Pcgf2促进鸡胚成纤维细胞重编程形成诱导多能干细胞

【目的】以提高诱导鸡多能干细胞的干性为目的,利用Pcgf2基因与传统诱导多能干细胞的重编程因子共同诱导鸡多能干细胞。【方法】以鸡早期胚胎为模板,对Oct4、Sox2、Nanog、Lin28、C-myc、Klf4这6种传统的重编程因子及Pcgf2进行基因扩增,并与慢病毒载体重组为慢病毒质粒,在包装慢病毒并测定相对应的病毒滴度后,分组感染鸡胚成纤维细胞,在诱导的过程中对干细胞标记物进行检测。【结果】利用传统的重编程因子组合与加入Pcgf2共同诱导后的细胞都较早地表达出磷酸酶活性。加入Pcgf2诱导多能干细胞可以使细胞更早地出现类干细胞形态,且内源性基因Oct4、Sox2、Nanog和Lin28的表达得到更稳定的提高。【结论】Pcgf2在加入诱导体系后可以有效提高细胞的重编程接近干细胞状态。该研究可为选择重编程因子诱导鸡细胞完全重编程及其机制研究提供理论参考。

丙戊酸对双峰驼成纤维细胞重编程影响

【目的】探讨提高双峰驼成纤维细胞重编程效率,减少因原癌基因引入造成致瘤风险。试验在成纤维细胞重编程过程中添加丙戊酸(valproic acid,VPA),探索小分子物质对双峰驼成纤维细胞重编程的影响,为双峰驼发病机制研究提供参考依据。【方法】采用3月龄双峰驼胎儿成纤维细胞,结合经典诱导组合OSKM(Oct4、Sox2、Klf4和c-Myc及治疗)和EGFP等5种逆转录病毒对双峰驼成纤维细胞进行重编程(OSKM组),并在第二次病毒感染后添加VPA处理7 d(OSKM+VPA组)收集细胞。利用PCR技术对所得细胞进行内、外源基因检测以证实逆转录病毒对双峰驼成纤维细胞的修饰作用,根据RNA-seq数据从VPA影响较为明显的基因中随机挑选8个基因,检验其在添加VPA前后的变化趋势是否与RNA-seq数据趋势一致,以验证RNA-seq数据的准确性。通过GO分析对转录组样本基因进行分类,并使用KEGG通路富集分析和超几何验证分析明确目的基因显著富集通路。对收集到的细胞进行总RNA提取并结合RNA-seq技术和实时荧光定量PCR(Real time-quantitative interpretation,RT-qPCR)技术检测VPA对双峰驼成纤维细胞重编程的影响。【结果】使用PCR技术检测内、外源基因在不同分组的表达,结果显示nSox2、Sox2、Oct4、Klf4、c-Myc在OSKM和OSKM+VPA组中均有表达,且OSKM+VPA组表达量高于OSKM组,而其在BCEFs组不表达。随机挑选8个基因检测,结果表明与细胞周期信号通路有关的TP53、CCNB1、CDC20这3个基因在添加VPA后表达量下调;与癌症表型特征相关的S100A4、CKS2、VIM、MMP9表达下调;PI3k-Akt信号通路中VEGFC表达上调;此表达趋势与组学数据趋势一致。结果显示在添加VPA后,增殖基因Mki67和PCNA表达下调,而凋亡基因CASP7表达上调。对转录组数据进行KEGG和超几何验证分析,根据分析结果筛选出959个差异表达基因,富集在276个信号通路中,其中Q值小于0.05的信号通路有八条:类固醇生物合成、细胞周期、PPAR信号通路、孕酮介导的卵母细胞成熟、脂肪酸代谢、ECM-受体相互作用、细胞黏附分子和胆固醇代谢。经筛选获得与细胞周期、脂肪酸代谢、细胞黏附分子和胆固醇代谢等相关的26个差异表达基因,并随机选取其中四个基因进行检测,结果表明:VPA可使双峰驼成纤维细胞黏附分子信号通路中L1CAM、CNTN1、NFASC三个基因表达上调,细胞间互作增强,同时上调脂肪酸信号通路中CD36基因的表达。【结论】VPA可将细胞阻滞在分裂期之前,以减少重编程过程中分化几率。同时,VPA对双峰驼成纤维细胞重编程过程中多条信号通路均具有影响,调节信号通路中相关基因表达趋势,有效提高细胞重编程效率,在双峰驼成纤维细胞重编程中发挥重要作用。

转录因子Ascl1诱导体细胞重编程为神经元的研究进展

转录因子Ascl1可将体细胞重编程为诱导神经元,包括将成纤维细胞、星形胶质细胞、Müller胶质细胞等体细胞重编程为不同的神经元亚型(多巴胺能神经元、氨基酸类神经元等)。该过程的机制较为繁琐复杂,其中涉及了分级机制及转录水平的变化。该文主要对Ascl1诱导体细胞重编程为神经元的研究展开综述。

microRNA在诱导体细胞重编程中的作用

microRNA是调控基因转录后水平的一类长度约为22个核苷酸的非编码小分子RNA。大量研究证实,microRNAs广泛分布于真核生物,其在细胞的分化发育、生长代谢等各种活动中都起着重要的调节作用。诱导多能性干细胞(Induced pluripotent stem cell,iPS)是将体细胞诱导成为具有胚胎干细胞性质的多潜能干细胞。iPS过程的核心为体细胞表观遗传状态发生重编程,因此,探明体细胞重编程机制对建立完善的iPS技术具有重要理论和实际意义。利用病毒载体将Oct4、Sox2、Klf4和c-Myc等因子导入体细胞的方法已不断发展,但"基因组整合"及原癌基因的参与增加了诱导细胞的致癌率。随着使用腺病毒、质粒或蛋白诱导等"非整合型"方法及L-myc的替换均可获得具有多潜能性的干细胞,癌变的风险大大降低。但其发生的理论机制仍不十分清楚。最近的研究证实,microRNAs影响体细胞的重编程过程,特别是miR302/367、miR200、miR-34和miR290/295等家族的microRNAs在体细胞诱导为iPS过程中发挥重要作用。文章就近年microRNA在诱导多能干细胞中的作用进行综述。

MiR-302/367在体细胞向多能性干细胞重编程中的作用

MicroRNA-302／367（miR-302／367）发现于2003年，是一类长度在21～22nt的miRNA簇，与多能性干细胞自我更新及多向分化有重要关系．在体细胞向多能性干细胞重编程中具有重要作用．miR-302／367簇中各miRNA具有相对保守的种子区及靶基因，主要通过抑制靶基因蛋白质的翻译，从而促进间质．上皮转化（mesenchymal-epithelial transition，MET）、抑制细胞周期、调控细胞分化相关基因及表观遗传水平等方式促进体细胞向多能性细胞重编程．本文对miR-302／367的发现、结构、miR．302／367在多能性细胞中的作用及在体细胞向多能性干细胞重编程中的作用及其机理等做一综述．

基因组稳定性与iPS细胞重编程的分子机制

iPS细胞的研究成果是近年来生命科学的重大突破,研究者也因此获得2012年诺贝尔生理医学奖的殊荣。对iPS细胞基因组不稳定变异的来源,表观遗传修饰及其与iPS细胞重编程过程的关系等进行分析,总结最新的研究成果,并对iPS细胞的应用前景进行展望。

治疗性克隆与体细胞重编程:殊途同归

治疗性克隆和体细胞重编程是制备患者特异性自体干细胞的两种不同策略,近期已取得了重大的研究进展。治疗性克隆是通过体细胞核移植后形成克隆囊胚进而获得胚胎干细胞,体细胞重编程则是将特异性转录因子导入到体细胞核中而建立诱导性多潜能干细胞(induced pluripotent stem cells,iPS细胞)。两者在方法学路径、技术难题、伦理争议等方面各不相同,但在应用研究层面上都涉及到干细胞的定向诱导分化、细胞移植治疗等相同的问题。本文总结了这两种生物技术的研究进展及其异同点。

细胞重编程改写细胞命运:细胞的返老还童——2012年诺贝尔生理学或医学奖简介

科学家们对细胞重编程的研究已经持续了数十年。所谓细胞重编程是指"已分化的特定细胞可以被重新编程为多功能的干细胞"。1962年,约翰.戈登(John Gurdon)在他的实验室里证明,已分化的动物体细胞在蛙卵中可以被重编程,从而具有发育成完整个体的能力,证明了细胞的分化是可逆的。2006年,山中伸弥(Shinya Yamanaka)将戈登的这一成果推进了一大步,实现了细胞在体外的重编程,诱导出了具有多能性的细胞(即诱导性多能干细胞,in-duced pluripotent stem cell,iPS细胞),证明了细胞命运是有选择性地打开或关闭某些基因的结果。与胚胎干细胞相比,iPS细胞的优势在于它避开了使用人体胚胎提取干细胞的伦理道德制约,使干细胞研究能被所有人接受。同时,由于这些细胞来自于病人自身,在临床应用时有希望避免免疫系统对外来组织的排斥。iPS技术的创立开创了一个全新的研究领域。

端粒酶与体细胞重编程的最新研究进展

端粒酶与体细胞重编程是当今生物界最热门的研究领域之一。研究端粒酶能揭示生物体胚胎早期发育、衰老和癌症发生的机制;细胞重编程则有望从根本上解决体细胞克隆技术问题,从而开启生命再造新时代。文章通过对端粒酶与体细胞重编程及二者互作机制的最新研究进展进行详细阐述,发现细胞重编程面临的主要问题是效率低下,其根本原因是对其作用机制尚未完全了解;而最新研究证实,生殖细胞的端粒酶活性发生时序性变化可能在胚胎发育及细胞重编程过程中发挥重要调控作用。因此,揭示细胞重编程机制是今后研究工作的重心,尤其是揭示端粒酶在胚胎发育过程的分子调控机理及端粒酶调控细胞重编程可能开启的信号通路,对提高细胞重编程效率,推进克隆动物的生产实践并开启生命再造,以及为治疗癌症等人类重大疾病具有重要意义。

体细胞重编程为运动神经元细胞的方法研究进展

体细胞可通过不同的重编程方法形成运动神经元(MNs)细胞,包括将体细胞(成纤维细胞、外周血细胞、尿液细胞)重编程为诱导多能干细胞(iPSCs)再分化为MNs细胞、将体细胞(星形胶质细胞)重编程为神经干细胞(NSCs)再分化为MNs细胞、将体细胞(成纤维细胞、星形胶质细胞)直接重编程为MNs细胞。通过体细胞重编程获得iPSCs或NSCs,再分化为MNs细胞的过程较繁琐,耗时长、效率低,有面临基因突变的风险;而直接重编程过程方法简便、且耗时更短,更有利于临床应用。

整合素和E-钙黏素在诱导多能干细胞重编程及干性维持中的作用

背景:诱导多能干细胞在疾病模型和再生医学领域具有广阔的应用前景,能够利用安全高效的方法进行体细胞重编程是诱导多能干细胞广泛应用于临床的前提。近年来研究者们发现细胞黏附分子整合素和E-钙黏素对诱导多能干细胞重编程和干性维持有重要影响,对其分子机制的研究将帮助研究者设计更加安全有效的重编程方法和深入全面的理解重编程过程。目的:从机制层面对整合素和E-钙黏素在诱导多能干细胞重编程及干性维持中的作用进行归纳总结。方法:由第一作者检索Web of Science数据库2006年至今有关细胞黏附影响诱导多能干细胞重编程及干性维持的文献,从中挑选63篇与研究目的相关性较强,质量较高的文章进行总结。结果与结论:整合素介导的细胞-基质间黏附与E-钙黏素介导的细胞-细胞间黏附可分别激活下游信号通路调控多能性基因表达,还可以作用于细胞骨架与核膜直接连接,通过多种机制产生基因水平、蛋白质水平和表观遗传学水平上的变化,最终影响诱导多能干细胞重编程及干性维持。

小分子化合物诱导细胞重编程研究进展

细胞重编程指细胞内的基因表达由一种类型转变为另一种类型,通常包含两层含义:一是分化的细胞重新恢复到多能性或全能性状态;二是从一种分化的细胞转变为另一种分化的细胞。细胞重编程可为临床患者特异性细胞治疗提供无限的细胞资源。细胞重编程的途径有细胞核移植、转染特定转录因子、小分子化合物诱导等方法。核移植技术由于通常需要使用到卵子,而被认为存在伦理问题;转录因子的导入存在引起宿主基因突变的问题,限制了这一技术的临床应用。然而小分子化合物容易合成、细胞渗透性好,并且生物效应具有可塑性,使用小分子化合物诱导细胞重编程,避免了核移植的伦理问题和基因操作潜在的危害。目前,使用小分子化合物从体细胞诱导获得更安全的i PSCs(induced pluripotent stem cells),ci CMs(chemically induced functional cardiomyocyte cells)和ci NSLCs(chemical-induced neural stem cell-like cells)。对小分子化合物诱导细胞重编程,包括小分子化合物诱导多能干细胞;小分子化合物诱导潜能扩展的多能干细胞,以及小分子化合物诱导细胞转分化等方面的研究做了总结,并对小分子化合物诱导的未来发展做了展望,旨在为今后这方面的研究提供借鉴。

植物细胞重编程机制及其在苔藓植物中的研究进展

重编程在植物组织培养和干细胞治疗等领域有潜在的应用价值。目前,影响陆生植物重编程的分子机制还不清楚,而且缺少从进化-发育角度对重编程的研究。通过建立模式生物小立碗藓的再生体系,研究共有因子Pp CSP1/Lin28调控高等植物重编程的作用机制,并对今后的研究进行展望。

微流控电融合芯片的研制及其在体细胞重编程中的应用

目的开发高通量的细胞电融合平台,并通过此平台将小鼠胚胎干细胞(mouse embryonic stem cells,mESCs)与体细胞融合,探讨融合细胞的多能性。方法本实验室自主研发微流控芯片,将转染了绿色荧光的mESCs与转染了红色荧光的NIH3T3细胞进行电融合,并计算其排队率与融合率。通过流式细胞仪筛选出表达两种荧光的融合细胞,观察融合细胞的表型。RT-PCR检测NIH3T3、mESC以及融合细胞的多能性基因(Nanog、OCT4、SOX2和LIN28)mRNA的表达水平。结果自主研发了微流控芯片,构建了高通量的细胞电融合平台,通过此平台将mESCs与NIH3T3进行电融合,其排队率为(44.35±10.99)%,融合率为(59.88±20.03)%,融合细胞可形成类似于ESC样的克隆。RT-PCR法结果显示mESC和融合细胞均表达多能性基因Nanog、OCT4、SOX2和LIN28 mRNA,而NIH3T3不表达。结论通过自主研发的微流控芯片,可实现mESCs与NIH3T3的高效融合,使体细胞重编程为多能性干细胞。

细胞重编程和移植技术用于帕金森病治疗的研究进展

帕金森病(Parkinson disease,PD)是一种复杂的中枢神经系统退行性疾病,主要病理特征为黑质致密部多巴胺神经元的进行性丧失.目前PD主要治疗手段包括药物和手术.但药物存在神经保护活性不足、缺乏对因治疗、晚期无药可用等问题,手术治疗风险较大.近年来,细胞重编程技术取得突破性进展,由重编程产生的诱导多能干细胞(induced pluripotent stem cells,iPSCs)、诱导多巴胺神经元(induced dopamine neurons,iDNs)和诱导神经干细胞(induced neural stem cells,i NSCs)可用于治疗PD.移植iPSCs分化而来的多巴胺能神经元、iDNs和iNSCs至相应脑区,可起到神经替代与修复作用,有效治疗PD.本文重点介绍细胞重编程的机制,总结iPSCs、iDNs和iNSCs治疗PD的优缺点,并阐述尚存在的挑战,探讨可能的解决方案.

印记基因与细胞重编程

细胞重编程可使分化的体细胞逆转回到全能性状态,或形成胚胎干细胞系,或进一步发育成一个新个体,开启了生物学中细胞可塑性研究的新领域。目前细胞重编程技术已逐渐成熟,但对于细胞重编程中的内部变化的具体机理仍然知之甚少。本文特别综述了印记基因在胚胎发育中的变化及作用,探讨了细胞重编程过程中印记基因的意义及在重编程过程中的变化规律,以期人们从细胞内部变化的角度更加准确和充分地认识与理解细胞重编程过程,使之更加安全的应用于畜牧兽医研究领域,为家畜育种以及动物疾病防控提供新的思路。

基于分层网络和反馈机制的细胞重编程

在多潜能细胞分化并最终形成相应的谱系结构的过程中,多潜能细胞可能发生重编程.主要研究细胞分化过程中由双重负反馈回路的层级网络如何产生细胞重编程.通过建立数学模型对整个系统的分叉进行分析,揭示分层网络以及反馈机制产生细胞重编程的机理.

外环境因素对体细胞重编程诱导多能干细胞的影响

背景:诱导多能干细胞具有广阔的应用前景,转录因子介导的细胞重编程效率较低,不利于多能干细胞的临床应用。近年来研究发现多种微环境因素对细胞重编程有显著影响,能够有效提高重编程效率,对这些因素的总结和归纳有利于建立适合细胞重编程的培养环境,促进该技术的广泛应用。目的:对有利于多能干细胞干性维持和提高细胞重编程效率的微环境因素进行归纳总结。方法:由第一作者检索Web of Science数据库2006年至今有关外环境理化因素对多能干细胞干性维持和细胞重编程影响的文章,从中挑选80篇与研究目的相关性较强,质量较高的文章进行总结。结果与结论:细胞与基质材料的黏附以及细胞间黏附不仅调控细胞的基因表达,还通过肌动蛋白骨架与核膜直接连接,影响细胞的表观遗传状态,因而可以调控细胞重编程。此外低氧、动态培养和电信号等因素也能够影响重编程效率。

细胞重编程技术和诱导性多能干细胞治疗视网膜疾病研究现状

随着细胞重编程技术的发展,如今我们可以通过转录因子来重编程转录组,从而使一种细胞类型转化为另一种细胞类型。值得注意的是,这种方法实现了将体细胞转化为诱导性多能干细胞(iPSCs),为获得患者特异性多功能干细胞提供了可能。Shinya Yamanaka及其研究小组于2006年首次发现了这项技术,最开始的iPSCs是由小鼠成纤维细胞在转录因子Oct4、Sox2、Klf4和c-Myc的作用下诱导去分化而形成。这项技术在医疗领域具有巨大的潜力,为研究和发展治疗眼部疾病方法开创了新纪元。本文将对患者特异性iPSCs在建造三维疾病模型以及各型视网膜疾病模型,细胞替代治疗及临床试验,药物高通量筛选试验及毒性检验方面的运用进行综述,并论述直接重编程技术的进展,以及利用iPSCs和细胞重编程技术进行眼科研究的未来方向。

敲降同源异型盒C8对7因子诱导的体细胞重编程的抑制作用

为探究7因子(Jdp2-Jhdm1b-Mkk6-Glis1-Nanog-Esrrb-Sall4)诱导的体细胞重编程机制,通过正向与反向遗传学方法、定量分析重编程关键分子事件及同时敲降同源异型盒C8(homeobox C8, Hoxc8)和SMAD家族成员6(SMAD family member 6, Smad6)等方式解析Hoxc8在细胞多能性网络重建过程中的相关作用。结果表明:敲降Hoxc8可显著抑制7因子诱导的体细胞重编程,但过表达Hoxc8对其无影响。敲降Hoxc8既不影响重编程中多能性标记基因的上调与体细胞标记基因的下调,也不影响间质-上皮转化(mesenchymal-epithelial transition, MET)标记基因与细胞增殖标记基因的表达。同时敲降Hoxc8与Smad6可使单独敲降Hoxc8导致的重编程效率降低情况得到恢复。综上所述,Hoxc8在7因子诱导的体细胞重编程中具有重要作用,为进一步揭示Hoxc8调控细胞命运转变的机制提供了参考。