利用人类诱导性多能干细胞有望治疗胱氨酸病婴儿

据Thiyagarajan R 2023年11月30日[Int J Mol Sci,2023,24(23):17004-17004.]报道,美国布法罗大学的研究人员发现了肾脏一个关键组成部分的生成过程中出现的错误是如何导致婴儿胱氨酸病(又称肾病性胱氨酸病)的。作为一种罕见疾病,婴儿胱氨酸病会极大地缩短患儿的寿命。

CD4^(+)T细胞相关的细胞因子促使由诱导性多能干细胞衍生的中脑星形胶质细胞表现出慢性促炎症表型

星形胶质细胞是维持稳态的介质,但在帕金森病(Parkinson’s disease,PD)中参与神经炎症。越来越多的证据表明外周免疫细胞参与了PD的发病机制。因此,本研究旨在确定外周免疫细胞分泌的细胞因子在调节中脑星形胶质细胞反应性中的潜在作用。人类诱导性多能干细胞(iPSC)衍生的中脑星形胶质细胞暴露于5%和10%的CD4^(+)T细胞条件培养基(CD4CM)24小时、72小时和7天,以评估长期暴露的影响。此外,星形胶质细胞还暴露于Th17细胞细胞因子IL-17A(10 ng/mL),单独或与TNF-α(0.3 ng/mL)结合,在24小时、72小时和7天评估2种细胞因子可能的协同效应。CD4CM在中脑星形胶质细胞中引起了急性及长期的变化。观察到了NFκB向细胞核的转移增加,以及在24小时时促炎基因IL-1β和CXCL10的表达增加;在24小时和48小时时C3、LCN2和IL-6的表达增加;同时在这些时间点促炎细胞因子IL-6和CXCL10的释放也有所增加。IL-17A和TNF-α的组合对增加促炎基因表达和细胞因子释放产生了协同效应。IL-17A和TNF-α在24小时时增加了S100β的强度,在72小时时减少了细胞核面积并增加了星形胶质细胞的圆度。在72小时时观察到了γH2AX强度的协同效应,并且在7天时观察到了乳酸脱氢酶(LDH)释放的增加。我们的结果表明,IL-17A和TNF-α协同作用,增强了中脑星形胶质细胞的反应性,其程度类似于CD4CM。这突出了外周免疫细胞分泌的细胞因子在增强中脑星形胶质细胞反应状态方面的重要性,并提示了它们在PD发病机制中的可能作用。

诱导性多能干细胞(iPSCs)在牙再生中的应用

干细胞能够自我更新并分化成各类组织细胞,在再生医学中具有很大的应用潜力。随着组织工程的快速发展,以胚胎干细胞和组织干细胞为基础的牙再生技术有待成为替代缺失牙的一种重要方法,然而免疫排斥和伦理的争议等问题为干细胞的临床应用带来很大的困难。由自体细胞产生的诱导性多能干细胞的发现将为牙齿再生带来革命性变化。本文就诱导性多能干细胞的研究背景及其在再生医学和牙再生领域的应用进展作一综述。

不同培养条件对小鼠诱导性多能干细胞分化为神经元样细胞的影响

目的研究小鼠诱导性多能干细胞(i PSC)在不同培养条件诱导下向神经元样细胞分化的能力。方法将小鼠i PSC悬浮培养形成拟胚体,然后随机分为全反式维甲酸(ATRA)组、脑片共培养组和脑组织匀浆上清组,将其诱导分化成神经元样细胞。倒置显微镜下观察细胞形态变化;免疫荧光染色技术对其进行鉴定分析;Western blot法检测巢蛋白(nestin)、微管相关蛋白2(MAP2)、胶质纤维酸性蛋白(GFAP)的表达。结果小鼠i PSC在不同培养条件下都能够向神经元样细胞分化,这些神经元样细胞可以被神经细胞标志物nestin、MAP2标记;ATRA组的nestin、MAP2、GFAP蛋白相对表达量明显高于脑片共培养组和脑匀浆上清诱导组,但脑片共培养组和脑匀浆上清诱导组间无显著性差异。结论脑片微环境和脑组织匀浆上清均可诱导小鼠i PS细胞向神经元样细胞分化,但效果不及ATRA组。

人诱导性多能干细胞向神经干细胞分化的方法探讨

目的:探讨人诱导性多能干细胞(iPS细胞)体外定向分化为神经干细胞(NSCs)的方法。方法:人iPS细胞悬浮培养4 d形成的拟胚体(EB)经维甲酸(RA)诱导4 d,诱导后的EB在无血清培养基中筛选并扩增培养。倒置显微镜下观察诱导后细胞的形态变化,RT-PCR检测iPS细胞多能性基因Nanog、Oct4和Sox2的表达,免疫荧光法检测NSCs特异性标志物Nestin、神经元标志物β-tubulinⅢ和神经胶质细胞标志物GFAP的表达。结果:(1)人iPS细胞在饲养层细胞上稳定传代,表达多能性基因Nanog、Oct4和Sox2,去除饲养层后悬浮培养能形成球形EB;(2)经RA诱导后的EB在无血清培养基中筛选培养第1 d贴壁生长,周围爬出细胞;第3 d,在高倍镜下可见中央聚集的细胞呈环形的rosette结构,rosette结构增多到第7 d达高峰。对照组未观察到rosette结构。随后大部分rosette细胞脱离瓶壁悬浮生长,形成神经球样克隆。免疫荧光显示神经球呈nestin阳性表达。贴壁培养的神经球能分化成β-tubulinШ和GFAP阳性细胞。结论:RA诱导结合无血清培养基筛选法能诱导iPS细胞高效分化为NSCs。

猪诱导性多能干细胞技术的研究进展及应用前景

猪作为实验材料,具有由于来源方便、基因序列与人类的相近及其在畜牧业中的重要地位等优势,成为国内外研究的热点,但是猪的胚胎干细胞(Embryonic stem cells,ESC)建系方面的研究进展缓慢。诱导性多能干细胞(induced pluripotent stem cells,iPSC)技术的诞生,开创了体细胞重编程的全新方法。猪iPSC体系的建立将为家畜ESC体系的建立奠定基础,同时也对提高猪转基因克隆的效率,高效育种和保种,乃至生物医学领域均产生深远的影响。文章综述了iPSC技术的主要进展,重点阐述了猪iPSC技术的现状及其在生物医学和畜牧业中的应用前景,以期为从事该领域研究的科研人员提供参考。

人诱导性多能干细胞定向分化为神经干细胞的实验研究

目的观察人诱导性多能干细胞(iPS细胞)定向分化为神经干细胞(NSCs)的潜能。方法用维甲酸(RA)诱导人iPS细胞向NSCs分化。倒置显微镜下观察iPS细胞的形态变化,RT-PCR检测NANOG、OCT4、SOX2的表达;免疫组织化学方法检测Nestin、SOX2、β-TubulinШ和GFAP的表达。结果 RA诱导后第4天,贴壁的拟胚体出现了早期神经祖细胞特有的神经管样结构并不断增多,细胞表达神经巢蛋白Nestin,而对照组未观察到神经管样结构。神经管样结构内的细胞能分化为β-TubulinШ阳性的神经元,但GFAP阳性的星形胶质细胞少见。结论人iPS细胞具有定向分化为NSCs的潜能,并能模拟神经发育过程。

起源于小鼠诱导性多能干细胞的大脑皮质类器官的建立及其生物学特性

目的利用小鼠诱导性多能干细胞(iPSCs)建立大脑皮质类器官并分析其生物学特性。方法首先将生长在饲养层细胞上的iPSCs克隆消化成单细胞,悬浮培养使其自发形成拟胚体。随后,对其进行神经上皮分化的诱导。在合适时间将其嵌入Matrigel基质胶做的悬滴中,摇动培养,形成大脑皮质类器官;最后利用免疫荧光、Dio示踪、透射电子显微镜等技术检测大脑皮质类器官的生物学特性。结果大脑皮质类器官有神经上皮、神经元及神经胶质细胞的分化特征;具有简单的片层化结构,如皮质板和分子层,且大脑皮质类器官具有神经再生及修复能力。结论利用iPSCs成功建立了大脑皮质类器官模型,且该模型具有与活体大脑皮质相似的特征,且具有神经再生能力。

诱导性多能干细胞技术在帕金森病研究中的进展

近年来,诱导性多能干细胞(induced pluripotent stem cells,iPSCs)技术在帕金森病(parkinson's disease,PD)的基础与应用研究中发挥了重要作用并取得了显著进展。如利用iPSCs技术及定向诱导分化技术从体细胞获得的神经祖/干细胞或者多巴胺能神经元,在PD的细胞治疗研究中取得了很好结果;通过i PSCs技术分别从携带LRRK2、PAKK2、PINK和SNCA突变的PD患者体细胞建立了多巴胺能神经元细胞模型,并在线粒体功能和形态、氧化应激性、SNCA累积深入研究了PD的发生机制。文中从i PSCs用于PD移植治疗和建立PD疾病细胞模型等方面,对最近研究进展进行综述。

人诱导性多能干细胞的培养及鉴定

目的建立稳定的人诱导性多能干细胞(iPS细胞)培养体系。方法取第3～5代的小鼠胚胎成纤维细胞,丝裂霉素C处理后用作饲养层。人iPS细胞接种于饲养层上生长,胶原酶消化或机械法传代。倒置显微镜下观察iPS细胞生长状态;观察拟胚体形成能力;RT-PCR检测iPS细胞多能性基因的表达情况。结果(1)小鼠胚胎成纤维细胞(MEF)为贴壁生长细胞,呈梭形或多角形。细胞增殖旺盛。(2)生长在饲养层上的人iPS细胞呈典型的克隆状生长。克隆呈圆形或椭圆形,边界清晰。克隆内细胞排列紧密,细胞体积小,核大,细胞核/质比高。RT-PCR结果显示人iPS细胞强表达多能性基因Oct4,Nanog,Sox2;去除饲养层后悬浮培养能形成拟胚体(EB)。结论本实验的培养体系适合人iPS细胞的培养,人iPS细胞能稳定增殖,保持自我更新及分化潜能。

诱导性多能干细胞的研究进展及其在再生医学上的应用

通过特定转录因子的过表达使体细胞重编程为诱导性多能干细胞(induced pluripotent stem cells,iPS细胞),这一成果引起了整个生命科学领域的广泛关注.由于iPS细胞不仅具有与人类胚胎干细胞(embryonicstem cell,ES细胞)相似的基本特征,而且与ES细胞相比,不存在免疫排斥和伦理道德问题,因此,具有重要的临床应用潜能.目前,iPS细胞主要用于细胞分化和移植,并可提供体外的疾病模型,以便于研究疾病形成的机制、筛选新药以及开发新的治疗方法.从iPS细胞的产生、诱导方法、生物学特征和在再生医学中的应用作以综述.

人诱导性多能干细胞向神经干细胞分化过程中相关microRNA的表达变化

目的观察人诱导性多能干(induced pluripotent stem,iPS)细胞向神经干细胞(neural stem cells,NSCs)定向分化过程中相关microRNA的变化。方法结合维甲酸(RA)和无血清培养基诱导法,获得人iPS细胞分化来来源的NSCs,以未分化的iPS细胞为对照组,分别提取拟胚体(EB)培养4d,iPS细胞来源的NSCs贴壁培养14d的细胞总RNA,采用实时荧光定量PCR检测各时间点的mir-34a、mir-9、mir-200b的变化。结果 (1)与对照组相比较,mir-34a在EB 4d未见明显变化,在iPS细胞来源的NSCs培养14d时表达量升高,升高约13倍。(2)mir-9在EB4d未见明显变化,在iPS细胞来源的NSCs培养14d时表达量升高,升高约10倍。(3)mir-200b在EB 4d未见明显变化,在iPS细胞来源的NSCs培养14d时表达量升高,升高约10倍。结论在iPS细胞向神经干细胞定向分化的过程中,mir-34a、mir-9、mir-200b均明显增高,提示miR-34a、mir-9、mir-200b在iPS细胞向神经干细胞分化过程中起重要作用。

小鼠诱导性多能干细胞移植治疗宫内缺氧新生鼠脑损伤

目的：研究小鼠诱导性多能干细胞（iPSCs）移植对宫内缺氧新生鼠脑损伤的治疗作用及机制。方法：于孕14d开始孕鼠置于动物缺氧培养箱中，制作胎鼠宫内缺氧模型。孕鼠分娩后新生鼠经侧脑室注入BrdU标记的iPSCs悬液移植组和PBS缺氧组，对照组不治疗，H—E染色观察脑组织形态学变化、八臂迷宫测试动物记忆功能、免疫组织化学检测脑BrdU阳性细胞和神经颗粒素（Ng）和神经元烯醇化酶（NSE）的表达、原位杂交检测血管内皮生长因子mRNA（VEGFmRNA）的表达。结果：移植组小鼠的学习记忆能力和脑皮质区细胞结构较缺氧组均明显改善；脑切片检出BrdU阳性细胞存在，缺氧组Ng和NSE阳性细胞表达较对照组显著减少，而VEGFmRNA的表达较对照组显著增加；移植组Ng、NSE和VEGFmRNA表达均较缺氧组显著增加。结论：小鼠iPSCs移植于宫内缺氧的新生小鼠脑中，可减轻缺氧神经元的损伤和提高学习能力，其机制可能通过上调VEGFmRNA和Ng的表达有关。

牛诱导性多能干细胞向心肌细胞的诱导分化

【目的】研究牛诱导性多能干细胞(Bovine induced pluripotent stem cells,biPSCs)向心肌细胞的分化能力。【方法】将biPSCs悬浮培养制备类胚体,采用类胚体介导体外自由分化与定向诱导分化(添加RA、DMSO和RA+DMSO3种诱导物)的方法,使biPSCs在体外分化,比较了biPSCs在3种不同心肌诱导条件下定向分化为心肌细胞的诱导效率;分别提取biPSCs、类胚体及不同诱导体系分化细胞的总RNA,用RT-PCR检测心肌细胞发育标志基因的表达。【结果】biPSCs在悬浮条件下培养7d,能够形成典型球形和囊腔样类胚体。类胚体再贴壁培养7d,经过免疫细胞化学检测,贴壁细胞大量分化为α-actin阳性的心肌样细胞。在体外诱导分化体系中,RA+DMSO共同诱导的效率较RA和DMSO单独诱导显著增高(P<0.05)。RT-PCR结果显示,各组分化后的细胞中心肌细胞发育特异性基因ACTA2与GATA4均有高水平表达。【结论】biPSCs在体外悬浮培养能够形成类胚体,类胚体贴壁培养后可以分化为α-actin阳性的心肌样细胞;分化形成的心肌样细胞均表达心肌特异性基因。

血液细胞重编程为诱导性多能干细胞的研究进展

诱导性多能干细胞(i PSCs)技术能够将已分化的体细胞反转为多能细胞,因其不存在伦理、排斥等问题,在再生医学领域具有广阔的应用前景。尽管已经建立了来源于多种体细胞的诱导性多能干细胞,但是能实际应用于临床、取材便利、诱导安全的供体来源仍然具有局限性。我们从血液细胞作为供体细胞进行重编程的特点、优势及应用等方面进行了综述。

诱导性多能干细胞及其转化医学的信息分析

目的分析诱导性多能干细胞(iPSCs)的研究现状、热点领域及其转化医学研究。方法采用文献计量分析、共现分析等方法,对2006年至2013年WOS数据库收录的2 859篇iPSCs文献以及ClinicalTrials数据库和Cortellis竞争情报数据库提供的iPSCs临床试验研究和药物研究信息进行分析。结果 iPSCs研究文献年均增长率达159%,美国、日本在发表文章量、篇均被引用次数、相对优势指数方面都处于全球领先,中国科学院和上海交通大学发文量排名进入全球前20位,但篇均被引用次数、相对优势指数均低于全球平均水平。iPSCs科研基金资助发表文献的比例从2008年的36%上升至2012年的81%,重编程的影响因素和其应用研究是国际iPSCs两大热点领域,药物研发和再生医学研究是iPSCs转化研究的重点。结论 iPSCs由基础向临床应用转化是其研究的必然方向,iPSCs的安全性问题是其临床应用首要解决的问题。

体外诱导人类诱导性多能干细胞分化为造血干/祖细胞的研究

本研究探讨体外诱导人诱导性多能干细胞(induced pluripotent stem cell,iPSC)分化为造血干/祖细胞的能力。在体外用小鼠骨髓基质细胞OP9与人类iPSC共培养的方法,将iPSC诱导分化为造血干/祖细胞;用流式细胞术检测造血干/祖细胞表面标志物的表达水平;用实时定量PCR检测分化过程中iPSC及造血干/祖细胞的相关基因mRNA表达水平的变化;用免疫磁珠法分离CD34+造血干/祖细胞并进行半固体集落形成实验检测细胞的集落形成能力。结果表明,iPSC与OP9细胞共培养诱导造血分化的第4天即可观察到iPSC形态变化;流式细胞术检测显示,分化得到的细胞表达已知的造血干/祖细胞相关表面标志物CD34和CD43分子。在体外分化过程中多能性的标志基因Oct4的表达逐渐下降,造血相关转录因子Gata-2的表达逐渐升高,而Runx-1的表达量则呈波浪式变化,CD34表达量逐渐升高。集落培养14 d能够得到红系集落(CFU-E),粒系集落(CFU-G),巨核系集落(CFU-M),粒-巨核系集落(CFU-GM)和混合系集落(CFU-GEMM)。结论:iPSC细胞能够在体外通过与OP9细胞共培养分化为造血干/祖细胞。

肝细胞治疗的新型种子细胞——诱导性多能干细胞

在回顾iPS细胞研究的基础上,针对肝细胞治疗的研究现状,就iPS细胞诱导分化为肝细胞的研究进展及其在肝病细胞治疗中的潜力进行了探讨,并提出了目前面对的主要问题,希望促进iPS细胞在肝病细胞治疗上的应用。

诱导性多能干细胞治疗小鼠肝损伤的初步研究

目的了解诱导性多能干细胞(induced pluripotent stem cells,IPS细胞)对肝细胞损伤的治疗作用。方法取健康雄性C57小鼠28只,分为健康对照组、实验组和实验对照组。实验组小鼠腹腔内注射2500 mg/kg氨基半乳糖造小鼠肝功能损伤模型,造模2天后在实验组小鼠尾静脉注射CFSE荧光标记后的IPS细胞。在注射IPS细胞后5天、10天、15天和20天时,健康对照组、实验组、实验对照组各取两只小鼠处死,取肝脏标本,分别行冰冻切片显微镜观察荧光,石蜡切片行HE染色,取血行生物化学检查。结果IPS细胞注射入小鼠体内后,可在小鼠肝脏定植,注射IPS细胞的小鼠血中ALT、AST下降速度较未注射IPS细胞的小鼠明显加快。肝脏病理损伤恢复情况较未注射IPS细胞的小鼠明显改善。结论 IPS细胞注射入肝功能损伤C57小鼠体内,可对小鼠的肝功能损伤有一定的修复作用。

miR-148a促进人诱导性多能干细胞向心肌样细胞的分化

背景:研究发现,miR-148a可以促进人骨髓间充质干细胞定向分化为成熟心肌样细胞,但关于miR-148a对人诱导性多能干细胞向心肌样细胞分化的影响则未见报道。目的:探讨miR-148a对人诱导性多能干细胞向心肌样细胞分化的影响。方法:将人诱导性多能干细胞分为3组向心肌样细胞诱导分化,对照组细胞不做处理,低表达组细胞用miR-148a抑制物处理28 d,高表达组细胞用miR-148a模拟物处理28 d;另取常规培养28 d的人诱导性多能干细胞为空白对照组。CCK-8检测细胞增殖活力,qRT-PCR检测miR-148a mRNA的表达,免疫荧光染色和Western blot检测MHC和cTnT蛋白的表达。结果与结论:①低表达组细胞内miR-148a mRNA表达、细胞增殖活力低于空白对照组和对照组,高表达组高于其他3组(P<0.01);②空白对照组无MHC和cTnT的阳性表达,对照组、低表达组和高表达组均有MHC和cTnT的阳性表达;③低表达组细胞MHC和cTnT蛋白表达低于对照组,高表达组高于其他3组(P<0.01);④以上结果提示,miR-148a可促进人诱导性多能干细胞向心肌样细胞分化。