青霉素G的神经发育毒性。     

Registration of Human Embryonic Stem Cell Lines: Korea, 2010

In an effort to increase the credibility of human embryonic stem cell (hESC) lines established in Korea, obligatory registration was introduced by the Bioethics and Safety Act 2008, effective as of January 1, 2010.The DNA fingerprint, chromosome stability, expression of pluripotency markers, and contamination of mycoplasma of the submitted lines were analyzed by Korea Centers for Disease Control and Prevention (KCDC). The characterization data and ethical aspects, such as informed consent for donation of surplus embryos, were reviewed by a 10-member advisory review committee for stem cell registry.A total of 55 domestic hESC lines were submitted for registration in 2010; among them 51 were registered. Among these submitted lines, 26 were additionally characterized by KCDC, while 25 lines previously characterized by the Ministry of Education, Science and Technology were not additionally analyzed by KCDC.Registration completed an oversight system for embryo research by registering the products of licensed embryo research projects, making embryo research more transparent in Korea. Information about hESC lines is available at the website of the Korea Stem Cell Registry (kscr.nih.go.kr).     

胚胎干细胞向子宫内膜样细胞分化中Wnt信号通路的调控作用

人胚胎干细胞是人体内最原始的细胞,具有自我更新和分化为各种细胞的潜能,而信号通路在细胞的形态和功能变化中起着重要的协调和控制作用。目前的研究已经证实,Wnt信号通路在女性生殖系统的发育中起着重要的作用,是其分化形成的关键因子,在胚胎干细胞定向分化为子宫内膜样细胞的过程中,Wnt信号通路同样起着关键的调控作用。综述Wnt信号通路在人胚胎干细胞向子宫内膜样细胞分化过程中所起的作用,并展望今后对其的研究方向。