干细胞诱导分化为甲状腺细胞用于临床的可能性

赣南医学院第一 附属医院儿科，江 西省赣州市 341000
廖红群，男，1970 年生，江西省南康 市人，汉族，1993 年同济医科大学 毕业，主任医师， 主要从事脐血干 细胞的研究。 15270605188@
中图分类号:R318 文献标识码:B 文章编号: 1673-8225 (2011)49-09262-05
纳入标准：①文章所述内容需与干细胞诱导分化的基 础和临床研究，以及干细胞诱导分化为甲状腺细胞的研 究密切相关。②同一领域选择近期发表或在权威杂志上 发表的文章。
排除标准：重复性研究。 1.3 资料提取 计算机初检得到 1 052 篇文献，阅读标 题和摘要进行初筛，排除因研究目的与本文无关及内容 重复的研究 1 002 篇，共保留其中的 50 篇归纳总结。 1.4 质量评估 符合纳入标准的 50 篇文献中，文献[1-18] 涉及胚胎干细胞的研究进展及诱导分化为甲状腺细胞的 研究进展，文献[19-31]涉及诱导性多潜能干细胞的研究进 展，文献[32-33]涉及骨髓间充质干细胞的研究进展，文献 [34-36]涉及脂肪间充质干细胞的研究进展，文献[37-46] 涉及脐血间充质干细胞与脐带间充质干细胞的基础和临 床研究进展，文献[47-50]涉及羊水干细胞的研究进展。
中国组织工程研究与临床康复 第 15 卷 第 49 期 2011–12–03 出版 Journal of Clinical Rehabilitative Tissue Engineering Research December 3, 2011 Vol.15, No.49
干细胞诱导分化为甲状腺细胞用于临床的可能性
Received: 2011-05-03 Accepted: 2011-08-23
Abstract BACKGROUND: Studies about stem cell differentiation into thyroid cells are few. Research on embryonic stem cell differentiation into thyroid cell has made some achievements, but other types of stem cells have different features of differentiation, and whether they are able or unable to differentiate into thyroid cells remains to be further studied. OBJECTIVE: To overview the advantages and disadvantages as well as progress in the research of induction and differentiation of stem cells into thyroid cells. METHODS: A computer retrieval of PubMed database (1982-01/2011-04), Wanfang database (1982-01/2011-04), VIP database (1989-01/2011-04), and CNKI database (1994-01/2011-04) was done using the keywords of "stem cell, thyroid cells, induction, differentiation" in English and Chinese. A total of 1052 articles were retrieved, and finially 50 articles were included in result analysis. RESULTS AND CONCLUSION: Patients with irreversible hypothyroidism require lifelong levo-thyroxin (L-T4) replacement therapy that makes them feel discomfortable. In recent years, stem cell research is expected to solve these medical problems. Directed differentiation of embryonic stem cells may towards thyroid cells in vitro, but reject reaction and ethical issues limit the application of embryonic stem cells. Other types of stem cells have different features, they under the different induced condition can differentiate into cells of different lineage, and they have been widely used to treat various diseases. However, there are no reports about differentiation into thyroid cells.
的一种有效方法，已经得到了广泛的认可。但 每天服用甲状腺激素对患者的日常生活和工作 造成了一定程度的不便，部分患者依从性差， 甲减症状不能得到有效的控制，特别是先天性 甲减患儿，治疗效果差可导致患儿出现严重的 智力障碍，严重影响国民素质。因此迫切需要 一种新的治疗手段以改善这一状况。长期以来， 医学科研工作者进行了不懈的努力，以期解决 这一医学难题，但目前没有找到非常有效的方 法。近年来干细胞研究有望解决这医学难题。
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摘要 背景：干细胞诱导分化为甲状腺细胞的研究较少，胚胎干细胞诱导分化为甲状腺细胞已经取得了一定的成果，但其他类型干 细胞各有特点，能否诱导分化为甲状腺细胞仍待深入研究。 目的：回顾分析各类干细胞的优缺点及诱导分化为甲状腺细胞的研究进展。 方法：应用计算机检索 1982-01/2011-04 PubMed 数据库相关文章，检索词“stem cell，thyroid cells，induction， differentiation”，并限定文章语言种类为 English。同时计算机检索 1982-01/2011-04 万方数据库、1989-01/2011-04 维普 资讯网数据库和 1994-01/2011-04 中国知网数据库相关文章，检索词“干细胞，甲状腺细胞，诱导，分化”，并限定文章语 言种类为中文。共检索到文献 1 052 篇，最终纳入符合标准的文献 50 篇。 结果与结论：不可逆性甲状腺功能减退患者需终身服用甲状腺激素，对患者的生活带来很大不便，近年来干细胞研究有望解 决这些医学难题。胚胎干细胞在体外环境可诱导分化为甲状腺细胞，但受伦理学困扰和出现细胞移植排斥反应等原因其应用 受到限制。其他类型干细胞各有特点，在不同的诱导条件下能够向不同的谱系分化，已广泛的用于治疗各种疾病，但未见向 甲状腺细胞分化的报道。 关键词：甲状腺细胞；干细胞；诱导；分化；综述文献 doi:10.3969/j.issn.1673-8225.2011.49.033
干细胞是指功能上具有自我更新能力，同 时具有分化能力的一类细胞。自我更新能力和
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廖红群. 干细胞诱导分化为甲状腺细胞用于临床的可能性

分化潜能是干细胞的 2 个基本特征。干细胞的自我更新 有两重意义，一是细胞的分裂潜能，如一般人的体细胞 只能在体外分裂 50~60 个代次，而干细胞可以远远超越 这一极限，且在分裂的同时维持干细胞的特征。二是克 隆形成能力即增殖产生更多的与自身相同的干细胞。分 化潜能是指干细胞分化为不同细胞类型的能力[2]。目前 研究较多的具有高度增殖和多向分化潜能的干细胞主 要有胚胎干细胞、诱导性多潜能干细胞、骨髓间充质干 细胞、脐血间充质干细胞、脐带间充质干细胞、脂肪间 充质干细胞、羊水干细胞等。
收稿日期：2011-05-03 修回日期：2011-08-23 (20110503019/W细胞用于临床的可能性[J].中国组织工程研究与临床康复，2011，15(49):9262-9266. [ ]
0 引言
甲状腺功能减退症(甲减)可分为先天性甲 减、幼年甲减和成人甲减。先天性甲减是由于 先天性甲状腺发育异常或代谢障碍引起的内分 泌 疾 病 ， 中 国 13 城 市 先 天 性 甲 减 发 病 率 0.029%，全国发病率 0.033%[1]。大部分幼年甲 减和成人甲减是因甲状腺本身疾病所致，主要 包括手术治疗后的 Graves 病患者、131I 治疗后 的 Graves 病患者，以及手术治疗后的甲癌患 者。终身服用甲状腺激素是治疗不可逆性甲减
细胞[10]。Vaca 等[11]模拟正常胰腺/胰岛胚胎发生的微环 境，向小鼠拟胚体培养液中添加胎鼠胰腺培养介质，其 可溶性因子诱导胚胎干细胞分化成具有 β 细胞标志和功 能的细胞，并恢复糖尿病小鼠血糖，证实发育中胎鼠胰 腺释放的可溶性因子是胚胎干细胞分化的主要诱因。甲 状腺是由 3 个胚层来源的多种细胞组成的器官，其中数 量最多的是甲状腺滤泡细胞，具有分泌甲状腺激素的功 能。Reigh 等[12]将 1×106 个小鼠胚胎干细胞接种于 DMEM 培养基，加入含有体积分数为 15%胎牛血清， 100 U/mL 青霉素-链霉素、1%白血病抑制因子以及 1.5×10-4 mol/L 硫代甘油的培养基进行培养，每 2 d 传 代 1 次，收集培养过程中的干细胞，采用 RT-PCR 方法 对其中甲状腺细胞特异表达基因进行检测。结果表明， 培养的前 5 d 未见有甲状腺细胞特异基因的表达，第 6 天起开始有甲状腺细胞特异基因 NIS、TPO、Tg 和 TSHR 的表达。Arufe 等[13]将 TSHR+/-胚胎干细胞进行 培养，得到甲状腺滤泡样细胞集落。这些细胞集落可以 表现出甲状腺滤泡细胞的特性，免疫荧光证实滤泡样细 胞集落同时表达 TSHR 和 NIS，并且这些细胞还可以摄 取 I-。Reigh 和 Arufe 的实验研究证明体外培养的胚胎 干细胞有分化为甲状腺滤泡细胞的潜能。国内张弘等[14] 及刘雄英等[15]的实验研究是将 E14 小鼠的胚胎干细胞 细胞株在体外培养并诱导分化为甲状腺细胞，以 RT-PCR 检测甲状腺细胞相关分子，结果显示在诱导的 第 6 天和第 10 天均可见诱导细胞中有 TSHR、NIS，尤 其是 TPO、Tg 等基因的表达，表明诱导细胞中含有甲 状腺细胞。这与 Reigh 和 Arufe 的研究结果一致。胡莹 莹等[16]在他们的研究基础上进行胚胎干细胞在鼠尾胶 原三维结构中可以分化为甲状腺类似细胞，并具备合成、 分泌的功能；三维结构为体外诱导胚胎干细胞分化为甲 状腺细胞提供了新的方法。Arufe 等[17]研究表明 TSH 在 诱导胚胎干细胞分化为甲状腺细胞中起重要作用，胰岛 素和胰岛素样生长因子 1 则对甲状腺细胞成熟至关重要。 Jiang 等[18]研究表明 E14 鼠的胚胎干细胞在体外通过促 甲状腺激素、胰岛素、碘化钾培养可分化成甲状腺细胞。 从胚胎干细胞产生甲状腺细胞可靠方法的发展，对在甲 状腺生物学和医学应用的未来研究是非常重要的。 2.2 诱导性多潜能干细胞 诱导性多潜能干细胞简单来 说就是借助基因导入技术将某些特定因子导入动物或 人的体细胞，同时可选择性地在培养液中加入特定的小 分子物质，即可将体细胞重编程为多潜能干细胞，此类 细胞在克隆形态、生长特性、表面标志物、基因表达模 式、表观遗传学特征、拟胚体形成、畸胎瘤形成和嵌合 体形成(针对小鼠)等方面与胚胎干细胞非常相似[19]。 Niibe 等[20]认为纯化的间充质干细胞是产生高质量诱导 性多潜能干细胞的有效资源。诱导性多潜能干细胞在一 定培养条件下在体外可分化成含 3 个胚层来源细胞的多