胚胎干細(xì)胞體外誘導(dǎo)分化綜述

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1、胚胎干細(xì)胞體外誘導(dǎo)分化綜述摘要：由于胚胎干細(xì)胞具有自我更新、高度增值和多向分化的潛能，因此，自20世紀(jì)90年代開始，對胚胎干細(xì)胞的研究成為生物學(xué)領(lǐng)域和醫(yī)藥工程領(lǐng)域研究的一個焦點(diǎn)。本文從胚胎干細(xì)胞的分離、體外誘導(dǎo)胚胎干細(xì)胞的原理和定向分化的機(jī)制、胚胎干細(xì)胞體外誘導(dǎo)的方法、定向分化的細(xì)胞、應(yīng)用前景和研究存在的問題對胚胎干細(xì)胞進(jìn)行綜述。關(guān)鍵詞：胚胎干細(xì)胞；體外培養(yǎng)；誘導(dǎo)分化；應(yīng)用干細(xì)胞是一種具有多分化潛能和自我更新功能的早期未分化細(xì)胞。在特定條件下，它可以分化成不同的功能細(xì)胞，形成多種組織和器官，它包括胚胎干細(xì)胞和成體干細(xì)胞。前者指早期胚胎的多能干細(xì)胞，后者是存在于胎兒

2、和成體不同的組織內(nèi)的多潛能干細(xì)胞這些細(xì)胞具有自我復(fù)制能力，并產(chǎn)生不同種類的具有特定表型和功能的成熟細(xì)胞的能力，能夠維持機(jī)體功能的穩(wěn)定，發(fā)揮生理性的細(xì)胞更新和修復(fù)組織損傷作用[4,9,10]。胚胎干細(xì)胞（embryonicstemcell,ESC)是從著床前胚胎內(nèi)內(nèi)細(xì)胞團(tuán)(innercellmass,ICM)或原始生殖細(xì)胞經(jīng)體外分化抑制培養(yǎng)分離的一種全能性細(xì)胞[1]。它能在體外長期不斷自我更新,并保持多向分化潛能,可以分化為內(nèi)、中、外三個胚層的幾乎所有類型細(xì)胞。自1981年Evans和Kauffman[2,8]用不同的方法首次成功分離得到小鼠胚胎干細(xì)胞以來,小鼠胚胎

3、干細(xì)胞成為近20年來人們用來研究發(fā)育分化、基因表達(dá)調(diào)控、基因治療等最理想的模型，并且有大量研究表明小鼠胚胎干細(xì)胞可以在體外被誘導(dǎo)分化為絕大多數(shù)類型的成體細(xì)胞.1998年Thomson等首次成功分離并建立人胚胎干細(xì)胞系。自此，人胚胎干細(xì)胞不但提供了一個研究人類自身發(fā)育分化的良好機(jī)會,而且如果人胚胎干細(xì)胞能像小鼠胚胎干細(xì)胞一樣可以在體外誘導(dǎo)形成各種成體細(xì)胞,那么利用這些誘導(dǎo)分化形成的成熟細(xì)胞將有可能進(jìn)行細(xì)胞和組織替代治療,包括糖尿病、帕金森病、早老性癡呆、心血管疾病和腫瘤等多種目前臨床上難以治愈的疾病。1胚胎干細(xì)胞的分離自Thomson成功分離并建立人胚胎干細(xì)胞系后，

4、多年以來，人們研究出很多胚胎干細(xì)胞的分離方法，在這里主要介紹三種：1.1分離自胚胎內(nèi)細(xì)胞團(tuán)內(nèi)細(xì)胞團(tuán)又稱胚細(xì)胞（embryoblast）,是一團(tuán)于哺乳動物初期胚胎中的一個細(xì)胞團(tuán)塊。從早期胚胎內(nèi)細(xì)胞團(tuán)（innercellmass,ICM）分離是獲得胚胎干細(xì)胞的主要途徑。由于不同動物的胚胎發(fā)育存在差異，因此應(yīng)注意取材時間。可通過免疫外科手術(shù)法、機(jī)械剝離法、組織培養(yǎng)法等方法除去胚胎滋養(yǎng)層細(xì)胞獲得囊胚內(nèi)細(xì)胞團(tuán)（ICM）細(xì)胞進(jìn)行體外分化抑制培養(yǎng)。1.2分離自原始生殖細(xì)胞locatedintheTomb,DongShenJiabang,deferthenextdayfocuse

5、dontheassassination.Linping,Zhejiang,1ofwhichliquorwinemasters(WuzhensaidinformationisCarpenter),whogotAfewbayonets,duetomissedfatal,whennightcame原始生殖細(xì)胞（primordialgermcell,PGC）是生殖細(xì)胞前體，具有二倍體染色體，經(jīng)減數(shù)分裂形成生殖細(xì)胞。哺乳動物的原始生殖細(xì)胞最早出現(xiàn)在靠近尿囊基部的卵黃囊內(nèi)胚層內(nèi)，隨著后期胚胎的縱向折轉(zhuǎn)，卵黃囊這部分成為胚胎的后腸，其中的原始生殖細(xì)胞向生殖嵴移動。因此，通過獲取

6、原始生殖細(xì)胞移動到的相應(yīng)組織就可以獲得原始生殖細(xì)胞。所獲得的組織經(jīng)過消化后接種于飼養(yǎng)層細(xì)胞上進(jìn)行分化抑制培養(yǎng)就可以獲得干細(xì)胞。1.2分離自胚胎瘤細(xì)胞胚胎瘤細(xì)胞（embryoniccarcinomacell）是可以形成畸胎瘤的細(xì)胞。分離自胚胎瘤細(xì)胞的干細(xì)胞稱為EC細(xì)胞。EC細(xì)胞轉(zhuǎn)化成惡性表型的可能性小[1]。1.4分離自生殖克隆細(xì)胞生殖克隆(治療性克隆)由體細(xì)胞核轉(zhuǎn)移(Somaticcellnucleartransfer，SCNT)。即將去核的卵細(xì)胞移植入另一體細(xì)胞核進(jìn)行克隆使之形成囊胚，然后分離內(nèi)細(xì)胞群，獲得胚胎干細(xì)胞。[5]2體外誘導(dǎo)胚胎干細(xì)胞的原理和定向分化的

7、機(jī)制在個體發(fā)育過程中，細(xì)胞分化是程序控制的有序有規(guī)律過程，程序的運(yùn)行結(jié)果表現(xiàn)為不同發(fā)育階段、不同組織部位的細(xì)胞表現(xiàn)出不同的形態(tài)、不同的生長方式和不同的生理功能。從分子水平上來看，這一結(jié)果取決于細(xì)胞在基因表達(dá)上的時空差異。這種基因表達(dá)差異除由細(xì)胞內(nèi)在發(fā)育程序決定外，還受細(xì)胞外環(huán)境影響和調(diào)控，且有時這種外部控制條件或環(huán)境對形成特定細(xì)胞有著決定性作用。胚胎干細(xì)胞體外定向誘導(dǎo)分化的原理，就是選擇適當(dāng)?shù)恼T導(dǎo)劑和誘導(dǎo)模式，通過誘導(dǎo)物與細(xì)胞表面受體結(jié)合或使細(xì)胞發(fā)生輕度可逆性損傷等，使被誘導(dǎo)細(xì)胞按預(yù)定的細(xì)胞類型方向分化[2,7]，然后將這些定向分化的細(xì)胞進(jìn)行分離和培養(yǎng)傳代，從而得

8、到人們所需