胚胎干细胞体外诱导分化综述
胚胎干细胞体外诱导分化综述
摘要：由于胚胎干细胞具有自我更新、高度增值和多向分化的潜能，因此，自20世纪90年代开始，对胚胎干细胞的研究成为生物学领域和医药工程领域研究的一个焦点。本文从胚胎干细胞的分离、体外诱导胚胎干细胞的原理和定向分化的机制、胚胎干细胞体外诱导的方法、定向分化的细胞、应用前景和研究存在的问题对胚胎干细胞进行综述。
关键词：胚胎干细胞；体外培养；诱导分化；应用
干细胞是一种具有多分化潜能和自我更新功能的早期未分化细胞。在特定条件下，它可以
分化成不同的功能细胞，形成多种组织和器官，它包括胚胎干细胞和成体干细胞。前者指早期胚胎的多能干细胞，后者是存在于胎儿和成体不同的组织内的多潜能干细胞这些细胞具有自我复制能力，并产生不同种类的具有特定表型和功能的成熟细胞的能力，能够维持机体功能的稳定，发挥生理性的细胞更新和修复组织损伤作用[4,9,10]。
胚胎干细胞（embryonic stem cell,ESC)是从着床前胚胎内内细胞团(inner cell mass,ICM)或原始生殖细胞经体外分化抑制培养分离的一种全能性细胞[1]。它能在体外长期不断自我更新,并保持多向分化潜能,可以分化为内、中、外三个胚层的几乎所有类型细胞。自1981年Evans和Kauffman[2,8]用不同的方法首次成功分离得到小鼠胚胎干细胞以来,小鼠胚胎干细胞成为近20年来人们用来研究发育分化、基因表达调控、基因治疗等最理想的模型，并且有大量研究表明小鼠胚胎干细胞可以在体外被诱导分化为绝大多数类型的成体细胞.1998年Thomson等首次成功分离并建立人胚胎干细胞系。自此，人胚胎干细胞不但提供了一个研究人类自身发育分化的良好机会,而且如果人胚胎干细胞能像小鼠胚胎干细胞一样可以在体外诱导形成各种成体细胞,那么利用这些诱导分化形成的成熟细胞将有可能进行细胞和组织替代治疗,
包括糖尿病、帕金森病、早老性痴呆、心血管疾病和肿瘤等多种目前临床上难以治愈的疾病。
1 胚胎干细胞的分离
自Thomson成功分离并建立人胚胎干细胞系后，多年以来，人们研究出很多胚胎干细胞的
分离方法，在这里主要介绍三种：
1.1 分离自胚胎内细胞团
内细胞团又称胚细胞（embryoblast）,是一团于哺乳动物初期胚胎中的一个细胞团块。从早期胚胎内细胞团（inner cell mass,ICM）分离是获得胚胎干细胞的主要途径。由于不同动物的胚胎发育存在差异，因此应注意取材时间。可通过免疫外科手术法、机械剥离法、组织培
养法等方法除去胚胎滋养层细胞获得囊胚内细胞团（ICM）细胞进行体外分化抑制培养。
1.2分离自原始生殖细胞
原始生殖细胞（primordial germ cell,PGC）是生殖细胞前体，具有二倍体染色体，经减
数分裂形成生殖细胞。哺乳动物的原始生殖细胞最早出现在靠近尿囊基部的卵黄囊内胚层内，随着后期胚胎的纵向折转，卵黄囊这部分成为胚胎的后肠，其中的原始生殖细胞向生殖嵴移动。因此，通过获取原始生殖细胞移动到的相应组织就可以获得原始生殖细胞。所获得的组织
经过消化后接种于饲养层细胞上进行分化抑制培养就可以获得干细胞。
1.3分离自胚胎瘤细胞
胚胎瘤细胞（embryonic carcinoma cell）是可以形成畸胎瘤的细胞。分离自胚胎瘤细胞
的干细胞称为EC细胞。EC细胞转化成恶性表型的可能性小[1]。
1.4 分离自生殖克隆细胞
生殖克隆 ( 治疗性克隆 ) 由体细胞核转移 (Somatic cell nuclear transfer，SCNT)。即将去核的卵细胞移植入另一体细胞核进行克隆使之形成囊胚，然后分离内细胞群，获得胚胎
干细胞。[5]
2 体外诱导胚胎干细胞的原理和定向分化的机制
在个体发育过程中，细胞分化是程序控制的有序有规律过程，程序的运行结果表现为不同发育阶段、不同组织部位的细胞表现出不同的形态、不同的生长方式和不同的生理功能。从分子水平上来看，这一结果取决于细胞在基因表达上的时空差异。这种基因表达差异除由细胞内在发育程序决定外，还受细胞外环境影响和调控，且有时这种外部控制条件或环境对形成特定细胞有着决定性作用。胚胎干细胞体外定向诱导分化的原理，就是选择适当的诱导剂和诱导模式，通过诱导物与细胞表面受体结合或使细胞发生轻度可逆性损伤等，使被诱导细胞按预定的细胞类型方向分化[2,7]，然后将这些定向分化的细胞进行分离和培养传代，从而得到人们所需要的细胞类型。
体外诱导细胞定向分化的机制主要包括基因因素、细胞质在细胞分化中的作用、细胞外因
素[3]。
2.1基因因素
基因的差异表达是在个体发育中，基因按着一定程序，有选择地相继活化的现象。组织特异性基因对细胞决定着细胞向特殊类型分化的物质基础，如编码肌细胞肌球蛋白基因，编码结
缔组织的胶原蛋白基因等。
2.2 细胞质在细胞分化中的作用
调节基因差异表达的物质存在于细胞质中。每个子细胞所继承细胞质的差异决定了各子细
胞沿特定的方向分化。
2.3 细胞外因素
（1）细胞间的相互作用。①诱导。一部分细胞对邻近细胞产生影响，并决定邻近细胞
分化方向及形态发生的过程。②细胞抑制。是指在胚胎发育中，已分化的组织细胞产生抑素，抑制邻近细胞进行同样分化，避免相同的器官重复发生或过度发育。
（2）细胞外物质的介导作用。细胞外起介导作用的物质包括细胞外基质、黏附分子、激素和细胞因子等，生长因子可诱导胚胎干细胞在体外分化，但还没有一种生长因子能诱导人胚
胎干细胞定向分化为一种特定细胞，生长因子仅仅是增加某一种类型细胞的相对数量。
3 胚胎干细胞体外诱导的方法
在特定的体外培养条件和诱导剂作用下，胚胎干细胞可以分化形成其他类型的细胞。胚胎干细胞的诱导分化是目前研究的热点，人们通过不同的途径来实现这个目的。目前胚胎干细胞体外诱导分化的方法有胚胎干细胞与其它细胞进行共培养、外源性生长因子诱导[3]、特异性转
录因子异位表达法、选择性标记基因筛选目的细胞[1]。
3.1胚胎干细胞与其它细胞进行共培养
诱导胚胎干细胞分化胚胎干细胞生长的微环境，对胚胎干细胞分化有很大的影响。微环境中独特的细胞外基质成分、三维空间结构均影响着干细胞未分化表型的维持，也决定着干细胞的诱导分化方向。最常用的传统人胚胎干细胞培养方法是将胚胎干细胞培养于成纤维细胞滋养
层上或含成纤维细胞的条件培养基上[3]，并且加入碱性成纤维生长因子( FGF)[1]。
3.2 外源性生长因子诱导
导入外源性基因也可使胚胎干细胞发生定向分化。若把在特定发育阶段中起决定作用的基因导入胚胎干细胞基因组中，将会使细胞准确地分化为某一特定类型的细胞。
体外培养的胚胎干细胞对细胞因子具有依赖性。在培养过程中添加或者撤除某些细胞因子可促进胚胎干细胞的增值或者分化。在发育学方面研究比较深入的诱导因子主要有视黄酸( retinoic acid，RA )、骨形态发生蛋白 ( bone morphogenetic proteins，BMPs )、成纤
维细胞生长因子( fibroblast growth factors，FGFs )等。
3.3 特异性转录因子异位表达法
将细胞系特异性表达基因转入胚胎干细胞，并使其表达产生特异性转录因子，诱导胚胎干
细胞分化为某一类型细胞。
3.4选择性标记基因筛选目的细胞
利用基因工程技术将带有选择性标记的基因转入胚胎干细胞，在体外培养胚胎干细胞，利用选择性标记基因（例如，抗生素基因、绿色荧光蛋白基因等）筛选出某一分化细胞，达到定
向得到某一类型分化细胞的目的[1]。
4 胚胎干细胞定向分化的细胞
胚胎干细胞可以体外诱导分化为多种细胞类型，目前，胚胎干细胞体外诱导分化的细胞包
括造血系细胞、心肌细胞、神经细胞、脂肪细胞、胰岛素分泌细胞、内皮细胞、上皮细胞、肝
脏细胞、成骨细胞、表皮样细胞等[1]。
5 胚胎干细胞的应用前景
由于胚胎干细胞和其他培养的细胞的生物特征上的区别，使得它成为生物学家的关注焦点和研究的载体。在开展胚胎干细胞建系和定向分化研究的同时，以胚胎干细胞为材料，在核移植、嵌和体、转基因动物等方面也有广泛的尝试，在加快良种家畜繁育、生产转基因动物、加
快组织工程发展、临床医学克隆治疗、建立人类疾病模型等方面有广阔的应用前景。
5.1 在发育生物学中的应用
由于胚胎干细胞具有体外诱导分化为多种体细胞的能力，因此，小鼠胚胎干细胞和人类胚胎干细胞系的建立为发育生物学研究提供了一种新的实验材料和很好的实验模型。而且，胚胎干细胞还可以用来研究基因表达和调控，探索细胞分化和细胞修复的机制，为细胞、组织和器
官的修复和一直提供了足够的来源[6,13,14,15]。
5.2 在发育毒理学中的应用
小鼠的胚胎干细胞和人类胚胎干细胞系的建立为毒理学研究提供了一种新的实验材料。人类ES细胞系的建立为在体外开展基于人类ES细胞的发育毒理学研究提供了可能，可以更接近
真实情况地研究药物或者其他因子对人体的毒理作用[6]。
5.3 在组织工程中的研究应用
目前，组织工程种子细胞主要有两种来源，成体组织细胞和干细胞。用胚胎干细胞定向分化作为种子细胞，较已往用人或动物的组织细胞作种子细胞好，数量大、生长快，取材容易
[6]
。
5.4 疾病治疗
胚胎干细胞的诱导分化给疾病的治疗提供了全新的医疗手段，具体应用主要表现在两个方面：用细胞替代和移植治疗及基因治疗。
5.5 新药的研制与开发
理论上, ES 细胞可提供任何组织类型的正常细胞, 为开发新药提供大量标本,如应用人胚胎干细胞培养成大量心肌细胞, 将有助于心脏病药物的开发等[5,11,12]。
6 胚胎干细胞研究存在的问题
研究和利用胚胎干细胞是当前生物工程领域的核心问题之一。但是从目前及将来的发展前景看来,胚胎干细胞(特别是人胚胎干细胞) 的研究与应用面临着巨大的挑战，并在这一些问题。
6.1 来源限制
由于需要胚胎作为胚胎干细胞分离的材料，因此人类胚胎干细胞研究存在来源限制问题。
6.2 体外培养困难
由于胚胎干细胞在体外会自发分化，而且机制还不清楚，控制胚胎干细胞分化的抑制技术
还有待完善。
6.3 安全性
胚胎干细胞和多能成体干细胞的自发分化方向是多向的，干细胞移植后的成瘤性风险比较
大。
6.4 伦理道德问题
获取认得胚胎干细胞、体外培养的胚囊是否具有生命使人类胚胎干细胞研究面临伦理道德问题[1]。
参考文献
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胚胎干细胞的体外诱导分化模型
胚胎干细胞的体外诱导分化模型马宗源 李祺福(厦门大学生命科学学院福建厦门361005) 胚胎干细胞是具有全能性及无限制的自我更新与分化能力的一类特殊的细胞群体,它能通过祖细胞为中介,分化为各种类型的体细胞,可重演体内干细胞的分化过程。自80年代从小鼠囊胚的内细胞团分离到胚胎干细胞并建系到现在已建立了神经细胞、肌肉细胞、上皮细胞、造血细胞等体外分化体系。将胚胎干细胞体外分化成为可利用的分化模型,无论从组织结构、细胞及分子水平都体现了体内分化过程的体外重演,再加上胚胎干细胞系具有体系简单,影响因子少,可控制,便于研究等特点,因此可用于研究早期胚胎发育和细胞分化调控;可成为器官移植和修复器官的细胞来源;还可用于新型药物筛选。 1 胚胎干细胞的生物学特性 胚胎干细胞具有与早期胚胎相似的结构特征,具有较高的核质比和整倍体核型。体外培养的细胞紧密堆积,呈克隆状生长,具有发育分化的多潜能性和无限制的自我更新能力,碱性磷酸酶染色呈阳性,具有高的端粒酶活性,早期胚胎细胞均表达胚胎阶段特异性抗原SSEA-1、SSEA-3、SSEA-4、T RA-1-81、T R A-1-60等;表达种系转录因子OCT-4,并且可将O CT-4基因作为细胞多能性的一个标志;白介素6型细胞因子家族参与维持调节胚胎干细胞未分化状态。 胚胎干细胞建系的过程中要解决的问题在于体外不断增殖的过程中保持未分化的状态,但是细胞如何维持其未分化状态的机理并不清楚。研究发现主要是通过膜上的特异受体蛋白gp130来发挥作用,细胞因子受体蛋白g p130可激活JA N U S、酪氨酸激酶,JA K-ST A T、M EK/M A P K等信号途径,而JAK/ST A T3和M EK/ ERK信号途径则处于相对平衡的状态。另外,一些未知的膜结合分子也参与胚胎干细胞的增殖与分化。分离纯化及鉴定调节细胞的自我更新及分化的未知分子已成为研究的热点。 2 胚胎干细胞为基础的分化模型 胚胎干细胞要维持其未分化的状态,需要在胚胎饲养层中加入分化抑制因子。一旦改变了维持胚胎干细胞未分化状态的条件,胚胎干细胞首先形成胚胎小体,胚胎小体有外中内三胚层,继续分化可形成多种类型的细胞。在体外分化培养时,可自发形成有节律性跳动的心肌细胞,同时还形成骨骼肌、神经细胞、上皮细胞等。由于体外胚胎细胞可重演体内胚胎细胞的发育过程,并且基因的表达时相与体内的胚胎发育过程是相似的,在这一过程中加入外源的诱导分化因子并与相关的调控基因结合,可使胚胎干细胞分化为各种类型的细胞。现在已初步建立了神经细胞、肌肉细胞、上皮细胞和造血细胞等体外分化模型。 2.1 神经细胞 体外培养胚胎干细胞可模拟从未定型细胞向功能性神经元转化的过程,并且其基因的表达时相与体内的胚胎发育过程相似。在分化的早期表达N FL、N F M基因,后期则表达N eur ocan基因。维甲酸及神经生长因子可诱导胚胎干细胞定向分化为神经细胞,是常用的诱导分化物,它能上调神经元特异基因的表达,同时下调中胚层基因的表达。将神经元特异的SOX2基因转进胚胎干细胞,再经维甲酸诱导,可表达90%以上的具有神经元标志的神经细胞。可能是外源基因和维甲酸同时拮抗分化抑制因子的作用,阻碍细胞向其他的方向分化,迫使其向神经元的方向分化。维甲酸能诱导胚胎干细胞分化为C-氨基丁酸能和多巴胺能神经元,而维甲酸分别结合无血清培养基和含胎牛血清的培养基培养胚胎干细胞后发现,采用无血清培养时,几乎检测不到分化的多巴胺能神经元的存在;但在有血清培养时,却能检测到大量的多巴胺神经元。这暗示血清中的某些未知的因子和维甲酸共同起到定向诱导分化 化为特定组织细胞,将这些细胞回输体内,从而达到长期治疗的目的。干细胞的医学应用还包括体外克隆人体器官,然而这比体内移植干细胞要复杂的多。相信随着研究的不断深入,来自人体干细胞的器官应用于临床治疗已为期不远。干细胞研究与应用不仅在疾病治疗方面有着极其诱人的前景,而且将对克隆动物,转基因动物生产,发育生物学,新药物的开发与药效、毒性评估等领域产生极其重要的影响。 参考文献 1 Th omson J A,Itsk ovitz-Eldor J os eph,Shapiro S S,et al. Em bryonic s tem cell lin es d erived from human b las tocysts.S cience,1998,282:1145—1147. 2 Sh amb lott M J,Axelman J,W ang S,et al.Derivation of Plurip otent stem cells from cultured human primordial germ cell.Proc Natl Acad S ci U SA,1998,95:13726—13731. 3 Jack son K A,M i T,Goodell M A.Hematopoietic potential of s tem cells isolated from murie s keletal mus cle.Proc Natl Acad Sci USA,1999,96:14482— 14486. 4 裴雪涛.干细胞研究现状与展望.高技术通讯,2001, (6):93—95. (BH)
胚胎干细胞的归类
胚胎干细胞的归类 干细胞按分化潜能可分为全能干细胞、多能干细胞和专能干细胞三类，对于胚胎干细胞和造血干细胞各属于哪一类，不同的教材和资料说法不同。新课标人教版必修1教师教学用书P31“胚胎干细胞分裂速度快，并且有产生多种分化细胞类型的潜力，因此，它们也被称为多能干细胞。”选修3教师教学用书P73“全能干细胞是可以发育成一个完整个体的未分化细胞，如受精卵。多能干细胞是指能分化成除胎盘之外所有其它组织细胞的未分化细胞，如ES细胞（胚胎干细胞），他的分化能力仅次于受精卵。专能干细胞是指与特定器官和特定功能相关的一类干细胞，如神经干细胞、造血干细胞等。”从中不难看出，胚胎干细胞和造血干细胞分别属于多能干细胞和专能干细胞。 而苏教版教材上是这样解释的：“专能干细胞只能分化成一种类型或功能密切相关的两种类型的细胞，如上皮组织基底层的干细胞、肌肉中的成肌干细胞；多能干细胞具有分化成多种细胞或组织的潜能，但失去了发育成完整个体的能力，如造血干细胞等；全能干细胞可以分化为全身200多种细胞，如神经细胞，并进一步形成机体的所有组织、器官，如胚胎干细胞。” 再看中图版教材上的描述：“全能干细胞具有形成机体的任何组织或器官，直至形成完整个体的潜能。受精卵便是一个最初的全能干细胞，它可以分化出许多全能干细胞，如胚胎干细胞。提取这些细胞中的任意一个置于子宫内，就可以发育出一个完整的个体。多能干细胞具有分化出多种组织的潜能，但不能发育成完整的个体，如骨髓造血干细胞可以分化出至少12种血细胞。专能干细胞只能分化成某一类型的，如神经干细胞只可分化出各类神经细胞。” 从苏教版和中图版教材的内容中可以看出，胚胎干细胞是全能干细胞，造血干细胞是多能干细胞，这和人教版教师教学用书上的叙述相矛盾，和人
胚胎干细胞体外诱导分化综述
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小鼠胚胎干细胞培养实验步骤
细胞的原代培养 点击次数：540 作者：佚名发表于：2009-03-06 16:26转载请注明来自丁香园 一、原代细胞培养原理 原代细胞培养是将机体内的某组织取出，分散成单细胞，在人工条件下培养使其生存并不断生长、繁殖的方法。借助这种方法可以观察细胞的分裂繁殖、细胞的接触抑制以及细胞的衰老、死亡等生命现象。 ? 幼稚状态的组织和细胞，如：动物的胚胎、幼仔的脏器等更容易进行原代培养 ? 掌握无菌操作技术 ? 了解小鼠解剖操作技术 ? 了解原代细胞培养的一般方法与步骤 ?了解培养细胞的消化分散 ? 了解倒置显微镜的使用 二、实验材料 ? 实验动物：孕鼠或新生小鼠 ? 液体：细胞生长液（内含20%小牛血清） 0.25%胰蛋白酶 平衡盐溶液 70%乙醇 ?器材：灭菌镊子、剪刀若干把 灭菌培养皿、细胞培养瓶、小瓶、烧杯若干个 吸管若干支 酒精灯 原代细胞培养方法 三、胰酶消化法 （1）胰酶消化法操作步骤——取材 a. 用颈椎脱位法使孕鼠迅速死亡。
b. 把整个孕鼠浸入盛有75%乙醇的烧杯中数秒钟消毒，取出后放在大平皿中携入超净台。 c. 用无菌的镊子和剪子在前腿下作一腹部水平切口，用无菌镊子将皮肤扯向后腿。 d. 用另一无菌的剪刀和镊子切开腹部，取出含有胚胎的子宫，置于无菌的培养皿上。 e. 剔除胚胎周围的包膜（若胚胎较大，应剪去头、爪），将胚胎放于无菌的含有平衡盐溶液的培养皿中。 f. 漂洗胚胎，去掉平衡盐溶液。继续用平衡盐溶液漂洗胚胎直至清洗液清亮为止。 （2）胰酶消化法操作步骤——切割 a. 将部分胚胎转移至一个无菌小瓶中，用平衡盐溶液漂洗。 b. 然后用眼科手术剪刀小心地绞碎胚胎，直到成1mm3左右的小块，再用平衡盐溶液清洗，洗到组织块发白为止。 c. 静置，使组织块自然沉淀到管底，弃去上清。 （3）胰酶消化法操作步骤——消化、接种培养 a. 视组织块量加入5-6倍的0.25%胰酶液，37℃中消化20-40分钟，每隔5分钟振荡一次，或用吸管吹打一次，使细胞分离。 b. 加入3-5ml细胞生长液以终止胰酶消化作用（或加入胰酶抑制剂）。 c. 静置5-10分钟，使未分散的组织块下沉，取悬液加入到离心管中。 d. 1000rpm，离心10分钟，弃上清液。 e. 加入平衡盐溶液5ml，冲散细胞，再离心一次，弃上清液。 f. 加入细胞生长液l-2ml（视细胞量），血球计数板计数。 e. 将细胞调整到5×105/ml左右，转移至25ml细胞培养瓶中，37℃下培养。 （4）胰酶消化法操作步骤——消化、接种培养
胚胎干细胞体外定向诱导分化的研究进展
胚胎干细胞体外定向诱导分化的研究进展 （姓名：李翔单位：宁夏师范学院化学与化学工程学院11级科学教育班） 摘要：胚胎干细胞是从早期胚胎内细胞团分离培养出来的具有发育全能性或多能性的干细胞,具有多向分化潜能和自我更新的特性。胚胎干细胞可以定向诱导分化生产组织和细胞,可为细胞移植提供无免疫原性的材料,为难以治愈的疾病的细胞移植治疗提供可能。本文介绍了胚胎干细胞的诱导分化方法和应用。 关键词：胚胎干细胞;定向诱导分化;分化潜能;自我更新 胚胎干细胞(embryonic stem cell,ES 细胞)是从早期胚胎( 桑椹胚、囊胚) 或原始生殖细胞(primordial germ cell, PGCS)分离出来的能在体外永久培养的、具有多方向分化潜能和种系嵌合能力的细胞系。ES 细胞具有多向分化潜能, 可分化形成外胚层、中胚层和内胚层细胞的谱系干细胞, 再成长为不同的神经、造血、肌肉,骨骼等各种细胞基于其特性,目前普遍认为, ES细胞对体外研究动物和人胚胎的发生发育, 基因表达调控, 药物的筛选和致畸实验及作为组织细胞移植治疗, 克隆治疗和基因治疗的细胞源及产生克隆和转基因动物等领域将产生重要的影响。1998 年,T homson和Gearhart2 个研究组分别从人ICM和PGCS建立了人类ES细胞系, 在国际上引起了轰动。Science 杂志将人类ES 细胞研究成果评为1999 年世界十大科技进展之首, 美国《时代》周刊将其列为20世纪末世界十大科技成就之首, 并认为ES 细胞和人类基因组将同时成为新世纪最具发展和应用前景的领域, 由此掀起了ES细胞研究的高潮。 1体外诱导 ES 细胞的原理 在体胚胎分化过程中，组织发生和身体构造的形成具有时空顺序性和相互诱导性。在个体发育过程中，细胞分化是程序控制的有序有规律过程，程序的运行结果表现为不同发育阶段、不同组织部位的细胞表现出不同的形态、不同的生长方式和不同的生理功能。从分子水平上来看，这一结果取决于细胞在基因表达上的时空差异。这种基因表达差异除由细胞内在发育程序决定外，还受细胞外环境影响和调控，且有时这种外部控制条件或环境对形成特定细胞有着决定性作用。ES 细胞体外定向诱导分化的原理，就是选择适当的诱导剂和诱导模式，通过诱导物与细胞表面受体结合或使细胞发生轻度可逆性损伤等，使被诱导细胞按预定的细胞类型方向分化[2]，然后将这些定向分化的细胞进行分离和培养传代，从而得到人们所需要的细胞类型。 2体外诱导 ES 细胞的方法 体外诱导ES 细胞的常用方法是将ES 细胞进行悬浮培养或悬滴培养，使其形成类胚体(Embry-oid Bodies,EBs)，该结构的分化过程与体内胚胎的早期发育过程相似。首先将EBs 消化成单细胞，然后再贴壁培养，并于不同的培养阶段添加不同种类和不同浓度的化学物质、条件培养基或细胞因子等诱导条件，直接促进ES 细胞定向分化为某种特殊类型的细胞；或通过改变培养条件对某些类型的细胞分化起抑制作用，从而高效诱导目的细胞的分化。改变细胞的培养条件使ES细胞进行定向分化的基本策略有三种：一是向培养基中添加生长因子和化学诱导剂等；二是将ES 细胞与其它细胞一起进行培养；三是将细胞接种在适当的底物上，以促使细胞中某些特定基因的表达上调或下降，从而引发细胞沿着某一特定谱系进行分化。体外诱导胚胎干细胞的物质有化学试剂诱导法、细胞因
【2018新课标 高考必考知识点 教学计划 教学安排 教案设计】高二生物：胚胎分割和胚胎干细胞
二、重难点提示 重点：1. 胚胎分割的过程 2. 胚胎干细胞的特点和应用 难点：胚胎干细胞的特点和应用
【随堂练习】 1. 胚胎分割是一种现代生物技术，关于这一技术的叙述正确的是（） A. 胚胎分割可以将早期胚胎任意分割成多份 B. 胚胎分割技术可以获得同卵双胎或多胎 C. 胚胎分割技术属于有性生殖，不属于克隆 D. 胚胎分割技术可以分割任意时期的胚胎 思路分析：在胚胎分割时要将内细胞团均等分割，否则会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育，所以不能将早期胚胎任意分割成多份；胚胎分割移植可以看作无性生殖；胚胎分割一般要在桑椹胚或囊胚时期进行。 答案：B 2. 北京市某医院接生了一名婴儿，医院为他保留了脐带血，如果后来他患了胰岛素依赖型糖尿病，就可以通过脐带血中的干细胞为其治疗。关于这个实例说法正确的是（） A. 用干细胞培育出人体需要的器官来治疗疾病，需要激发细胞的所有全能性 B. 用脐带血干细胞能治疗这个孩子的所有疾病 C. 如果要移植用他的干细胞培育出的器官，需要用到细胞培养技术 D. 如果要移植用他的干细胞培养出的器官，应该长期给他使用免疫抑制药物 思路分析：用脐带血干细胞培养出人体需要的器官用来治疗疾病，不需要激发细胞的所有全能性。脐带血干细胞不能治疗所有疾病，如意外伤害、毒药伤害等。脐带血干细胞最大的优点就是自体移植不会有免疫排斥反应，因而不需要给他使用免疫抑制药物。 答案：C 例题1 利用胚胎干细胞治疗肝衰竭，实现此过程的最重要原因是（） A. 细胞生长 B. 细胞特化 C. 细胞分化 D. 细胞增殖 思路分析：胚胎干细胞具有发育的全能性，可以被诱导分化形成新的组织细胞，移植胚胎干细胞可使坏死或退化的部位得以修复并恢复正常功能，因此利用胚胎干细胞治疗肝衰竭主要是利用其分化特性而实现的。 答案：C 例题2 如图为经过体外受精和胚胎分割移植培育优质奶牛的过程，请回答下列问题： （1）A细胞是____________，在进行体外受精前要对精子进行____________处理。 （2）进行胚胎分割时，应选择发育到____________时期的胚胎进行操作。 （3）②指的是____________。 （4）通过胚胎分割产生的两个或多个个体具有相同遗传性状的根本原因是
胚胎干细胞的定向诱导分化及应用前景
龙源期刊网 https://www.wendangku.net/doc/214576058.html, 胚胎干细胞的定向诱导分化及应用前景 作者：王士珍李雪甫陈培 来源：《科技视界》2012年第23期 【摘要】胚胎干细胞（embryonic stem cell, ES细胞)主要来自于胚胎发育早期囊胚中内细胞群(inner cell mass, ICM), 具有无限增殖、自我更新和多向分化的特性。理论上可以诱导分化为机体中200多种细胞，可作为细胞移植、组织替代, 甚至器官克隆的细胞供体，为将来治疗人类诸多难治性疾病提供细胞来源。本文简述了胚胎干细胞的诱导分化方法、定向分化的一些细胞种类以及应用前景。 【关键词】胚胎干细胞；诱导；分化 ES细胞是由囊胚的内细胞群或胎儿的原始生殖细胞(Primordial germ cells，PGCs)经体外抑制分化培养而获得的一种具有多向分化潜能的细胞。英国剑桥大学的Evans等[1]于1981年首次建立了小鼠胚胎干细胞系。Thomson等[2]于1998年利用临床上体外受精的胚胎，采用免疫法分离出内细胞群，首次成功分离出人胚胎干细胞系。同年，Sham blott等[2]以STO作为饲养层首次建立了人胚胎生殖细胞(hEGC)系。一般情况下，可将胚胎干细胞和胚胎生殖细胞统称 为胚胎干细胞。饲养层或白血病抑制因子（LIF）是ES细胞体外培养过程中保持未分化状态的必要条件。当培养条件有轻微改变时，例如在培养液中添加某些诱导分化因子（维甲酸RA、DMSO等），ES细胞就会发生分化；另外，如果把脱离饲养层的ES细胞进行悬浮培养，会发育成大小不一的拟胚体（embryoid boby, EB）,然后可诱导EB向不同类型细胞分化。至今，已从ES细胞诱导分化出心肌细胞、骨细胞、软骨细胞、肝细胞、造血细胞、脂肪细胞、胰岛素细胞、神经细胞、内皮细胞等。这些诱导后的细胞有望为器官移植、损伤器官的修复提供原材料，具有十分广阔的临床应用前景。所以，近年来有关胚胎干细胞的定向分化研究已成为全世界研究的热点。 1诱导ES细胞定向分化的方法 目前，通常针对人们设想要得到的终末靶细胞，而采用不同的诱导分化方法，使ES细胞最终定向分化为目的细胞。最常用的诱导方法一般包括以下四种：化学试剂诱导法、细胞因子诱导法、共培养诱导法以及转基因诱导法等。 1.1化学试剂诱导法 维甲酸（retinoic acid，RA）是体内维生素A的代谢中间产物，主要影响骨的生长和促进上皮细胞增生、分化、角质溶解等代谢作用。Schuldiner等[3]用一定浓度的RA（10-6M）诱导人ES细胞向神经细胞分化。实验证实：产生的神经细胞比未用RA处理的对照组增加了22%。目前，RA诱导ES细胞分化为神经细胞的机制还没有完全弄清楚。一般认为RA进入细胞后，最先与细胞质中维甲酸结合蛋白 (cellular RA binding protein，CRABP)形成复合物，然
胚胎干细胞体外培养.
胚胎干细胞体外培养 (一)胚胎干细胞的来源 目前胚胎干细胞的主要来源有：①囊胚的ICM及受精卵发育至桑葚胚之前的早期胚胎细胞；②从胚胎生殖嵴及肠系膜中分离原始生殖细胞PGCs后培养建系的胚胎生殖细胞(embryonic germ cells，EG细胞)，也具有ESCs的特性，可以分化为各种类型的成熟细胞；③体细胞核转移(somatic cell nuclear transplantation，SCNT)至去核卵母细胞后培育出来的全能细胞。其中囊胚的ICM最为常用。 (二)胚胎干细胞的分离 1.分离获取ESCs的时间：以既保证ESCs的全能性又要有足够的细胞数量为原则来确定ESCs分离获取的最佳时间。以ICM为ESCs来源时：小鼠取3～5天囊胚；猪取9～10天囊胚；羊取7～8天囊胚；牛取6～7天桑葚胚或早期囊胚；人取7～10天囊胚。以PGCs取ES细胞时：小鼠取1 2.5天胎儿生殖嵴；大鼠可取10.5天尿囊、中胚层组织块、12.5天背肠系膜或1 3.5～1 4.5天生殖嵴；牛取29～35天胎儿生殖嵴；人取35～63天的生殖嵴。 2.分离获取ESCs的方法：从PGCs分离ESCs的方法常为机械剪切与消化相结合法，即把采取的胚胎组织充分剪碎，采用EDTA、EDTA/胰酶消化。 从囊胚分离ICM的方法主要有三种： (1)免疫外科学方法：体外培养的小鼠胚泡去除透明带后，经兔抗JCR小鼠脾脏细胞抗血清(抗H-26)作用30分钟，移至1∶6稀释的新鲜豚鼠血清中作用30分钟，Hank’s液冲洗，此时胚泡的滋养外胚层呈空泡状，用眼科手术刀挑去死了的滋养层细胞，留存ICM 细胞用于培养。这种方法利用囊胚腔对抗体的不通透性，通过抗体、补体结合对细胞的毒性杀伤作用，去除滋养层细胞，保留ICM细胞进行培养。 (2)组织培养法：在小鼠受精2.5天后切除卵巢，给予外源激素，使胚胎继续发育，但延缓着床，4～6天后，由子宫冲取胚泡进行培养。结果滋养层细胞生长并推开饲养层细胞，在培养皿底壁上铺展；而ICM细胞增殖，垂直向上生长，形成卵圆柱状结构，在显微镜下用细玻璃针挑出这种柱状结构，消化传代。Evans和Kaufman采用这种方法第一个建立了小鼠ESCs系。 (3)显微外科学方法：小鼠受精后3～4天，由子宫冲取胚泡，利用显微操作系统直接从胚泡中吸出ICM细胞进行培养。 由于免疫外科学方法需要特殊的试剂去除透明带和滋养层，易对内细胞群造成损伤，而显微外科学方法需要专门的仪器设备，且对人员的技术水平要求较高，均难以推广应用。组织培养法将胚泡接种在饲养层上，模拟体内胚泡的着床，更接近自然发育过程，内细胞群增殖旺盛，较易获得胚胎干细胞样集落。 (三)胚胎干细胞的培养和建系 ESCs的分离培养和建系是其得以应用的前提。ESCs建系的原理是：将分离获取的ICM 或PGCs与饲养层共同培养，使之增殖而又保持其未分化状态，这样代代相传从而使ESCs
胚胎干细胞的定向诱导分化及应用前景
胚胎干细胞的定向诱导分化及应用前景 【摘要】胚胎干细胞（embryonic stem cell, ES细胞)主要来自于胚胎发育早期囊胚中内细胞群(inner cell mass, ICM), 具有无限增殖、自我更新和多向分化的特性。理论上可以诱导分化为机体中200多种细胞，可作为细胞移植、组织替代, 甚至器官克隆的细胞供体，为将来治疗人类诸多难治性疾病提供细胞来源。本文简述了胚胎干细胞的诱导分化方法、定向分化的一些细胞种类以及应用前景。 【关键词】胚胎干细胞；诱导；分化 ES细胞是由囊胚的内细胞群或胎儿的原始生殖细胞(Primordial germ cells，PGCs)经体外抑制分化培养而获得的一种具有多向分化潜能的细胞。英国剑桥大学的Evans等[1]于1981年首次建立了小鼠胚胎干细胞系。Thomson等[2]于1998年利用临床上体外受精的胚胎，采用免疫法分离出内细胞群，首次成功分离出人胚胎干细胞系。同年，Sham blott等[2]以STO作为饲养层首次建立了人胚胎生殖细胞(hEGC)系。一般情况下，可将胚胎干细胞和胚胎生殖细胞统称为胚胎干细胞。饲养层或白血病抑制因子（LIF）是ES细胞体外培养过程中保持未分化状态的必要条件。当培养条件有轻微改变时，例如在培养液中添加某些诱导分化因子（维甲酸RA、DMSO等），ES细胞就会发生分化；另外，如果把脱离饲养层的ES细胞进行悬浮培养，会发育成大小不一的拟胚体（embryoid boby, EB）,然后可诱导EB向不同类型细胞分化。至今，已从ES细胞诱导分化出心肌细胞、骨细胞、软骨细胞、肝细胞、造血细胞、脂肪细胞、胰岛素细胞、神经细胞、内皮细胞等。这些诱导后的细胞有望为器官移植、损伤器官的修复提供原材料，具有十分广阔的临床应用前景。所以，近年来有关胚胎干细胞的定向分化研究已成为全世界研究的热点。 1诱导ES细胞定向分化的方法 目前，通常针对人们设想要得到的终末靶细胞，而采用不同的诱导分化方法，使ES细胞最终定向分化为目的细胞。最常用的诱导方法一般包括以下四种：化学试剂诱导法、细胞因子诱导法、共培养诱导法以及转基因诱导法等。 1.1化学试剂诱导法 维甲酸（retinoic acid，RA）是体内维生素A的代谢中间产物，主要影响骨的生长和促进上皮细胞增生、分化、角质溶解等代谢作用。Schuldiner等[3]用一定浓度的RA（10-6M）诱导人ES细胞向神经细胞分化。实验证实：产生的神经细胞比未用RA处理的对照组增加了22%。目前，RA诱导ES细胞分化为神经细胞的机制还没有完全弄清楚。一般认为RA进入细胞后，最先与细胞质中维甲酸结合蛋白(cellular RA binding protein，CRABP)形成复合物，然后复合物进入细胞核内，与染色质上的受体结合，从而调控一系列基因的表达，使细胞的表型发生转变。二甲基亚砜（DMSO）是一种含硫的有机化合物，不仅能用于细胞的常规冻存，而且还是一种常用的细胞分化诱导剂，能够诱导ES细胞分化为骨骼肌细胞、心肌细胞等，其作用机制主要是影响c-myc基因表达，降低细胞的内源性聚腺苷二磷酸核苷表达水平。也有研究证明，DMSO能使细胞内储存的钙释放出来，而细胞内钙离子浓度升高在诱导细胞分化中可能起着重要作用。除了RA、DMSO外，还有β-磷酸甘油、维生素C(VC)、地塞米松、维生素K3(VK3)以及2，5-羟基维生素D3等化学试剂，也能诱导ES细胞定向分化为特定类型细
胚胎干细胞
1. 干细胞(stem cell)： 干细胞是一类具有自我更新和分化潜能的细胞。 2.干细胞分类 (1)胚胎干细胞：指胚胎早期的干细胞。这类干细胞分化潜能宽，具有分化为机体任何组织细胞的能力。如囊胚期内细胞团的细胞。 (2)成体干细胞：指成体各组织器官中的干细胞，成体干细胞具有自我更新能力，但分化潜能窄，只能分化为相应(或相邻)组织器官组成的细胞。如神经干细胞，表皮干细胞。 第一节干细胞生物学 1. 组织自体稳定性： 特定组织通过使自身细胞死亡和增生的方式保持组织细胞数量动态平衡的特征称组织自稳定性。 2. 干细胞是个体发育和组织再生的基础。 一、干细胞的形态和生化特征 1．干细胞的形态特征 ①干细胞形态共性：细胞呈圆形或卵圆形，体积小，核质比大，增殖力强。 ②干细胞的固定组织位置：有的干细胞有固定存在部位与方式。如表皮干细胞与其周围的子细胞形成增殖结构单元。但许多组织的干细胞没有这种分布特点。 2．干细胞的生化特性 ①端粒酶活性高：如造血干细胞具癌细胞的端粒酶活性，增殖能力强。随着增殖与分化，端粒酶活性下降。 ②蛋白标志分子：不同干细胞有各异的蛋白质标志分子，可作为确定干细胞位置、分离提纯干细胞的标志。如：巢素蛋白—神经干细胞；角蛋白15—表皮干细胞。 二、干细胞的增殖特征 （一）增殖缓慢性 1．干细胞增殖速度慢：细胞动力学研究表明，干细胞的增殖速度较慢，组织中快速分裂的细胞是过渡放大细胞。 如小肠干细胞的分裂速度(Tc=11小时)比过渡放大细胞(Tc≥24小时)慢一倍。 2．过渡放大细胞： 过渡放大细胞是介于干细胞和分化细胞之间的过渡细胞，过渡放大细胞经若干次分裂产生分化细胞。 通过这种方式，机体可用较少干细胞获得较多分化细胞。 3．干细胞增殖缓慢的意义： (1)利于干细胞对外界信号作出反应，以决定细胞的发展方向—增殖或分化。 (2)减少基因突变的危险。增殖缓慢使干细胞有时间发现并纠正处于增殖周期过程中的错误。（二）干细胞的自稳定性 1．自稳定性： 自稳定性是干细胞的基本特征之一。指干细胞可在个体生命过程中自我更新并维持其自身数目恒定。 干细胞的自稳定性是区别肿瘤细胞的本质特征。 干细胞通过其特有的分裂方式维持自稳定性。 2．干细胞的分裂方式 ①干细胞有对称与不对称两种分裂方式。 不对称分裂的结果使两个子细胞一个成为功能专一的分化细胞；另一个保持干细胞的特征。 3. 不对称分裂发生原因：
骨髓间充质干细胞体外诱导分化与标记(一)
骨髓间充质干细胞体外诱导分化与标记(一) 作者：吴晓林,李冬民,马德茂,张晓田,黄石,宋天保 【关键词】骨髓 【Abstract】AIM:Tostudythedifferentiationcharacteristicsandtheoptimaldosageandtimingforbromodeoxyuridi ne(Brdu)labelingofratbonemarrowderivedmesenchymalstemcells(MSCs)invitro.METHODS:Therat marrowstemcellsisolatedbyusingPercoll(1.073kg/L)wereculturedandproliferated.Thethirdpassage cellswereinducedwithdexamethasome,βglycerophosphate,ascorbicacid2phosphate,IGF1andinsuli n.Onday21,thecellswereanalyzedbyimmunohistochemistryfortypeⅠcollagenandbyhistochemistry foralkalinephosphatase(AKP).ThepurifiedMSCswereincubatedwithBrduatdifferentconcentrations( 5,10and15μmol/L)fordifferenttimeperiods(12，24，48，72and96h),followedbyimmunohistochemistryforBrdutoidentifytheoptimalBrduconcentrationandi ncubationtimeperiod.RESULTS:Afterincubationfor21dforinduceddifferentiationintoosteoblasts,ty peⅠcollagenandAKPwerepositivelyexpressed.Theincubationwith10μmol/LBrdufor72hachievedov er98%ofthelabelingratewithoutproducingobviouscelldamages.CONCLUSION:MSCscanbeinducedt odifferentiateintoosteoblastsundercertainconditionsinvitro.TheoptimalBrdulabelingconcentration andtimeperiodare10μmol/Land72h,respectively. 【Keywords】MSCs;induceddifferentiation;osteoblast;Brdu 【摘要】目的：探讨骨髓间充质干细胞（MSCs）在体外的诱导分化及5溴脱氧尿嘧啶核苷(Brdu)标记MSCs的可行性.方法：利用密度为1.073kg/L的percoll分离骨髓的单个核细胞，体外培养与扩增MSCs；取生长良好的第3代细胞，用成骨细胞分化培养液培养21d，Ⅰ型胶原免疫组化染色和碱性磷酸酶（AKP）组化染色；分别以浓度为5，10和15μmol/L的Brdu溶液标记MSCs，孵育12，24，48，72和96h后免疫组化检测Brdu，确定最佳标记量和最佳标记时间.结果：诱导分化第21日,AKP染色呈强阳色,Ⅰ型胶原免疫染色呈阳性.10μmol/LBrdu 标记MSCs的效果最好，随着孵育时间的延长，Brdu标记率逐渐增高，标记72h后标记率在90%以上.结论：MSCs在体外一定条件下可定向诱导分化为成骨细胞，用Brdu标记MSCs的最佳浓度为10μmol/L，最佳时间是72h. 【关键词】骨髓间充质干细胞；诱导分化；成骨细胞；5溴脱氧尿嘧啶核苷 0引言 骨髓间充质干细胞(mesenchymalstemcells，MSCs)是一类具有多向分化潜能的组织干细胞.因MSCs取材方便、对机体的损伤小、具有较强的传代增殖能力和免疫耐受性等特点而受到越来越多的关注.本实验的目的是利用MSCs具有分化潜能的特点，在体外诱导该细胞定向分化为成骨细胞.并用Brdu标记连续传代的MSCs，观察最佳标记时间及标记剂量，从而为追踪Brdu标记的MSCs移植入体内后的存活、生长及分化奠定基础. 1材料和方法 1.1材料健康雄性SD大鼠，体质量55～70g.由西安交通大学医学院实验动物中心提供. 1.2方法 1.2.1大鼠骨髓MSCs的体外分离培养将大鼠引颈处死后置于750mL/L乙醇浸泡约5min，无菌条件下分离出大鼠的股骨和胫骨.用PBS冲洗出骨髓细胞，经5mL针管反复吹打制成单细胞悬液，用200目的不锈钢网过滤，收集滤液.在密度为1.073kg/L的percoll（Phamacia）分离液上缓慢加入收集的滤液，2500r/min离心20min，收集滤液与分离液之间的白膜层细胞，用DMEM（Gibco）洗涤两次，1000r/min离心5min.用加有100mL/L胎牛血清（杭州四季青公司）的DMEM重悬细胞，1×108个/L种于两个直径为6cm的培养皿中培养，2d后更换培养液，加入完全培养基.并将吸出的旧培养液分别移入另两个平皿中继续培养，再过2d更换
胚胎干细胞发育分化的表观遗传学调控机制研究概述
胚胎干细胞发育分化的表观遗传学调控机制研究概述 摘要：ESC多能性的维持与分化系统提供了一个描述哺乳动物发育进程的理想模型，胚胎干细胞具有非常重要的理论研究意义和临床应用前景。以胚胎干细胞为模型，研究有关干细胞分化的表观遗传调控已成为新的研究热点。在广泛文献调研的基础上，本文重点介绍DNA甲基化和组蛋白修饰这两个热点研究领域的前沿进展，从而探讨ESC细胞多能性的维持与分化的分子机理，为进一步研究提供参考资料。 关键词：ESC；发育分化；表观遗传学；DNA甲基化；组蛋白修饰Study on epigenetic regulation in differentiation of embryonic stem cells Abstact:Progression from stem cells into different differentiated progeny requires long-lastingchanges in gene expression. Emerging evidences suggest that embryonic stem /progenitor cells are excellent candidates for exploring stem cells differentiation mechanism involving the action of a unique epigenetic program.The review focuses on dynamic epigenetic regulation of DNA methylation, histone modification in embryonic stem cell differentiation and also highlights a general role of epigenetic changes in stem cell differentiation. Key words: embryonic stem cell,development and differentiation; epigenetic;DNA methylation, histone modification 胚胎干细胞(embryonic stem cell, ESC)是从早期囊胚的内细胞团(inner cell mass, ICM)分离出来的一种多能细胞系；它能在体外长期不断自我更新，并保持多向分化潜能，可以分化为内、中、外3个胚层的几乎所有类型细，其种系传递特性一直是遗传学、胚胎学、细胞生物学和发育生物学非常关注的研究对象之一［1］。ESC位于个体发育的顶端，在正常的发育过程中其多样性是暂时的，随着胚胎发育的进行，其多能性逐渐丧失而分化成各种类型的胚胎组织。因此ESC 多能性的维持与分化系统提供了一个描述哺乳动物发育进程的理想模型［2,8］。 表观遗传学是研究在基因型不发生改变的情况下产生可遗传基因表达改变的学科。这种改变是细胞内遗传信息以外的其他可遗传物质发生的改变，且这种改变在发育和细胞增殖过程中能稳定传递［5］。随着表观遗传学的飞速发展，人们已经认识到表观遗传调控在发育分化中起着重要的作用［4］（图1）。例如组蛋白
干细胞定向分化
影响胚胎干细胞定向分化的因子包括转录因子、细 胞因子以及化学诱导剂的体外诱导，同时也包括通过共 培养和表观遗传修饰进行的诱导[27]。这其中对于细胞因子领域研究较多。最新研究表明，Jumonji能够通过调节Polycomb抑制复合物2(PRC2)的功能，从而维持胚胎干细 胞自我更新和分化间的平衡，一旦Jumonji缺失，便会抑 制胚胎干细胞的分化[28,29]。而对于PRC对胚胎干细胞分化的调节机制，研究人员发现PRC复合体的重要成分Ezh2是 通过抑制Ink4A-Ink4B位点，从而调节细胞的分化率[30]。此外，还有研究发现，Chd1基因能够通过控制核染色质 的开放从而调节胚胎干细胞的分化[31]。美国、加拿大和英国的科研 人员在2008年发现了一种“干细胞自我维持稳态”，这 种理论与现行的主流观点相反，认为胚胎干细胞的增殖 和多能性并不依赖于外界刺激，而是自身固有一套自我 更新和分化的程序[32] 目前，大部分关于胚胎干细胞的研究均以小鼠作为 研究对象，因此，对于胚胎干细胞定向分化的研究所得 到的有效诱导因子大部分是针对小鼠的。然而，研究发现，用于诱导小鼠胚胎干细胞定向分化的因子对于诱导 人类胚胎干细胞向特定细胞的分化并不是都有效，比如 在人类胚胎干细胞中，苯丙酸诺龙(activin-A)和转化生长
因子(transforming growth factor，TGF)只能诱导中胚层的 形成，视黄酸(retinoic acid，RA)、表皮生长因子(epidermal growth factor，EGF)、骨形成蛋白4(bone morphogenetic protein，BMP-4)和碱性成纤维细胞生长因子(basic fibroblast growth factor，bFGF)促使细胞向外胚层和中胚 层分化，然而神经生长因子(nerve growth factor，NGF)和肝细胞生长因子(hepatocyte growth factor，HGF)促使人类 ESC向三个胚层的细胞分化，BMP-4还能诱导人类ESC发 育为滋养层的细胞[33] 间充质干细胞最初是从骨髓中分离获得，随着研究 的不断深入，目前从脂肪组织、骨外膜、滑膜、骨骼 肌、表皮、血液、骨小梁、人脐带、肺、牙髓、牙周膜 等组织中均能够分离获得间充质干细胞。骨髓间充质干 细胞具备易于分离、培养、扩增和纯化，多次传代扩增 后仍具有干细胞特性，不存在免疫排斥，体外基因转染 率高并能稳定高效表达外源基因等优点，因此骨髓间充 质干细胞成为近年干细胞研究的热点。 自从2001年首次成功分离脂肪来源间充质干细胞以 来，由于其不仅与骨髓间充质干细胞的生物学特性相
小鼠胚胎干细胞培养实验步骤 一般培养-保持胚胎干细胞处于未分化 ...
小鼠胚胎干细胞培养实验步骤 一般培养-保持胚胎干细胞处于未分化状态 培养基 细胞复苏 冻存细胞 明胶包被 细胞传代 体外分化 培养基 包被有多聚鸟氨酸/纤维结合蛋白的培养板（使用或不使用盖玻片） 体外分化方法 注：以下培养针对于小鼠的R1胚胎干细胞系，其它胚胎干细胞的培养可以参考。不过人的胚胎干细胞培养不可以采用下面的protocol，需要用专用的protocol 和培养基。 一般培养--维持ES细胞处于未分化状态 ES细胞培养用含有LIF（白血病抑制因子）和Feed细胞的培养基（高糖）来阻止细胞的分化。为细胞提供包被有0.1％明胶的平板作为粘附细胞的基质。建议每2－3天从达到80％－90％融合的平板按1：8的比率传代细胞一次，细胞传代以后，在将细胞接种在0.1％明胶包被的培养皿之前，通过预先将细胞接种在没有经过包被的组织培养板2个小时，使分化细胞粘附，从而将分化和未分化细胞分开。将细胞全程置于37℃，5％CO2，100％湿度条件下培养。如果在Feed 细胞，那么就需要采用MMC进行处理，抑制Feed细胞增殖，但仍然能保持其分泌LIF因子的活性。下文中暂不提及Feed细胞。Feed细胞可以来源于STO细胞或原代胚胎成纤维细胞。 培养基 ES: 配制一20×不含DMEM，HS，LIF的溶液（该溶液也能用于EB培养基--见下文）。分装在50ml 离心管中，（稀释为2×，每管42ml），贮存在-20℃。通过将21ml 该溶液，HS和LIF加入450ml DMEM中制备培养基，0.22 μm滤膜过滤。贮存于4℃，时间不要超过2周。 贮存液 DMEM(高糖) 马血清（HS） L-谷氨酰胺（200mM） MEM NEAA（10mM） HEPES（1M） β-巯基乙醇（55Mm） PEST LIF
胚胎干细胞自我更新的信号转导途径和体外培养系统的研究
胚胎干细胞自我更新的信号转导途径和 体外培养系统的研究进展 朱江 汪燕 刁永书 【摘 要】 目的 综述近年来有关胚胎干细胞(em b ryon ic stem cell,ESC)自我更新相关的信号转导途径及体外培养系统的研究进展。 方法 广泛查阅近年有关ESC自我更新相关的信号转导途径及体外培养研究的文献,并进行综述。 结果 阐明有关ESC体外自我更新和多向分化潜能的分子机制,有助于改善ESC体外培养系统条件,是ESC成功应用于临床的基础。 结论 有关ESC实现自我更新及多向分化潜能的分子信号尚需更多研究,ESC培养体系有待于进一步完善和发展。 【关键词】 胚胎干细胞 自我更新 信号转导 培养系统 中图分类号:R318.04 R321.1 文献标识码:A SEL F-RENE W AL SIGNAL ING PATH W AY AND CUL TURE S Y STE M IN V ITR O OF E M BR YON I C STE M CELL S ZH U J iang,W A N G Y an,D IA O Y ong shu.Cancer Cen ter of W est Ch ina H osp ita l,Cen ter of R ep rod uctive M ed icine, W est Ch ina S econd U n iversity H osp ita l,S ichuan U n iversity,Cheng d u S ichuan,610041,P.R.Ch ina.E2m a il:z huj iang1 @m edm a il.co https://www.wendangku.net/doc/214576058.html, Corresp ond ing au thor:ZH U J iang,E2m a il:z huj iang1@m edm a il.co https://www.wendangku.net/doc/214576058.html, 【Abstract】 Objective To review the latest developm en t of the research on the self2renw al signaling pathw ay and cu ltu re system in v itro of the em b ryon ic stem cells(ESC s). M ethods T he recen t articles abou t the self2renew al signaling pathw ay and cu ltu re system in v itro of the ESC s w ere ex ten sively review ed. Results U nderstanding of the mo lecu lar m echan is m of the self2renew al in v itro and p lu ri po tency of the ESC s w as con sidered i m po rtan t fo r develop ing i m p roved m ethods of deriving,cu ltu ring and differen tiating these cells in to the cells that cou ld be successfu lly u sed in the clin ical p ractice. Conclusion A fu rther research is needed to elucidate the self2renew al signaling pathw ay and the p lu ri po tency of the ESC s and the cu ltu re system in v itro fo r the hum an ESC s rem ain s to be fu rther i m p roved and developed. 【Key words】 Em b ryon ic stem cells Self2renew al Signaling pathw ay Cu ltu re system 胚胎干细胞(em b ryon ic stem cell,ESC)主要来自囊胚内细胞团或从胎儿生殖嵴分离得到的原生殖细胞以及体细胞核,转移至去核卵母细胞后培育出来,具有两个最显著的特征:自我更新和多向分化潜能。ESC 不但成为研究早期胚胎发生、细胞组织分化、基因表达调控等发育生物学事件的一个理想模型,更重要的是人ESC(hum an ESC,hESC)可为临床上细胞移植、组织替代和器官克隆提供新的细胞来源,为多种难治性疾病的治疗带来希望。目前,从胚胎或成人组织(器官)分离培养功能细胞在技术上已经十分成熟,制约临床应用的主要因素——体外大规模扩增技术在成体干细胞也部分得到解决[1],已有不少临床应用的报道,如自体骨髓间充质干细胞促进缺血肢体重建血循环在临床上有获得成功的报道[2,3]。由于ESC具有分 作者单位:四川大学华西医院肿瘤中心(成都,610041) 通讯作者:朱江,主治医师,研究方向:肿瘤干细胞,E2m ail: zhujiang1@m edm https://www.wendangku.net/doc/214576058.html, 化全能性,较成体干细胞具有更广阔的临床应用前景,保持ESC体外无限增殖不分化状态是其临床应用的前提条件。研究表明,ESC的自我更新同时受到细胞生长环境和内源性调节因子的控制。近年来ESC自我更新机制和定向分化条件的研究是干细胞研究的热点,也是ESC得以临床广泛应用的前提。现就ESC自我更新相关的信号转导途径及体外培养系统作一综述。 1 ESC自我更新相关的信号转导途径 很多研究表明,多条信号转导通路和多种转录调节因子均参与ESC体内外自我更新及不分化状态的维持,阐述如下。 1.1 白血病抑制因子(leukem ia inh ib ito r facto r, L IF)2L IF受体(L IF recep to r,L IFR)2细胞因子亚单位(glycop ro tein130,gp130)2蛋白酪氨酸激酶(janu s k inase,JA K)2信号传导子及转录激活子3(signal tran sducer and activato r of tran scri p ti on3,STA T3)途径