维持胚胎干细胞多能性与诱导定向分化.pptxVIP

干细胞与再生医学姓名：张鑫学号：2120161211专业：病理学与病理生理学导师：李宗金维持胚胎干细胞的多能性及诱导定向分化

01添加标题ES细胞多能性相关重要信号通路02添加标题小分子化合物在ES细胞中的应用

ES细胞在生物医学领域的应用取决于能否自由操纵ES细胞的命运。ES细胞有许多重要的内源转录因子可以决定其命运，如果不采用基因操作的手段很难控制这些转录因子的内源水平。为此目前研究主要选择改变体外培养条件来控制ES细胞自我更新或者步入分化的命运。所以，鉴定能够决定ES细胞命运的信号通路以及下游的靶标蛋白具有十分重要的意义。ES细胞多能性相关重要信号通路NO.1010302

LIF/JAK/STAT3signalingpathway体外培养小鼠ES细胞需要和灭活的成纤维细胞滋养层共培养白血病抑制因子（LIF）撤掉LIF致使ES细胞迅速分化为中胚层和内胚层的混合细胞群

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STAT3下游靶标基因关键多能性因子的有力候选基因直接调控转录因子Myc持续表达自我更新不再依赖LIF下游靶标包含Klf4,Pim1/3,Prr13,Gbx2,Pramel7,Pem/Rhox5,Jmjd1a以及Tfcp2l1过表达模拟LIF的功效

分离处于原始多能性状态的人类ES细胞，这些细胞具有较高的LIF/STAT3活性，这证明了LIF/STAT3是原始多能性的强力标志。Tfcp2l1在人类囊胚的内细胞团中高水平表达，而从内细胞团分离的人ES细胞内，Tfcp2l1的表达却显著下降，而其表达水平在重建原始多能性的过程中又明显上调。敲降Tfcp2l1的人类多能性干细胞无法完成向原始多能性的转化。Tfcp2l1可能是LIF/STAT3通路下游建立和维持原始多能性的重要的效应蛋白。

Wnt/β-cateninsignalingpathway基于N2B27的化学成分明确的培养体系糖原合成激酶3（GSK3）的抑制剂CHIR99021（CHIR）

CHIR不能维持β-catenin敲除的ES细胞自我更新，提示着β-catenin在这一过程中发挥关键的作用。PARTONE

TGF-β/SMADsignalingpathway第一章节

TGF-β生长因子超家族可以分为两个亚组：TGF-β/Activin/Nodal通路和BMP/Smad/Id通路。TGF-β超家族执行着进化保守的功能，包括胚胎形态发生，细胞命运选择，细胞增殖，分化和凋亡。两个信号通路分别是被配体结合穿膜的Ⅰ型和Ⅱ型受体启动，Ⅰ型受体的胞内结构域通过然后丝氨酸/苏氨酸激酶活性磷酸化TGF-β通路的效应蛋白——SMAD蛋白（SMAD1，2，3，5，8）。磷酸化的SMAD蛋白进行同源三聚化并和SMAD4形成异源复合物。激活的SMAD复合物易位进入核内，识别特定的DNA序列启动对靶基因的转录调控。TGF-β/Activin/Nodal通路对上皮样细胞-间充质干细胞转化（EMT）过程至关重要，EMT是胚胎发育的重要标志。

在有血清无滋养层的条件下，BMP通路可以协同LIF/STAT3通路维持小鼠ES细胞的自我更新。激活的LIF/STAT3主要抑制朝向中胚层和内胚层的分化，而BMPs主要通过SMAD1/5/8抑制朝向神经系统的分化。

小分子化合物在ES细胞中的应用干细胞生物学，尤其是iPS技术的发展为ES细胞在再生医学上的应用提供了强大的理论基础，同时也要求研究者们对ES细胞的维持及定向分化有更为深入的了解。现已证明，靶向特定信号通路或机制的小分子化合物在控制细胞命运，状态和功能方面有重要作用。这些小分子将对阐释ES细胞生物学功能和促进其在再生医学中的应用发挥越来越重要的作用。维持ES细胞多能性，或诱导ES细胞分化方面的取得一定研究进展的小分子化合物——SC1，CHIR99021，PD0325901，SB431542以及BIO。NO.2

SC1能够在无滋养层，无血清且无LIF添加的细胞培养液中使小鼠ES细胞保持未分化的多能性状态。长期添加SC1的ES细胞能够在体外分化为所有三个胚层的细胞，并且能生成嵌合小鼠。化学和生物学的实验表明SC1是通过抑制RsaGAP和细胞外信号调节激酶（ERK1）而发挥作用的。RasGAP的抑制能够增强磷酸肌醇-3-激酶（PI3K）信号从而促进ES细胞的自我更新，同时ERK1的抑制还能够抑制ES细胞的分化。

CHIR99021是糖原合酶激酶-3（GSK3）的特异性抑制剂，该通路的抑制会激活Wnt通路，从