干细胞分化来源血管内皮细胞研究进展

种子细胞是细胞治疗和组织工程化组织构建的基础,在缺血性疾病细胞治疗和组织工程血管构建中,内皮细胞的来源一直是亟待解决的问题之一.自体血管壁分离获得的内皮细胞由于数量少、体外培养困难、增殖能力有限.应用受到限制.随着干细胞研究的兴起,干细胞逐渐成为内皮细胞来源的研究焦点.就具有向成熟血管内皮细胞分化潜能的干细胞(内皮祖细胞,造血干细胞,骨髓基质干细胞,脂肪来源基质干细胞,胚胎干细胞)来源、分布、特点、诱导分化、动物实验或临床应用及近期相关研究予以综述,并比较各自的优缺点.为内皮细胞来源的选择提供参考.     

人脐静脉内皮细胞饲养层促进胚胎干细胞的生长

目的 探讨人脐静脉内皮细胞是否可作为饲养层支持胚胎干细胞(ESCs)的生长.方法 分离培养人脐带内皮细胞,采用生长良好的3代内皮细胞,灭活后制备饲养层,通过观察碱性磷酸酶染色、胚胎干细胞特异性表面标志物检测、染色体核型分析和严重联合免疫缺陷小鼠(SCID)体内畸胎瘤形成实验,对在内皮细胞上的E14.1胚胎干细胞进行鉴定.结果 E14.1胚胎干细胞在人脐静脉内皮细胞上传3～8代后细胞呈克隆性生长,高度表达碱性磷酸酶、SSEA.1及Oct-4.传15代后仍表现正常的二倍体核型.传20代的ESCs接种到SCID小鼠,6周后均能形成畸胎瘤.结论 人脐静脉血管内皮细胞能有效地支持ESCs的生长,解决了ESCs临床应用的生物安全性问题.     

骨髓干细胞向肝细胞分化的研究进展

传统观点认为,胚胎干细胞具有分化为机体所有细胞的能力,而成体组织中干细胞只能分化产生其所在组织中的某个或某些特定的细胞。随着组织工程和移植医学的兴起,人们发现间充质干细胞可向神经细胞[1]、心肌细胞[2]、骨骼肌细胞、骨细胞、软骨细胞[3]、血管内皮细胞[4]、肝细胞[5]、肺上皮细胞[6]、肾上皮细胞[7]以及胰岛样细胞[8]等分化,这些发现将干细胞研究推向了一个新的高潮,从而打破了组织再生仅源于潜伏于该组织内的干细胞的传统观念,提示组织工程的种子细胞不一定取自胚胎肝干细胞,也可以从自体获得,因而可不受组织相容性的限制。本文…     

无血清单层细胞诱导法培养猪诱导多能性干细胞定向分化为血管内皮细胞

背景:诱导多能性干细胞是一种新型的干细胞来源,具有多向分化潜能。猪作为人类心血管及代谢性疾病研究的良好模型,对其多能性细胞向血管内皮细胞定向分化体系的建立,将为创建心血管疾病模型提供保障。目的:建立一种无血清单层诱导分化方法,使猪诱导多能性干细胞定向分化为CD31阳性血管内皮细胞,并对获得的内皮细胞进行鉴定。方法:使用CHIR99021、骨形态发生蛋白4、碱性成纤维生长因子、血管内皮生长因子等对猪诱导多能性干细胞和人胚胎干细胞进行单层细胞诱导分化,使干细胞经历3个分化阶段最终成为血管内皮细胞,检测并比较分化过程中2种干细胞的胚层标记基因的表达,对流式分选后获得的血管内皮细胞进行鉴定。结果与结论:①通过无血清单层细胞诱导法从猪诱导多能性干细胞定向诱导分化获得的内皮细胞具有与猪永生化主动脉血管内皮细胞类似的基因表达模式及生物学功能——能够吸收低密度脂蛋白并在Matrigel上形成微血管样结构;②该诱导体系下,猪诱导多能性干细胞的分化效率高于人胚胎干细胞的分化效率,这可能与诱导过程中2种细胞谱系基因表达模式上的差异相关。     

干细胞研究进展

干细胞研究已成为生命科学中的热点，本综述了近年来的有关研究，从以下五个方面介绍了干细胞研究取得的重要进展：(1)干细胞的基本概念，包括定义和分类；(2)小鼠胚胎干细胞、人胚胎干细胞的分离、培养及其特征；(3)骨髓干细胞的表面标志特征等；(4)干细胞向特异组织细胞(如心肌细胞、肝细胞、神经细胞等)分化诱导研究；(5)干细胞在治疗心脏疾病、肝脏疾病、神经系统疾病、糖尿病、角膜疾病等方面取得的研究成果。     

干细胞研究进展

干细胞包括胚胎干细胞与成体干细胞。介绍了近年来诱导胚胎干细胞向多种或某一种组织细胞分化的实验报道 ,并对成体干细胞“可塑性”分化的几个问题进行了讨论     

多潜能干细胞的研究进展

多潜能干细胞是一类具有向外胚层、中胚层以及内胚层细胞分化的干细胞,从胚胎发育早期分离获得的胚胎干细胞、胚胎生殖细胞到成体组织骨髓、睾丸中获得的干细胞,都具有三胚层分化能力.近年来,研究证实,可以将成体分化细胞经基因操作逆转为多能干细胞.就各种来源多潜能干细胞的特点予以综述,并对细胞间可能存在的关系加以探讨.     

干细胞的研究进展

在美国《Ｓｃｉｅｎｃｅ》杂志评选出的１９９９年度１０大科学进展中，干细胞（ｓｔｅｍ ｃｅｌｌ， ＳＣ）的研究工作格外令人瞩目。这不仅因为在过去短短的一年里，科学家们在干细胞的功能研究方面发表了１０余篇具有里程碑意义的论文，更重要的是，这些突破性进展使得生物学家和医学家们更进一步地认识到：ＳＣ作为一类既有自我更新能力、又有多分化潜能的细胞，具有非常重要的理论研究意义和临床应用价值［１］。这些成果一方面揭示了许多有关细胞生长和发育的基础理论难题；另一方面，可望将其用于创伤修复、神经再生和抗衰老等临床医…     

人胚胎干细胞接种在鼠尾胶原包被培养板上定向分化为血管内皮细胞

背景：胚胎干细胞在体外可诱导分化为血管内皮细胞,进而形成血管,因而成为血管组织工程理想的种子细胞来源之一。 目的：探讨建立定向诱导人胚胎干细胞向血管内皮细胞分化的方法。 方法：在小鼠胚胎成纤维细胞饲养层上培养人胚胎干细胞H1,将H1细胞团块转移到鼠尾胶原包被的培养板,贴壁24- 48 h后,培养基换为含不同辅助因子和内皮细胞生长添加剂的EGM-2内皮细胞培养基。 结果与结论：①在EGM-2内皮细胞培养基诱导下,细胞逐步表达内皮细胞特异性标记基因VEGFR-2、PECAM1、vWF、CD34、VE-cadherin、GATA-2。②分化细胞表达内皮细胞特异性标记VE-cadherin、CD31。③分化细胞具有吞噬低密度脂蛋白功能。说明将人胚胎干细胞接种在鼠尾胶原包被培养板上,通过EGM-2内皮培养体系诱导,可直接分化为功能性血管内皮细胞。为研究胞外基质对诱导胚胎干细胞血管内皮细胞分化的作用以及相关信号分子机制打下了基础。     

体外分化胚胎干细胞为造血干细胞重建造血功能的研究

目的：探讨体外定向分化胚胎干细胞（ESCs）为造血干细胞（HSCs）对体内造血功能的重建作用。方法：将小鼠E14.1胚胎干细胞采用“三步诱导法”在体外分化发育为HSCs，造血克隆形成(CFU)实验观察其体外造血集落形成情况，免疫磁珠分选纯化HSCs移植给经亚致死剂量γ射线照射的雌性SCID小鼠，观察其植入及小鼠造血功能恢复情况。结果: 经过分阶段诱导，多种造血刺激因子联合应用能有效促进ESCs定向分化发育为HSCs,流式细胞仪检测HSCs特异性表面标志物CD34+/Sca-1+表达最高为（58.64±4.20）%，CFU培养能形成较多的红系、粒系/巨噬细胞系及混合细胞集落, Wright-Giemsa 染色显示为原始的造血细胞。此阶段的HSCs经分选纯化后移植给经γ射线照射后的小鼠，移植组小鼠+10 d造血功能开始恢复，观察40 d后除血小板恢复较慢外，白细胞、红细胞、血红蛋白等指标已接近正常，植入率为71.4%，存活率为43.0%，染色体检测证实已由受体鼠的XX转为供体鼠的XY。结论: 采用分阶段诱导的方法，可在体外定向诱导小鼠ESCs分化发育为HSCs，此来源的HSCs可以有效重建体内造血功能。     

脂肪干细胞诱导分化的现状及前景

背景：脂肪干细胞是由中胚层发育而来的多能干细胞,在特殊的生长因子和环境等诱导培养条件下,可以向不同的谱系分化。 目的：详细阐述脂肪干细胞诱导分化的条件及鉴定方法。 方法：应用计算机检索万方数据库及PubMed数据库2005至2014年10年间的文献,中文检索词为“脂肪干细胞,诱导,分化”;英文检索词为“adipose derived stem cells,differentiation”。依据纳入排除标准选择37篇文献进行归纳总结。 结果与结论：脂肪干细胞在抗坏血酸、胰岛素、地塞米松、转化生长因子β作用下可向软骨细胞分化;成脂诱导液的配方包括3-异丁基-1-甲基黄嘌呤(IBMX)、胰岛素、地塞米松、吲哚美辛;成骨分化常用的诱导剂包含地塞米松或维生素D3、抗坏血酸,β-甘油磷酸钠;碱性成纤维细胞生长因子、表皮生长因子及维生素B27可联合应用诱导脂肪干细胞成神经分化;向心肌细胞分化普遍应用的诱导因子是5-氮杂胞苷;血管内皮生长因子和碱性成纤维细胞生长因子共同作用可以诱导脂肪干细胞向血管内皮细胞分化。随着分子生物学和细胞生物学的迅速发展,脂肪干细胞的分化研究也会更加深入,在目前对脂肪干细胞诱导分化现象观察的基础上,应加强对其内在的分子机制及调控脂肪干细胞可塑性的基因和蛋白的研究。中国组织工程研究杂志出版内容重点：干细胞;骨髓干细胞;造血干细胞;脂肪干细胞;肿瘤干细胞;胚胎干细胞;脐带脐血干细胞;干细胞诱导;干细胞分化;组织工程全文链接：     

Human embryonic stem cells as an in vitro model for human vascular development and the induction of vascular differentiation

Early embryonic blood vessels are typically composed of fragile tubes of endothelial cells encircled by vascular smooth muscle cells. Early human vasculogenesis was explored in spontaneous and directed differentiation models derived from human embryonic stem (HES) cells. In a 3-dimensional (3D) model, HES cells were studied for their potential for vascular differentiation during the spontaneous formation of embryoid bodies. Directed differentiation was investigated by means of a 2-dimensional (2D) differentiation method to promote vascular differentiation from HES cells (without the formation of embryoid bodies). Using this latter approach, up-regulation of early lineage markers of endothelial progenitors were induced. Additional culture under strict conditions and exposure to angiogenic growth factors resulted in a prolonged differentiation pathway into mature endothelial cells and up-regulation of vascular smooth muscle cell markers. The use of 3D collagen gels and Matrigel assays for the induction and inhibition of human vascular sprouting in vitro further established the vascular potential of the cells generated by the 2D differentiation system. Our study shows that HES cells can provide useful models to study early differentiation and development of blood vessels. Moreover, the 2D differentiation model facilitates both the production of vascular lineage cells from HES cells for various potential therapeutic applications and also provides a model for studying the mechanisms involved in early human embryonic blood vessel development.     

人诱导性多潜能干细胞系的建立

背景：诱导性多潜能干细胞与肿瘤干细胞的发生过程极其相似,而且具有的干细胞特性极其接近人胚胎干细胞。因此,研究诱导性多潜能干细胞有利于人们进一步认识并了解人类发育以及肿瘤的发生过程。 目的：掌握建立人诱导性多潜能干细胞系的技术,以便为特异性疾病细胞的重编程建立技术平台,从而利用重编程技术研究疾病的发病机制。 方法：将含有Oct4、Sox2、Klf-4和c-Myc 4个转录因子的反转录病毒感染人皮肤成纤维细胞(HS27细胞),在人胚胎干细胞培养条件下诱导产生人胚胎干细胞样的克隆。挑取并进一步扩增,通过克隆形态、碱性磷酸酶活性、免疫荧光检测是否有人胚胎干细胞标记物Oct4、Sox2、c-Myc、Klf-4的表达,悬滴法检测HS27细胞来源的克隆形成畸胎瘤的能力和验证向3个胚层的分化能力。 结果与结论：经病毒感染诱导产生的胚胎干细胞样克隆呈绿色荧光蛋白阴性,克隆在细胞形态方面与人胚胎干细胞克隆相似,进一步扩增经碱性磷酸酶检测克隆呈阳性,免疫荧光检测克隆表达Oct4、Sox2、c-Myc、Klf-4,并且HS27细胞来源的克隆注入免疫缺陷小鼠体内可以形成畸胎瘤并经苏木精-伊红染色显示具有向三胚层分化能力。实验成功构建了人诱导性多潜能干细胞系,为下一步开展疾病细胞特异性重编程研究奠定了良好的实验基础。中国组织工程研究杂志出版内容重点：干细胞;骨髓干细胞;造血干细胞;脂肪干细胞;肿瘤干细胞;胚胎干细胞;脐带脐血干细胞;干细胞诱导;干细胞分化;组织工程全文链接：     

人脐血干细胞分化为鼻黏膜纤毛上皮细胞

BACKGROUND:Damage to nasal ciliated epithelial cells can lead to a severe injury in nasal biological function. Compared with other adult stem cells, human umbilical cord blood stem cells have better differentiation potential. OBJECTIVE:To explore the feasibility of human umbilical cord blood stem cells differentiating into nasal ciliated epithelial cells through in vitro culture and induction techniques. METHODS: Normal and healthy umbilical cord blood samples were collected to isolate human umbilical cord blood stem cells, followed by identification and subculture in vitro. Umbilical cord blood stem cells at passage 3 were infected with recombinant adeno-associated virus carrying enhanced green fluorescent protein and cultured using air liquid interface culture method. Thereafter, PCR assay was employed for detecting MUCS expression in cultured stem cells at 1 and 2 weeks after induction, and immunofluorescent staining for FOXJ1 was performed at 3 weeks. RESULTS AND CONCLUSION:After subculture, passage 3 umbilical cord blood stem cells that could express stem cell surface markers were visible in a uniform shape and had good refraction. After 3 hours of gene transfection, green fluorescence issued from the passage 3 cells were visible, and the cell positive rate was up to 96.2% until 48 hours, indicating good transfection efficiency. RT-PCR findings showed that MUC8 mRNA had no expression in the umbilical cord blood stem cells, but expressed strongly in the nasal ciliated epithelial cells, whose expression was weak at 1 week of culture and increased at 2 weeks. Additionally, the positive expression of FOXJ1 red fluorescence was observed under the transfection of green fluorescent protein. These results suggest that human umbilical cord blood stem cells could differentiate into nasal epithelial cells under suitable conditions.     

诱导性多能干细胞与心血管疾病

BACKGROUND:Induced pluripotent stem cells have great prospects in tissue repair, due to the characteristic of self-renewal, multi-directional differentiation, no immunological rejection and ethics controversy. OBJECTIVE:To summarize the differentiation of induced pluripotent stem cells towards cardiomyocytes and endothelial cells, and their applications in the cardiovascular diseases. METHODS:The first author performed a data retrieval of PubMed and CNKI databases from 2000 to 2015 to search articles addressing the differentiation of induced pluripotent stem cells towards cardiomyocytes and endothelial cells, and reviewed the literatures systematically. Finally, 78 articles were chosen for further analysis. RESULTS AND CONCLUSION:Induced pluripotent stem cells can differentiate into cardiovascular cells through a variety of methods. Factors such as cyclosporin A and ascorbic acid C may improve myocardial differentiation of induced pluripotent stem cells, while vascular endothelial growth factor and basic fibroblast growth factor may improve the endothelial differentiation of induced pluripotent stem cells. Cardiovascular cells derived from induced pluripotent stem cells can be applied to build disease models in vitro, transplantation in vivo and drug screening.     

胚胎血管发育早期PDGF-BB对血管平滑肌细胞趋化的影响

目的：建立胚胎血管发育早期血管平滑肌细胞（VSMCs）趋化模型，并观察胚胎血管发育早期血小板源性生长因子-BB（PDGF-BB）对VSMCs趋化的影响。方法：采用转染平滑肌特异性蛋白SM22α启动子控制下表达增强型绿色荧光蛋白（GFP）报告基因载体的胚胎干细胞制备拟胚体，然后接种于under-agarose凝胶作为平滑肌细胞趋化模型。用慢速视频显微摄像技术观察拟胚体分化后表达GFP的VSMCs，分析比较不同浓度PDGF-BB对VSMCs分化和移行的影响。结果：在under-agarose凝胶中，拟胚体在无外源性生长因子存在的条件下可自发向心肌细胞、内皮细胞和VSMCs分化。拟胚体贴壁分化20 d时，对照组及4 种浓度PDGF-BB（5 μg/L、10 μg/L、20 μg/L、50 μg/L）组VSMCs的平均迁移速率分别为（94.07±23.80）μm/h、（118.08±31.63）μm/h、（173.53±24.58）μm/h、（380.74±39.56）μm/h和（335.62±32.16）μm/h，峰值浓度为20 μg/L。经浓度大于10 μg/L PDGF-BB处理后，VSMCs向PDGF-BB孔方向移行，对照组、低浓度PDGF-BB组VSMCs呈不规则性迁移。结论：该模型能够模拟胚胎血管发育早期全过程，可用于研究不同生长因子对VSMCs趋化的影响。外源性PDGF-BB能定向诱导胚胎血管发育早期VSMCs迁移，其定向趋化作用在一定浓度范围内呈量效关系。     

无血清培养促进脂肪干细胞向血管内皮细胞分化

背景：无血清培养对大鼠脂肪干细胞向血管内皮细胞诱导分化影响的报道甚少。 目的：观察无血清培养大鼠脂肪干细胞后向血管内皮细胞诱导分化的情况。 方法：采用酶消贴壁培养法获得雄性SD大鼠脂肪干细胞,传代培养至第3代。实验组细胞无血清培养24 h,对照组用含体积分数10%胎牛血清的L-DMEM完全培养基培养。然后应用血管内皮细胞诱导培养基培养3周。 结果与结论：大鼠脂肪干细胞经体外培养可呈多角形或梭形贴壁生长,并能稳定传代。传代后大鼠脂肪干细胞极低表达细胞表面标志CD31。大鼠脂肪干细胞定向血管内皮细胞诱导分化后细胞呈鹅卵石样,CD31阳性表达明显上升且实验组明显高于对照组。实验组诱导后大鼠脂肪干细胞能够吞噬Dil标记的乙酰化低密度脂蛋白及在基质胶上形成2D小管样结构,其能力明显强于对照组。结果证实无血清培养可促进体外大鼠脂肪干细胞向血管内皮细胞诱导分化。     

细胞传代对骨髓间充质干细胞向神经干细胞分化的影响

BACKGROUND:It is unclear whether serial cell passage in vitro influences the differentiation of bone marrow mesenchymal stem cells into neural stem cells. OBJECTIVE:To investigate the effect of cell passage on the differentiation of bone marrow mesenchymal stem cells into neural stem cells. METHODS:Rat bone marrow mesenchymal stem cells were isolated and cultured by the whole bone marrow adherence method. Bone marrow mesenchymal stem cells at passages 3, 6, 9, 12 were incubated in serum-free medium. After culture for 7 and 14 days, cell biological characterization was observed and differenitaiton ability into neural stem cells was observed by detecting Nestin expression in cells using flow cytometry. Then, the cells were further induced to differentiate and cell multipotential differentiation capacity was detected by measurement of nerve enolase and glial acidic protein expression. RESULTS AND CONCLUSION:Under induction, bone marrow mesenchymal stem cells at different passages were all differentiated into Nestin-positive neural stem cells. However, there was a significant difference in differentiation proportion of cells at different passages (P < 0.05). Strongest differentiation ability was found in the passage 6 cells, with the Nestin expression up to (93.7±2.3)% at 7 days of induction and (96.2±1.8)% at 14 days of induction. The proportion of differentiated cells at passages 6 and 9 was signfiicantly higher than that at passages 3 and 12. Moreover, adherent cells were positive for nerve enolase and glial acidic protein. All these findings indicate that the differentiation of bone marrow mesenchymal stem cells into neural stem cells is correlated with cell passage. Cells at lower or higher passages are both detrimental to cell differentiation.     

脂肪源干细胞向血管内皮细胞的分化

背景：脂肪来源干细胞在体内储备丰富,体外增殖快速,具有多向分化潜能,是目前组织工程种子细胞的研究热点。近年来越来越多的研究表明脂肪干细胞在一定条件下可被诱导分化为内皮细胞,促进血管生成。 目的：观察兔脂肪干细胞体外分离培养及诱导分化为血管内皮细胞的生物学特性。 方法：取兔附睾处脂肪,采用胶原酶消化分离获得脂肪干细胞,体外培养至第3代后加入血管内皮细胞生长因子与碱性成纤维细胞生长因子联合诱导分化,对诱导前后细胞进行形态学观察、生长曲线测定、免疫组织化学染色及流式细胞仪表型检测。 结果与结论：兔脂肪干细胞生长旺盛,第3代兔脂肪干细胞呈成纤维细胞样,生长曲线呈“S”型,15代以内细胞形态未见明显变化。免疫荧光法检测Vimentin阳性,流式细胞仪检测CD44表达阳性,CD31表达阴性;诱导后细胞CD31表达阳性,CD44表达阴性。第3代兔脂肪干细胞向血管内皮细胞诱导分化21 d显微镜下呈铺路石样形态,血管内皮细胞第Ⅷ因子相关抗原染色细胞阳性,透射电镜下可见W-P小体。提示脂肪干细胞在体外可诱导分化为血管内皮细胞,可为组织工程血管提供理想的种子细胞。