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造血细胞工程--一个新兴的研究与应用领域
近年来,造血细胞分选技术、造血生长因子的发现与克隆、各种ex vivo操作技术的建立与完善,使得造血细胞在数量、性能和功能方面的改造更易于操作与应用,从而产生了一个新兴的研究与应用领域,即造血细胞工程.造血细胞工程是利用造血干/ 祖细胞的高度增殖能力和多向分化潜能,通过细胞工程的技术,在体外模拟或部分模拟体内的造血过程(包括基质细胞的支持和造血生长因子的调控等),对分离纯化的造血干/ 祖细胞进行体外扩增、定向诱导分化、功能激活与调控、目的基因转染等,从而在短时间内大量扩增早期造血祖细胞及各阶段的造血前体细胞,以及定向诱导扩增大量的红细胞、粒/ 巨噬细胞、巨核细胞/ 血小板、树突状细胞( Dendritic cells,DC)、NK细胞、T/ B淋巴细胞等功能血细胞和免疫活性细胞,并可对部分细胞的功能进行激活和调控,对缺陷性基因进行靶向性转染,终将造血细胞治疗更广泛和有效地应用于干细胞移植、生物免疫治疗、造血支持治疗和基因治疗等领域.
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帕金森病细胞治疗的种子细胞来源、移植途径和作用机制
帕金森病是第二常见的神经变性疾病,其特征性病理改变为中脑黑质多巴胺能神经元丢失,迄今为止α-突触核蛋白(α-Syn)相关研究较多,而且α-Syn亦涉及帕金森病发病机理. 关于帕金森病细胞移植方面已经取得较大进展,极具临床应用前景. 目前面临的主要问题有种子细胞来源(含伦理问题)、定向诱导分化、具体作用机制、移植途径、移植免疫排斥反应、成瘤性等. 现就其中关键的种子细胞来源、移植途径和作用机制三方面研究进展简要总结如下.
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我国肝脏相关干细胞的研究现状
2004年我国在肝干细胞研究方面获得的成果颇丰,分别在干细胞的分离富集、细胞因子调控、体内外定向诱导分化、细胞鉴定以及细胞移植等方面均取得了较大进展.有数项政府基金资助的研究项目结题并进行了报道.综观这些研究报告,虽然还处于基础研究阶段,但其先进性并不逊色于国外,已向临床治疗肝病的研究迈出了坚实的一步.在2004年3月11日的
报道"胚胎国家"(an embryonic nation)一文中详细介绍和较高地评价了中国的干细胞研究情况,认为在西方国家对该方面研究还很敏感的情况下,中国"对胚胎技术相对宽松的条件使其有可能成为该领域的世界领头人".我国的干细胞研究成为能与国际上起点相近不多的科研项目.当然,与国际上的总体研究水平相比,和其它领域一样也存在着研究机构散、深度和系统性差的问题.因此缺乏说服力,这也是很少能被国外文献所引用的一个主要原因.现就我国在肝干细胞方面的研究状况,参考近几年国内有关肝干细胞研究报告作一简述. -
干细胞分化为胰岛样细胞的研究现状与展望
糖尿病的治疗以口服药物和注射胰岛素为主,尤其是1型糖尿病,胰岛素替代治疗作为首选方法.但长期注射胰岛素带来的不便成为困扰医生和患者的重要问题.目前,学者们已开始关注经胰岛移植恢复患者体内代谢紊乱的方法,但因组织来源匮缺,制约了胰岛移植研究的开展,因此寻找合适的胰岛移植物的研究便成为了当务之急.随着分子、细胞和发育生物学技术的进展,增加了干细胞定向诱导分化成胰岛细胞的可能性,现就于细胞分化为胰岛细胞作一综述.
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脊髓损伤修复的研究进展
脊髓损伤(Spinal Cord Injury,SCI)是骨科领域的常见创伤,其年发生率为20～40/100万.SCI的修复主要面临两大难点:一方面是如何预防SCI引起的脊髓细胞的死亡,以及如何替代已死亡的脊髓细胞;另一方面是如何抑制损伤局部疤痕形成,创造适合神经再生的微环境,促进诱导神经生长[1].随着基因工程的问世[2],应用基因转移技术治疗SCI的研究取得了许多进展,特别是近年对神经干细胞研究的不断深入[3,4],通过分离,定向诱导分化的神经干细胞移植替代损伤引起的死亡的脊髓细胞成为可能,以下就目前国内外对SCI修复的研究现状作一简要概述.
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组织工程技术应用面临的问题
1组织工程技术的产生背景工程化人体组织是科学发展的必然,在修复人体组织缺失的工作中,早期应用自体组织、异体组织及合成材料(如从人工心脏和瓣膜到髋关节假体和乳腺植入物).随细胞生物学、分子生物学、信息学、计算机科学的进展,已能对细胞在体外进行定向诱导分化为具有特定功能的特定细胞,生物支架材料的制备由强调细胞生长所需微环境向仿真整体结构过度,CAD/CAM将成为材料制备业的趋势.
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兔骨髓间充质干细胞向神经元的诱导分化
目的:探讨兔骨髓间充质干细胞(bone marrow mesenchymal stem cells,BM-MSCs)向神经元定向诱导分化及分化前后体外培养的条件.方法:无菌条件下收集兔股骨骨髓,用相对密度为1.077的淋巴细胞分离液分离出白膜层细胞群,贴壁法筛检其中的MSCs,用DMEM-H条件培养基进行原代及传代培养.分别取5和10代的MSCs向神经元定向诱导.诱导后更换为神经培养基继续培养,并在1～20 d用免疫细胞化学方法检测分化细胞的特异性表面标志.结果:兔骨髓MSCs在DMEM-H条件培养基中建立高纯度的细胞培养,能够稳定地连续传代达10代以上.不同代数的MSCs诱导后均表达巢蛋白(nestin)和神经特异性烯醇化酶(neuron-specificenolase,NSE).诱导后NSCs在神经培养基中继续存活20 d以上,但未见扩增.结论:兔骨髓MSCs能够诱导表达神经元特异性标志,且诱导前后的MSCs均可在体外培养条件下存活.
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创伤性脑损伤后内源性神经干细胞的变化及作用
神经外科疾病中创伤性脑损伤发病率居高不下,其高死亡率、高致残率一直是临床上的难题.随着近20年来国内外对神经系统更深层次的研究,尤其是神经干细胞的发现,让人们对解决这一难题有了新的希望.目前对于创伤后脑损伤应用神经干细胞作为治疗措施的基础研究及临床试验主要有两方面:①体外干细胞分离培养增殖后和(或)定向诱导分化后移植;②采取措施促进内源性神经干细胞的增殖、迁移及诱导其定向分化.与外源性神经干细胞相比,内源性神经干细胞具有无免疫源性、无伦理学障碍、可自我更新、多潜能分化、成瘤性低等优点.本文就近年来关于创伤性脑损伤后内源性神经干细胞增殖、迁移和分化的研究现状进行综述.由此加深对原有疾病内在机制的认识,同时也为干细胞的综合治疗提供新的依据.
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胚胎干细胞移植治疗帕金森病研究进展
1 帕金森病的研究治疗现状帕金森病(Parkinson's disease,PD)是中老年常见的中枢神经系统神经变性性疾病,65岁以上的发病率约为1%.其主要病理改变为中脑黑质多巴胺神经元进行性变性坏死,产生特征性的神经化学改变:状体多巴胺含量减少.作为神经递质,多巴胺介导黑质纹状体通路到纹状体尾壳核的信号传导.多巴胺缺乏致使锥体外系功能失常,从而产生静止性震颤,肌强直,运动障碍等临床症候群.目前帕金森病的治疗方法主要有药物治疗、外科手术治疗、细胞移植治疗及基因治疗等.左旋多巴胺等药物治疗取得了一定的疗效,但长期应用疗效下降,为提高疗效增加剂量又会引起运动障碍等严重并发症[1].苍白球损毁术、丘脑损毁术以及脑深部刺激等外科手术疗法创伤较大,适用对象受限而非理想的治疗策略[2,3].而帕金森病的治疗目的在于恢复脑内多巴胺递质水平,因此脑内植入能产生多巴胺的细胞或能够分化为多巴胺神经元的干细胞将从根本上解决多巴胺缺乏的问题.胎脑移植在临床取得了显著疗效[4],但是治愈1例病人需要6～9个胚胎,且移植后的细胞90%～95%发生凋亡,由此引发的伦理和道德等问题限制了它的进一步应用.其它肾上腺髓质和颈动脉体细胞移植由于疗效差而应用较少.近年来干细胞技术取得了迅速的进展,尤其胚胎干细胞的分离、纯化、建系及定向诱导分化技术日益成熟,为帕金森病的细胞移植治疗提供一条新的研究方向.
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胚胎干细胞定向诱导分化为神经细胞的方法研究进展
胚胎干细胞(embryonic stem cell,ES细胞)具有自我更新和多分化潜能,在适当培养条件下可被诱导分化为神经细胞,包括神经前体细胞,各种类型的神经元和胶质细胞.了解ES细胞向神经细胞分化的方法和机制是对神经损伤进行修复和治疗的前提,也可为神经系统损伤的治疗提供大量的健康备用细胞.
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骨髓间充质干细胞与基因治疗应用
干细胞是广泛存在于造血系统具有多种分化潜能和自我更新能力的细胞.近年来造血干细胞(HSC)的体外扩增及定向诱导分化、基因治疗都取得了重要进展,但对于造血以外组织干细胞的研究则起步较晚.
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大鼠胚胎脊髓神经干细胞的分离培养及其向神经细胞的诱导分化
目的分离培养大鼠胚胎脊髓神经干细胞(SNSCs),研究其体外增殖分化的特点,模拟大鼠胚胎时期脊髓发育的微环境诱导SNSCs向神经细胞定向分化.方法显微机械分离孕10～11d胚胎大鼠脊髓神经干细胞,无血清悬浮培养,以复合添加剂N4定向诱导分化,并拍照记录不同时期细胞分化的形态;用不同荧光剂进行细胞免疫荧光染色,并计算阳性细胞的平均分化比例.结果显微机械分离SNSCs方法,所分离的SNSCs具有较高的增殖能力,经复合添加剂N4诱导可以分化为神经元、星型胶质细胞、少突胶质细胞.结论采用显微机械分离SNSCs方法简单、效率高,N4添加剂可以高效诱导SNSCs分化为神经细胞,且分化的细胞中神经元比例高.
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人胚神经干细胞定向诱导分化为多巴胺能神经元的实验研究
目的建立神经干细胞与骨髓基质细胞的共培养系统,根据该系统的条件性培养液诱导多巴胺能神经元的分化.方法来源于胎脑海马、纹状体、额叶、中脑的神经干细胞与骨髓基质细胞建立起各自的共培养系统,并根据数种条件性培养液诱导神经干细胞的分化,以免疫细胞化学检测神经元的总体分化率及多巴胺能神经元的诱导率.结果骨髓基质细胞及CO-BMSC能显著提高不同来源的神经干细胞的神经元分化率,同时只有中脑神经干细胞能被有效地进行多巴胺能神经元的诱导.结论共培养系统诱发了神经干细胞与骨髓基质细胞的自/旁分泌作用,该作用可根据神经干细胞的区域特异性有效的定向诱导中脑神经干细胞的分化.
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干细胞技术在运动医学研究中的应用进展
干细胞(stem cell)是一种未充分分化,尚不成熟的细胞,具有再生各种组织器官和人体的潜在功能,医学界称为"万用细胞"[1].干细胞大特征是具有自我更新、高度增殖、多向分化的潜能,可以定向诱导分化为几乎所有的细胞.具有多次反复分裂和自我复制的能力,能够在各种机体组织内分化成相应的细胞[2-3].随着体外分离、培养干细胞技术的不断完善,干细胞技术成为二十一世纪十大科学领域之首.
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胚胎干细胞诱导分化为心肌细胞的研究进展
胚胎干细胞(embryonic stem cells,ESC)是一类源于囊胚时期内细胞团的特定细胞群,是具有分化为体内三个胚层来源的各种类型组织细胞潜能的全能干细胞.其基本特征是体外培养可长期保持未分化状态下的增殖能力,并且具备分化为三个胚层组织的稳定发育潜能.1981年小鼠ESC的成功分离、建系揭开了干细胞研究的序幕[1].继之,ESC定向诱导分化研究成为国内外研究人员共同关注的热点之一.现就近年来胚胎干细胞诱导分化为心肌细胞的研究进展进行综述.
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关节软骨缺损修复的研究进展
关节软骨缺损的修复一直是骨科临床和实验研究中亟待解决的难题之一,人们一直在探索一种有效的修复方式.本文就关节软骨缺损的自身修复、自体或异体骨软骨移植、骨膜或软骨膜移植、软骨细胞移植、三维立体细胞培养组织工程技术及于细胞定向诱导分化的修复等六个方面,综述了关节软骨缺损修复的研究进展.
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神经干细胞的分化与定向诱导分化
传统观点认为成体哺乳运动中枢神经系统的神经元损伤后不能再生,但从1992年Reynolds[1]和Richards[2]从成鼠纹状体和海马中分离出神经干细胞(neural stem cell,NSC)之后,人们又从其他成体哺乳动物神经系统中又发现了神经干细胞,神经干细胞的研究已成为当今生命科学的热点之一.神经干细胞的分离、体外培养,到移植治疗神经系统疾病都取得了较大发展,但要应用于临床,还有许多问题需要解决.其中,神经干细胞的定向诱导分化是一个关键性的问题.
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人胚胎干细胞向嗜酸性粒细胞高效定向诱导分化模型的建立
目的 建立从人胚胎干细胞向成熟嗜酸性粒细胞定向诱导分化的高效体外培养模型.方法 采用人胚胎干细胞与小鼠主动脉-性腺-中肾(mAGM)基质细胞共培养的方法,进行早期造血干细胞诱导分化,将诱导分化的造血干细胞进行悬浮培养,在含有血清的培养基中,分阶段添加不同细胞因子组合进行成熟嗜酸性粒细胞的定向分化和增殖.结果 获得从CD34+ CD45+细胞扩增了约651倍,且纯度高达95％以上,CD88+ Siglec-8+ EPO+的成熟嗜酸性粒细胞.结论 本研究建立了1种人胚胎干细胞高效定向分化为成熟嗜酸性粒细胞的模型,为进一步深入研究嗜酸性粒细胞的早期发育调控和相关疾病的发生机制奠定了基础.
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神经干细胞定向诱导分化为多巴胺能神经元的研究进展
1817年,内科医生 James Parkinson报道了第1例Parkinson病(PD).PD多发于老年人.大量的临床和实验表明,这种退行性变的病因和发病机制是多方面的,包括遗传、感染、外伤、药物、氧化应激等.中脑多巴胺(dopamine,DA)能神经元的退行性变是发病的主要环节.此外,有研究认为,脑组织内铁代谢的异常所造成的脑内铁过度积聚可能也是造成氧化应激进而引起DA能神经元死亡的重要原因之一[1].
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神经干细胞定向诱导分化的研究进展
长期以来,中枢神经系统疾病一直是困扰人类健康的难题.传统观点认为,成体哺乳动物中枢神经系统的神经细胞不具备更新的能力,受损后不能再生.1992年Reynolds[1]从成年小鼠脑纹状体中分离出能在体外不断分裂增殖、具有多向分化潜能的神经干细胞(NSCs)之后,人们又从胚胎和其他成体哺乳动物神经系统发现、分离和纯化了神经干细胞,神经干细胞的研究成为神经科学领域的热点之一.
