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诱导多功能干细胞现状及用展望诱导多功能干细胞现状及应用展望

诱导多能性干细胞的发现及研究利用 班级:生物技术xx级xx班 姓名:xxxx 学号:xxxxx 摘要 高度分化的成体细胞可通过核移植、细胞融合及转录因子转染等途径实现重编程,打破稳定分化状态返回到类胚胎干细胞状态,进而再分化形成特异性组织及完整有机体。对重编程机理的研究发现了若干介导这一过程的转录因子的调控机制,将这些诱导重编程的转录因子转入成体细胞,即可得到iPS细胞。与胚胎干细胞不同,iPS细胞由于不需要毁损胚胎,因而不会涉及到更多的伦理问题,且来源于自身成体细胞还可避免免疫排斥问题。iPS细胞的出现不仅为体细胞重编程去分化机制研究注入了新的活力,而且为疾病发生发展的相关机制的研究与特异性的细胞治疗,特别是再生医学带来新的希望。目前iPS细胞的研究尚处于初级阶段。本文就iPS细胞的研究进展与应用前景进行了综述与展望。 关键词:干细胞;器官移植;iPS细胞; 2006年,日本京都大学Yamanaka研究小组通过将逆转录病毒介导的Oct4,Sox2,c-MYC及Klf4基因转入鼠成纤维母细胞(embryonic fiboblasts,MEFS)将成体细胞重编程为具有多分化潜能的干细胞,并将这类干细胞为iPS细胞[1]。2007年,美国Thomson实验室的研究表明,由Oct4,Sox2,Nanog及Lin28四个基因转染的人成纤维母细胞可重塑为iPS细胞[2]。iPS研究领域的更进一步的进展当属我国科学家在相关领域的突破,中国科学院动物研究所周琪研究员及上海交通大学医学院曾凡一研究院领导的研究小组,用黑鼠皮肤细胞培育出诱导性多能干细胞(iPS细胞)育出了27只小黑鼠,这些黑鼠现已发育成熟并且繁殖了后代,这一成果有力地证实了iPS细胞具有真正的全能性,为进一步研究iPS细胞在干细胞,发育生物学和再生医学领域的应用提供了技术平台,显示了与胚胎干细胞在生长特性,基因表达及分化潜能方面高度相似的诱导性多能干细胞(iPS)具有巨大的潜在应用前景[3]。以人工诱导方式使成体细胞重编程获得iPS细胞因为具有与胚胎干细胞相似的多能特性,且可绕过伦理禁区,有望成为实施器官再生医学和现代生物细胞疗法的重要细胞来源,在生物和医学领域具有广阔的应用前景。 1、iPS细胞产生的背景 ???细胞是一类高等动物体内未充分分化、具有自我更新和多向分化潜能的细胞,在医学上具有广泛的应用前景。干细胞自我更新的特性使其可在合适的体外培养条件下不断增殖;多向分化潜能表明干细胞可经诱导分化成各种类型的体细胞。这两个特性可使干细胞可用于细胞替代,组织修复,器官再生,基因治疗等多个方面,为目前临床上难以治疗的重大疾病提供一种新的治疗方法[4]。 在脊椎动物的早期胚胎中,全能性细胞具有分化为特异性组织细胞进而发育成完整有机体的潜能。在早期胚胎的胚囊期,产生胚胎干细胞的内细胞团是多功能的,可形成内胚层、中胚层及外胚层。聚集于这些胚层的细胞可特化为各种成体组织,如脑组织,肠组织及心肌组织等。在许多情况下,在能识别一个细胞的分化之前,胚胎就有了一个预先确定的细胞分化方向的预案,其分化潜能受到一定的限制而确立了细胞的发展方向记未来的命运,这种现象即细胞决定(determination)。在此状态下,细胞沿着预定的方向分化,一直以来认为,分化的细胞不会改变命运自发地变成其它类型的细胞。但一些研究却表明,已分化细胞可通过反决定作用表现出可塑性,这些细胞被移植到不同的微环境下时命运可能会发生改变。例如,移植的神经嵴因其不同的周边环境而产生了不同的分化结果,形成了骨组织,软骨组织及结缔组织[5]。这种细胞重编程的过程经过了一种类胚胎干细胞的中间状态。故而,由成体细胞定向分化为任何组织特异性细胞的过程可表示为:成体细胞→iPS细胞→多能细胞→定向功能细胞。 2、iPS细胞的问世 诱导性多潜能干细胞最早是由日本科学家研究并提出来的, 他们采用体外基因转染技术, 从24个因子中筛选出0ct3/4、Sox2、c-Myc以及Klf4 4个转录因子, 通过逆转录病毒将上述4个转录因子导入胚胎小鼠成纤维细胞或成年小鼠尾部皮肤成纤维细胞, 在小鼠ES细胞培养条件下获得了iPS 细胞[6]。 2.1制备iPS细胞的步骤与方法 根据iPS细胞必威体育精装版的研究进展对iPS细胞制备的步骤如下:①分离和培养宿主细胞;②通过病毒(逆转录病毒、慢病毒、腺病毒) 介导的方式将外源基因导入宿主细胞;③将病毒感染后的细胞种植于饲养层细胞上,并于ES细胞专用培养体系中培养,同时在培养液中根据需要加入相应的小分子物质(Wnt3a、5-AZA、BLX-01294、VPA、TSA、BayK 8644、PD0325901、CHIR99021等)以促进重编程;④数天后,

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