胚胎干细胞的体外诱导分化模型
胚胎干细胞的分化诱导研究进展
胚胎干细胞的分化诱导研究进展胚胎干细胞因其强大的分化能力和潜在的医学更应用价值而备受关注。
然而，其分化诱导的机制和过程仍然是研究的热点之一。
胚胎干细胞分化诱导的机制主要涉及两个方面：内部信号通路和外部因素。
内部信号通路中包括转录因子、染色质重塑和RNA编辑等，而外部因素主要包括生长因子、小分子化合物和细胞因子等。
近年来，很多研究者利用这些机制探索了各种分化诱导方法。
在转录因子方面，人类胚胎干细胞最初通过诱导多能性转录因子（Oct4、Sox2和Nanog）的表达实现向各种细胞类型的分化。
随着对转录因子结构和功能的深入研究，越来越多的转录因子被发现可以在胚胎干细胞分化中发挥作用。
例如，在神经元分化过程中，转录因子Atoh1和Ascl1被发现是神经元特异性的转录因子，通过诱导这两个因子的表达，可以有效促进胚胎干细胞向神经元的分化。
染色质重塑则是胚胎干细胞分化中另一个重要的内部机制。
染色质重塑是指通过去甲基化、重构和修饰等方式改变细胞染色质的结构和状态，从而影响基因表达和细胞命运。
近年来，研究者发现染色质重塑在胚胎干细胞分化诱导过程中也发挥了重要作用。
例如，在胚胎干细胞向神经元分化的过程中，组蛋白去乙酰转移酶CBP被认为是促进神经元分化的重要因子，其活性可以被小分子化合物通过影响组蛋白修饰来调控。
除了内部信号通路外，外部因素在胚胎干细胞分化中也扮演着至关重要的角色。
生长因子，特别是转化生长因子β（TGF-β）和骨形态发生蛋白（BMP），是许多胚胎干细胞诱导方案中最常用的外源因素。
生长因子可以通过激活某些信号通路，如Smad信号通路、p38 MAPK信号通路和wnt信号通路等来促进细胞的分化。
小分子化合物也是胚胎干细胞分化中广泛使用的外源性因素之一。
它们可以通过不同的机制来调节细胞分化，如促进转录因子的表达、调节细胞周期和修饰细胞信号通路等方式来实现。
此外，细胞因子如神经营养因子和胰岛素样生长因子也被广泛使用来促进胚胎干细胞分化。
胚胎干细胞的诱导及其应用前景
胚胎干细胞的诱导及其应用前景胚胎干细胞是指从早期胚胎中获得的未分化细胞，具有自我更新和多向分化的能力。
由于胚胎干细胞可以分化成任何类型的细胞，因此引起了科学家们的极大兴趣。
胚胎干细胞的研究不仅有助于探索胚胎发育中的分化机制，而且可能为医学的诊断和治疗提供更多选择。
然而，由于胚胎干细胞的获得涉及到胚胎的破坏，因此引发了伦理方面的争议。
近年来，研究人员通过一系列的实验研究，发现了一种称为“诱导多能性干细胞”（induced pluripotent stem cells，iPSCs）的细胞。
这种细胞可以通过“重编程”患者的成体细胞来制备，相当于将这些细胞变回胚胎干细胞的状态。
iPSCs与胚胎干细胞具有相同的特性，但它们的获得并不会伤害到胚胎。
iPSCs的制备可分为两个步骤。
首先，将患者成年细胞培养在适当的培养基中，在其紧密控制的环境下进行重编程。
重编程需要通过基因表达重构从而将细胞状态转化为基于胚胎干细胞的表型。
其次，iPSCs必须被维持在条件下分化成预期的成熟细胞类型。
经由以上复杂的制备过程，iPSCs被证明是一种有效获取多向分化干细胞的替代品。
而且其在医学研究方面的应用具有广阔的前途，其中的一个主要应用就是iPSCs在治疗一些疾病中的潜在作用。
研究者s Carlos Zaragoza以及他的团队，发现iPSCs可以在心血管治疗中显著发挥作用。
他们发布了一项研究，通过将三组小鼠DNA重组为不同的细胞类型，研究了这种细胞的灵活性和治疗效果。
研究结果发现，使用iPSCs治疗心室纤维化的小鼠病变很快就消失了，而使用第二组细胞则表现出较差的治疗效果。
第三组细胞的治疗效果则不到10%。
除治疗心血管疾病外，iPSCs也可以用于治疗其他慢性疾病，例如糖尿病、脑梗塞和关节退行性疾病。
此外，iPSCs还可以用于评估药物毒性，找到适合治疗特定疾病的最佳药物，并为未来的转化医学奠定基础。
iPSCs因其基因重编程的灵活性而优于胚胎干细胞，可以用于开发新药并生成更准确、个性化治疗方案。
激素诱导的胚胎干细胞分化发生机制
激素诱导的胚胎干细胞分化发生机制胚胎干细胞（embryonic stem cells, ESCs）具有自我更新和多向分化为各种成体细胞类型的能力，是研究发育生物学、疾病治疗和组织工程学等领域的重要材料。
为了实现胚胎干细胞的充分应用，科学家们一直致力于探索胚胎干细胞分化的机制和调控方式。
激素作为一种重要的调节因子，能够影响胚胎干细胞的命运决定和多向分化，因此成为研究胚胎干细胞分化的热点之一。
本文将从激素的作用机制、信号通路和调控因素三个方面，介绍激素诱导的胚胎干细胞分化发生机制。
一、激素的作用机制激素作为一种外源性刺激物质，能够影响胚胎干细胞的生长、分化和存活，进而影响胚胎干细胞的命运决定和多向分化。
在ESC起初的维持过程中，其自身的生长因子和信号分子已经能够维持其自我更新和多向分化的潜能，但在进行特定分化时，激素作为调控因子则发挥了重要的作用。
这体现在以下两个方面：1. 激素能够诱导胚胎干细胞不同分化方向。
已有大量的研究证明，激素调控胚胎干细胞的定向分化。
例如，转化生长因子β（transforming growth factor β, TGF-β）和胰岛素样生长因子（insulin-like growth factor, IGF）家族成员作为常见的胚胎干细胞激素，能够通过不同的信号途径来诱导胚胎干细胞分化成不同类型的成体细胞，包括内皮细胞、肌肉细胞、神经细胞等。
2. 激素能够增强胚胎干细胞分化的效率。
激素作为胚胎干细胞分化的调节因子，能够显著提高细胞分化效率。
激素能够调控细胞特定的基因表达，增强胚胎干细胞向特定细胞类型的分化。
二、激素的信号通路激素通过信号通路进行调控实现生长、分化和死亡等生物学过程，并且可能与其他分子通路发生关联，形成分子网络。
目前，已发现多个激素信号通路与胚胎干细胞分化相关。
下面将简要介绍几个重要的信号通路：1. Wnt信号通路Wnt通路是胚胎干细胞多向分化中一个非常重要的信号通路。
胚胎干细胞体外诱导分化的研究进展
04
胚胎干细胞体外诱导分化的应用前景
疾病治疗与药物筛选
疾病治疗
胚胎干细胞具有多向分化潜能，可分化为特定类型的细胞，如神经细胞、心肌细 胞等，为疾病治疗提供了新的途径。例如，通过诱导胚胎干细胞分化为神经细胞 ，可以用于治疗帕金森病、阿尔茨海默病等神经系统疾病。
药物筛选
胚胎干细胞可在体外培养扩增，为药物筛选提供了大量的实验样本。通过比较胚 胎干细胞在药物处理前后的分化过程和表型变化，可以评估药物的疗效和副作用 ，为新药研发提供有力支持。
表观遗传修饰
表观遗传修饰可以影响胚 胎干细胞的分化，如DNA 甲基化、组蛋白乙酰化等 。
03
胚胎干细胞体外诱导分化方法
化学诱导分化方法
化学诱导分化是利用化学物质 调节胚胎干细胞的分化过程。
常用的化学物质包括细胞因子 、激素、小分子化合物等。
这些化学物质通过调节胚胎干 细胞的基因表达、信号转导等 途径，诱导细胞定向分化。
组织工程与器官移植
组织工程
胚胎干细胞具有发育成各种组织的潜力，为组织工程提供了理想的基础材料。例如，可以诱导胚胎干细胞分化 为软骨、肌肉、血管等组织，用于修复或替换受损的组织器官。
器官移植
胚胎干细胞可分化为多种器官细胞，为器官移植提供了新的来源。与传统的器官移植相比，胚胎干细胞诱导分 化的器官具有更好的组织匹配性和更少的不良反应，有望成为解决器官短缺和提高移植效果的重要途径。
研究方法
采用体外培养胚胎干细胞的方法，通过添加不同的诱导因子 或采用特殊的培养条件，观察细胞的分化过程和分化产物的 特性，同时结合分子生物学、细胞生物学等技术手段分析相 关机制。
02
胚胎干细胞特性与分化机制
胚胎干细胞特性
人胚胎干细胞体外诱导分化为心肌细胞的实验研究的开题报告
人胚胎干细胞体外诱导分化为心肌细胞的实验研究的开题报告【摘要】心肌疾病是危及人类健康的一种常见疾病，目前仍缺乏有效的治疗手段。
人胚胎胚胎干细胞在医学领域被广泛应用，因其可以分化为不同细胞类型。
本实验旨在探究人胚胎胚胎干细胞体外诱导分化为心肌细胞的可行性及其分化机制。
【研究背景】心肌疾病是影响人类健康的重要因素之一，在缺血、心肌病等情况下，心肌细胞会受到损伤或者死亡，导致心脏功能下降。
目前，临床上治疗心肌疾病的方法主要是植入心脏辅助装置，心脏移植和细胞治疗等，但是这些方法若干限制和不足。
因此，开发更有效的治疗方法是医学研究领域的迫切需求。
人胚胎干细胞是一种可以分化成为各种细胞类型的细胞，可以应用于组织工程和再生医学领域。
人胚胎干细胞能够分化为心肌细胞，为心肌疾病的治疗提供了新的思路。
虽然已经有相关研究表明人胚胎干细胞能够分化成为心肌细胞，但其分化机制尚不清楚。
【研究内容】本实验将利用人胚胎干细胞体外诱导分化为心肌细胞。
首先需要确定哪些外源因素和信号通路可以促进其分化为心肌细胞；接下来，通过RNA测序和蛋白质质谱分析探究在这个过程中发挥了哪些关键作用的基因和蛋白质因子。
最后，使用电生理学方法研究体外诱导分化后的心肌细胞的心肌功能是否恢复。
【预期结果】通过本实验，有望构建一个人胚胎干细胞体外分化为心肌细胞模型，明确其分化机制，并且验证分化后的心肌细胞是否具有正常的心肌功能。
【研究意义】本实验研究将为心肌疾病的治疗提供新的思路，同时也有助于深入了解人胚胎干细胞分化的相关机制，为组织工程和再生医学领域提供理论基础。
人类胚胎发育中的干细胞分化与定向诱导
人类胚胎发育中的干细胞分化与定向诱导随着科学技术的不断进步，人类对于干细胞的研究已经取得长足的进展，而其中胚胎干细胞作为最早被发现的干细胞类型，一直备受关注。
胚胎干细胞来源于早期胚胎的内细胞团，具有多潜能分化能力，能够分化为各种细胞类型。
其能够在治疗重大疾病如癌症、糖尿病、帕金森病等方面具有广阔的应用前景。
本文将从人类胚胎发育、干细胞分化和定向诱导三个方面探讨胚胎干细胞的研究进展。
一、人类胚胎发育人类胚胎发育为受精卵经过多次细胞增殖、分化而形成的胚胎。
受精卵由精子和卵子的结合形成，最初分裂为两个细胞，然后逐渐分裂为四个、八个、16个细胞。
这些细胞组成了早期胚胎的形态单向性，称为内细胞团（ICM）和外细胞团（TE）。
ICM丰富的细胞增殖潜能和多能素（Nanog、Oct4、Sox2等）的表达使其具有形成全部胚层的潜能。
二、干细胞分化干细胞能够分化成多种细胞类型，从而满足一定程度上的组织和器官再生。
细胞分化是干细胞发育的最终目的，其中的途径包括通路、信号等方面。
如何确定干细胞的分化方向，以及如何检测干细胞的分化状态是干细胞领域研究的核心问题。
（一）干细胞分化方向的确定目前干细胞的分化方向可以通过一些外刺激，如生长因子的作用来实现。
例如，神经生长因子可以使干细胞分化成神经细胞，转化生长因子β1（TGF-β1）可以促进肌肉细胞分化，再生成长因子可以促进软骨细胞分化。
同时，传统的化学状态、微环境、形态学、器官对干细胞的诱导方式也能影响干细胞的分化方向。
（二）干细胞分化状态的检测为确定干细胞的分化状态，研究人员采用了很多技术和方法，如单细胞分析和成像技术、流式细胞仪、PCR、酶活性测试、细胞或待分化细胞的免疫组织化学检测等。
三、干细胞定向诱导干细胞定向诱导是指使用化学物质、生物学等外部因素来诱导干细胞向特定细胞类型分化的过程。
目前主要的方法有：（一）化学诱导：在细胞培养的过程中加入特定的诱导因子，可促进干细胞分化。
胚胎干细胞诱导成体细胞的原理
胚胎干细胞诱导成体细胞的原理胚胎干细胞诱导成体细胞的原理是指通过一系列操作，使得胚胎干细胞转化为成体细胞的过程。
这一技术的应用前景广阔，有望为疾病的治疗和组织器官的再生提供新的途径。
胚胎干细胞是一类具有自我更新和多向分化潜能的细胞，可以分化为人体内各种不同类型的细胞。
而诱导多能性干细胞（induced pluripotent stem cells, iPSCs）则是通过重新编程成体细胞，使其具备与胚胎干细胞相似的特性。
这一技术的突破，使得我们可以绕过胚胎的使用，从成体细胞中获得干细胞，避免了伦理争议。
胚胎干细胞诱导成体细胞的过程可以分为以下几个关键步骤：1.选择细胞类型：首先，我们需要选择一种成体细胞作为起始细胞，常见的有皮肤细胞、血细胞等。
这些细胞经过特定处理后，可以转化为胚胎干细胞样的状态。
2.转录因子重编程：通过引入特定的转录因子，如Oct4、Sox2、Klf4和c-Myc等，可以促使成体细胞重新表达与胚胎干细胞相关的基因。
这些转录因子作为“开关”，可以启动细胞的再编程过程，使其转变为多能性干细胞。
3.细胞重编程：转录因子的介入使得细胞的基因表达模式发生改变，原本只表达特定细胞类型标志性基因的细胞开始表达胚胎干细胞标志性基因。
这种基因表达的改变，使得细胞逐渐获得胚胎干细胞的特性。
4.细胞培养和分化：经过转录因子的介入和细胞重编程，得到的多能性干细胞需要经过长时间的培养和分化过程。
在培养的过程中，需要提供适当的培养基和生长因子，以促进干细胞的增殖和分化。
通过以上一系列步骤，胚胎干细胞诱导成体细胞的原理得以实现。
这一技术的应用潜力巨大，可以为疾病的治疗和组织器官的再生提供新的途径。
然而，目前胚胎干细胞诱导成体细胞的技术仍面临着许多挑战，如细胞安全性、效率和稳定性等问题，需要进一步的研究和改进。
相信随着科学的不断进步，胚胎干细胞诱导成体细胞的技术将会有更广阔的应用前景。
胚胎干细胞体外定向诱导分化的研究进展
胚胎干细胞体外定向诱导分化的研究进展（姓名：李翔单位：宁夏师范学院化学与化学工程学院11级科学教育班）摘要：胚胎干细胞是从早期胚胎内细胞团分离培养出来的具有发育全能性或多能性的干细胞,具有多向分化潜能和自我更新的特性。
胚胎干细胞可以定向诱导分化生产组织和细胞,可为细胞移植提供无免疫原性的材料,为难以治愈的疾病的细胞移植治疗提供可能。
本文介绍了胚胎干细胞的诱导分化方法和应用。
关键词：胚胎干细胞;定向诱导分化;分化潜能;自我更新胚胎干细胞(embryonic stem cell,ES细胞)是从早期胚胎(桑椹胚、囊胚)或原始生殖细胞(primordial germ cell,PGCS)分离出来的能在体外永久培养的、具有多方向分化潜能和种系嵌合能力的细胞系。
ES细胞具有多向分化潜能,可分化形成外胚层、中胚层和内胚层细胞的谱系干细胞,再成长为不同的神经、造血、肌肉,骨骼等各种细胞基于其特性,目前普遍认为,ES细胞对体外研究动物和人胚胎的发生发育,基因表达调控,药物的筛选和致畸实验及作为组织细胞移植治疗,克隆治疗和基因治疗的细胞源及产生克隆和转基因动物等领域将产生重要的影响。
1998年,T homson和Gearhart2个研究组分别从人ICM和PGCS建立了人类ES细胞系,在国际上引起了轰动。
Science杂志将人类ES细胞研究成果评为1999年世界十大科技进展之首,美国《时代》周刊将其列为20世纪末世界十大科技成就之首,并认为ES细胞和人类基因组将同时成为新世纪最具发展和应用前景的领域,由此掀起了ES细胞研究的高潮。
1体外诱导ES细胞的原理在体胚胎分化过程中，组织发生和身体构造的形成具有时空顺序性和相互诱导性。
在个体发育过程中，细胞分化是程序控制的有序有规律过程，程序的运行结果表现为不同发育阶段、不同组织部位的细胞表现出不同的形态、不同的生长方式和不同的生理功能。
从分子水平上来看，这一结果取决于细胞在基因表达上的时空差异。
体外诱导小鼠胚胎干细胞分化为T淋巴细胞样细胞的开题报告
体外诱导小鼠胚胎干细胞分化为T淋巴细胞样细胞的开题报告一、研究背景胚胎干细胞（embryonic stem cells，ESCs）是由早期胚胎发展而来的多能干细胞，能够发育成各类体细胞。
因此，ESCs有着广泛的应用前景，包括再生医学、药物筛选等。
然而，ESCs在应用中存在一些限制，如存在免疫排异反应等问题。
为了解决这些问题，通过将ESCs体外诱导分化成特定细胞类型，可以克服免疫排异等问题。
而T淋巴细胞是起源于骨髓的免疫细胞，它们在免疫监视、免疫调节以及抵御感染方面扮演着重要角色。
因此，将ESC诱导分化为T淋巴细胞样细胞，将有助于解决ESCs应用中的免疫问题，并为疾病治疗提供新的思路。
二、研究目的本文旨在探究体外诱导小鼠ESCs分化为T淋巴细胞样细胞的机理，并寻找适合的细胞培养条件。
并通过实验验证分化后的细胞是否表达免疫相关蛋白。
三、研究方法1、小鼠胚胎干细胞的培养采用小鼠胚胎干细胞线F1的细胞株，通过胶贴法培养。
2、体外诱导分化采用多步诱导法，包括培养基的变换、化学因子或蛋白质的加入等。
3、细胞表型的鉴定通过流式细胞术、免疫荧光染色等方法鉴定细胞的表型，包括表面标记物和细胞类型特异性蛋白。
4、免疫细胞的功能分析通过细胞分离、体外刺激实验等方法鉴定免疫细胞的功能特性。
四、研究意义本研究为解决ESCs应用中的免疫问题、开发新的疾病治疗方法提供了新思路。
同时，通过本研究探究T淋巴细胞分化的机理，也有助于了解免疫系统发育中的分化调控机制。
未来，将进一步开展该研究，从分子机制、动物实验等方面深入探究T淋巴细胞样细胞的免疫特性，为开发体外诱导的免疫细胞治疗方案提供有力的支持。
胚胎干细胞体外定向诱导分化的研究进展
胚胎干细胞体外定向诱导分化的研究进展（姓名：李翔单位：宁夏师范学院化学与化学工程学院11级科学教育班）摘要：胚胎干细胞是从早期胚胎内细胞团分离培养出来的具有发育全能性或多能性的干细胞,具有多向分化潜能和自我更新的特性。
胚胎干细胞可以定向诱导分化生产组织和细胞,可为细胞移植提供无免疫原性的材料,为难以治愈的疾病的细胞移植治疗提供可能。
本文介绍了胚胎干细胞的诱导分化方法和应用。
关键词：胚胎干细胞;定向诱导分化;分化潜能;自我更新胚胎干细胞(embryonic stem cell,ES 细胞)是从早期胚胎( 桑椹胚、囊胚) 或原始生殖细胞(primordial germ cell, PGCS)分离出来的能在体外永久培养的、具有多方向分化潜能和种系嵌合能力的细胞系。
ES 细胞具有多向分化潜能, 可分化形成外胚层、中胚层和内胚层细胞的谱系干细胞, 再成长为不同的神经、造血、肌肉,骨骼等各种细胞基于其特性,目前普遍认为, ES细胞对体外研究动物和人胚胎的发生发育, 基因表达调控, 药物的筛选和致畸实验及作为组织细胞移植治疗, 克隆治疗和基因治疗的细胞源及产生克隆和转基因动物等领域将产生重要的影响。
1998 年,T homson和Gearhart2 个研究组分别从人ICM和PGCS建立了人类ES细胞系, 在国际上引起了轰动。
Science 杂志将人类ES 细胞研究成果评为1999 年世界十大科技进展之首, 美国《时代》周刊将其列为20世纪末世界十大科技成就之首, 并认为ES 细胞和人类基因组将同时成为新世纪最具发展和应用前景的领域, 由此掀起了ES细胞研究的高潮。
1体外诱导 ES 细胞的原理在体胚胎分化过程中，组织发生和身体构造的形成具有时空顺序性和相互诱导性。
在个体发育过程中，细胞分化是程序控制的有序有规律过程，程序的运行结果表现为不同发育阶段、不同组织部位的细胞表现出不同的形态、不同的生长方式和不同的生理功能。
人类胚胎干细胞体外诱导分化为神经上皮细胞及多巴胺能神经元的初步研究的开题报告
人类胚胎干细胞体外诱导分化为神经上皮细胞及多巴胺能
神经元的初步研究的开题报告
1. 研究目的
人类胚胎干细胞 (human embryonic stem cells, hESCs) 可以分化成各种不同类型的细胞，是研究细胞发生和分化的重要模型。
本研究旨在通过体外诱导分化的方法，将人类胚胎干细胞分化成神经上皮细胞和多巴胺能神经元，为神经疾病的治疗提供新的治疗策略。
2. 研究方法
2.1 细胞培养
使用已知的方法将人类胚胎干细胞 (hESCs) 培养至适当的培养状态。
2.2 神经上皮细胞的诱导分化
将 hESCs 用化学试剂诱导分化成神经上皮细胞，包括添加 BMP 、FGF 和 Noggin 等生长因子。
2.3 多巴胺能神经元的诱导分化
使用已知的方法将神经上皮细胞诱导分化成多巴胺能神经元，包括添加 Sonic hedgehog (SHH)，FGF8 和 Follicle stimulating hormone (FSH) 等因子。
2.4 细胞鉴定
使用流式细胞术、免疫印迹等方法对分化后的神经上皮细胞和多巴胺能神经元进行鉴定。
3. 预期结果
预期通过上述方法，成功分化出稳定的神经上皮细胞和多巴胺能神经元群体，初步明确其在某些神经疾病治疗中的潜在应用价值。
4. 意义和价值
本研究将有助于进一步探究人类胚胎干细胞的分化规律和分化诱导方法，同时将为神经疾病的治疗提供新的治疗策略，具有重要的理论和应用价值。
诱导干细胞的分化
诱导干细胞的分化近年来，干细胞技术已成为生物学研究和治疗领域的热点之一。
干细胞具有自我复制、自我更新和分化为多种细胞类型的能力，这使得它们成为从基础科学到医学研究的理想模型。
就像一颗播种在土中的种子，干细胞也是一个未知、活力充沛的存在，随着时间和环境的变化而成长和分化。
但与种子不同的是，干细胞有着更多可能性和出路，可以被程序化地诱导分化，变成我们需要的各种细胞类型。
本文将探讨诱导干细胞分化的方法和应用，以及其在生物学和医学领域的前景。
一、干细胞分化的基本原理干细胞分化的本质是细胞命运的决定和转化。
在胚胎早期发育阶段，原始细胞经过分裂、分化和组织形成的过程，逐渐形成分化程度递增的细胞群体。
在这个过程中，细胞的基因表达和活动状态发生变化，从而呈现出不同的细胞类型和组织结构。
而干细胞则具有分化成各种组织细胞类型的可能性。
为了让干细胞表达出我们想要的特定基因，从而使其向特定细胞类型分化，需要进行外部诱导。
诱导干细胞分化的方法主要分为两大类：化学诱导和生物学诱导。
化学诱导是指通过化学物质对细胞进行处理，从而达到特定诱导目的；生物学诱导则是指通过外源性遗传物质、细胞因子或细胞外基质，刺激细胞分化的生理功能。
其中，化学诱导是目前研究的主要方向，因为其具有操作简单、效果稳定且易于量化等优点。
常用的化学诱导方法主要有：利用一些特定的化学小分子或者是芯片技术使干细胞向特定类型分化；含有生长因子、细胞因子的培养基，使干细胞获得分化所需信息，从而分化为目标细胞类型；通过微环境模拟器等矩阵材料，将干细胞定向分化为目标细胞类型。
二、诱导干细胞分化在生物学领域的应用诱导干细胞分化是探究生物学初期发育和细胞分化的重要手段。
通过诱导，可以模拟胚胎发育的各个时期，研究干细胞发育规律、分化过程及特定转录因子的作用，深入探究细胞命运和发育疾病的发生机理。
此外，诱导干细胞分化还可以用于构建干细胞的库存，这些存储的干细胞可以供科研和药物开发使用。
P19胚胎癌细胞体外定向心肌细胞分化模型的构建
P19胚胎癌细胞体外定向心肌细胞分化模型的构建高欣;岳晓珊;長岡正人;赤池敏宏【期刊名称】《中国组织工程研究》【年(卷),期】2008(012)012【摘要】目的:如何在体外将胚胎干细胞培育转化为大量的心肌细胞并进行移植,使之成为具有成熟心肌细胞功能?实验采用不同诱导剂对P19胚胎干细胞进行诱导,拟构建体外定向心肌细胞分化模型.方法:实验于2006-09/2007-03在日本东京工业大学生体分子机能工学研究室完成.①材料:P19细胞由日本东北大学加龄医学研究所提供.钙粘素融合蛋白N-cad-Fc由本研究室合成.②实验方法:P19细胞按1×107 L-1密度接种进行悬浮培养,分别以终浓度1,5,10,50,100 nmol/L视黄酸及0.5%、0.75%、1%、1.25%、1.5%二甲基亚砜各自诱导4 d,将形成的细胞聚集体分别接种于预铺有0.1%明胶、2.5mg/LN-cad-Fc、10mg/LN-cad-Fc基质的24孔板中培养10d.③实验评估:观察不同诱导条件及不同基质上的细胞跳动情况,免疫荧光染色检测心肌特异性蛋白Troponin T的表达,RT-PCR法检测心肌细胞标志性基因cardiac actin、gata-4的表达.结果:①P19细胞经1,5,10 nmol/L视黄酸或0.5%、0.75%、1%二甲基亚砜诱导后,均出现可自主节律跳动的细胞.P19细胞聚集体悬浮培养至20d,预铺有0.1%明胶、2.5mg/L N-cad-Fc及10mg/L N-cad-Fc基质的培养板上节律跳动细胞团的出现率分别为44.6%、71.3%和70.1%.②药物诱导后,P19细胞心肌特异性蛋白Troponin T呈阳性表达.③与传统预铺有明胶的培养板比较,在预铺有N-cad-Fc的培养板上心肌标志性基因cardiacacdn、gata-4的表达均明显升高,但10mg/LN-cad-Fc的表达量略低于2.5 mg/L N-cad-Fc.④分别在上述不同基质上单层培养的P19细胞,二甲基亚砜诱导14 d后均仍呈上皮样细胞形态,未见跳动细胞出现.RT-PCR检测无心肌标志性基因表达.结论:①使用0.5%～1%二甲基亚砜或1～10 nmol/L视黄酸可成功诱导P19细胞心肌分化,心肌特异性蛋白Troponin T的表达早于心肌跳动的出现.②作为一种基质模犁来模拟细胞间黏附,2.5 mg/L N-cad-Fc是较适宜P19细胞心肌分化的条件.③P19细胞心肌分化有赖于药物诱导和细胞成团的共同作用,细胞间黏附分子对其分化有促进作用.【总页数】4页(P2277-2280)【作者】高欣;岳晓珊;長岡正人;赤池敏宏【作者单位】卫生部北京医院/北京老年医学研究所,卫生部老年医学重点实验室,北京市,100730;清华大学医学院中药研究室,北京市,100084;东京工业大学生体分子机能工学专攻,日本横滨,2268501;东京工业大学生体分子机能工学专攻,日本横滨,2268501;东京工业大学生体分子机能工学专攻,日本横滨,2268501【正文语种】中文【中图分类】R394.2【相关文献】1.Foxa2调控P19胚胎癌细胞心肌分化过程的分子机制 [J], 朱洪;张震;刘义;陈燕;谭拥军2.P19细胞体外DMSO诱导向心肌样细胞分化 [J], 李秀华;张雷;王海萍;赵春芳;尹青3.5-氮胞苷诱导培养P19胚胎癌细胞表达心肌结构蛋白 [J], 王海英4.5-氮胞苷诱导培养P19胚胎癌细胞表达心肌结构蛋白 [J], 王海英5.碱性成纤维细胞生长因子体外诱导P19细胞分化为心肌样细胞 [J], 王海萍; 张雷; 王浩宇; 尹青; 张金平; 陈炜; 赵静因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
胚胎干细胞和诱导多能性干细胞的研究
胚胎干细胞和诱导多能性干细胞的研究随着生物技术的发展，人们对于干细胞的研究越来越深入。
在干细胞中，胚胎干细胞和诱导多能性干细胞是两种备受关注的类型。
它们具有不同的来源和应用场景，本文将分别从这两方面进行探讨。
胚胎干细胞胚胎干细胞是从早期胚胎中分离出来的细胞。
这些细胞能够自我更新并分化为几乎任何种类的细胞，例如神经元、心肌细胞和肝细胞等。
由于这种多样化的分化潜能，胚胎干细胞在医学研究领域中具有重大作用。
确认获得胚胎干细胞的源自一个不断发展的胚胎，这让一些人对于胚胎干细胞的研究表示了担心。
另外，由于胚胎干细胞可以产生人类组织和器官，一些人甚至将其视为某种形式的“人类工厂”，从而提出了道德和法律方面的考虑。
不过我们也不能否认该研究领域的巨大医学潜能。
胚胎干细胞有着广泛的应用前景，如生殖医学、再生医学等领域。
在这些领域，科学家们已经成功地利用胚胎干细胞来修复骨骼问题、肝脏疾病等疾病。
胚胎干细胞的这些应用，对于患者的生活质量产生了长远的积极影响。
诱导多能性干细胞相对于胚胎干细胞的争议，诱导多能性干细胞则具有更多发展的可能性。
2012年诺贝尔医学奖得主山中伸弥所发现的“iPS细胞”，就是最有代表性的一种诱导多能性干细胞。
诱导多能性干细胞源于从成年体细胞中重新激活成为干细胞。
不需要胚胎，而是使用人体成年细胞，进行体外培养直到获得干细胞。
诱导多能性干细胞具有与胚胎干细胞类似的分化潜能，可以分化成多种不同的细胞类型。
同时，iPS技术使科学家们可以利用人体自身的细胞进行研究和治疗。
不只是医学领域，诱导多能性干细胞还具有广泛的应用前景。
火箭科学家周建民带领的天宫实验室利用诱导多能性干细胞在太空中进行核心细胞的多能性评估，为未来在太空中进行疾病治疗提供了新思路。
在未来的研究中，诱导多能性干细胞极有可能成为胚胎干细胞的替代品，这样不仅可以避免众多以医学界为代表的道德困惑，同时还有着更广泛的应用前景。
结语综上所述，干细胞的研究对于人类的健康产生了深远的影响。
胚胎干细胞体外诱导分化的研究进展
专题综述 ・ ３・
胚胎干细胞体 外诱 导分化 的研究进展
熊 浩 ，崔 雯
ｄ 历州大 学动物 科学 与技 术学 院 ，江苏
扬州
２ ５ ０） ２０９
摘 要 ：胚 胎 干 细胞 （ｍ ｒｏ ｉ ｔｍ ｃ ｌｓ Ｓ细胞 ） 从 附植 前 胚胎 的 内细胞 团 （ Ｍ 或 附植后 胎 Ｅ ｂ ｙｎ ＣＳ ｅ ｅ １ ，Ｅ 是 Ｉ ） ｃ
细胞 种 类 以及 目前研 究存在 的 问题 和 困难 。
关键 词 ：胚胎 干 细胞 ；诱 导 ；分 化 中图 分 类 号 ：Ｓ １ ． ８４８ 文 献 标 识 码 ：Ａ
文章 编 号 ：１ ０ — ５ ７ ２ １ ） １ ０ ０ — ３ ０ ５ ８ ６ （０ ０ Ｏ— ０ ３ ０
胚胎干细胞 （ｍ ｒ ｏ ｉ ｔ ｍ ｃ ｌ ｓＥ 细胞） Ｅ ｂｙ ｎｃｓｅ ｅ ｌ，Ｓ
细胞 的分化 ［。改变 细胞 的培养 条件 使 Ｅ ３ ］ Ｓ细 胞进
１ 体 外 诱 导 Ｅ 细胞 的 原 理 Ｓ
在 体胚胎 分化 过程 中 ，组 织 发生 和 身体构 造
行 定 向分化 的基本 策略 有三 种 ：一是 向培 养基 中 添加 生长 因子和 化 学诱 导剂等 ； 是将 Ｅ 二 Ｓ细胞 与 其它 细胞 一起进 行 培养 ；三 是将细 胞接 种在 适 当
外源 性基 因也可 使 Ｅ ｓ细胞 发生 定 向分化 。 若把在
导法 、 细胞 因子诱 导法 和外源 基 因诱导法 。 ２１ 化学试 剂 诱导 ． 一些 化 学试剂 加 入到 Ｅ Ｓ细
然后 再贴壁 培养 ，并于不 同的培养 阶段 添加 不 同 种 类和 不 同浓度 的化 学物 质 、条 件 培养 基或 细胞 因子等 诱 导条件 ， 直接 促进 Ｅ 胞 定 向分化 为某 Ｓ细
胚胎诱导与胚胎干细胞分化
• 什么是细胞的分化？ • 在个体发育中，由一个或一种细胞增 殖产生的后代，在形态、结构和生理 功能上发生稳定性差异的过程，叫细 胞分化。
这种稳定性的变化过程是不可逆转的，现 代生物学研究表明，细胞分化是基因选择 性表达的结果。而且细胞分化是一种持久 性的变化。 因此，只有细胞的增殖，而没有细胞的 分化，生物体是不能进行正常的生长发育 的。
ES细胞的分化方向
无论在体外还是体内环境，ES细胞都能被诱导分化为机体几 乎所有的细胞类型。
胚胎干细胞应用前景
• 人胚胎干细胞可用于体外研究人类胚胎发生发育 过程，有助于理解分化发育机理、认识生命和疾 病现象；通过对其体外分化和定向分化的研究， 识别某些靶基因，为人类新基因的发现及其功能 的研究提供新的方法;人胚胎干细胞最为深进的潜 在用途是通过定向分化诱导产生各种特化的细胞 和组织，用于修复戒替换丧失功能的组织和器官， 为人类疾病的基因治疗开辟广泛的应用前景。
胚胎干细胞分化
• 胚胎干细胞（embryonic stem cell，ESCs， 简称ES戒EK细胞。）胚胎干细胞是早期胚 胎（原肠胚期之前）戒原始性腺中分离出 来的一类细胞，它具有体外培养无限增殖、 自我更新和多向分化的特性。无论在体外 还是体内环境，ES细胞都能被诱导分化为 机体几乎所有的细胞类型
三级胚胎诱导：晶状体或视杯又作为诱导 者诱导表面的外胚层形成角膜
视杯
胚胎其他器官的形成也需要经过类似的诱导过 程.
施佩曼他的学生 Mangold (1921 ~1924 )的实验
实验结果表明: • 胚孔背唇具有一种特殊的影响能力--------诱导能力. • 胚孔背唇既可诱导出神经板, 还可以组织整个胚胎 的形成
• 诱导者（inductor）：胚胎诱导中，发出信 号，产生影响并引起另外的细胞或组织分化方 向变化的这部分细胞或组织。 • 反应组织（responding tissue）：接受影响 并改变分化方向的细胞或组织。
胚胎干细胞体外诱导分化的研究进展
培养 条 件 下 ． Ｓ细胞 是 可 以分化 为 造 血细 胞 ， Ｅ 但是 这 种 条 件 中需 有 胎牛 血 清 ． 在此 血 清 中含 有一 些 因子 。 Ｅ 对 Ｓ细 胞 向造 血细 胞分 化 起着 重要 作 用 。如果 没 有 胎牛 血清 ， Ｓ细胞 向造 Ｅ 血细 胞分 化 的效 率极 低 。 有学 者 发现 Ｅ Ｓ细 胞用 Ｂ 巯 基 乙醇 一 （－ ） ３ ＭＥ 等药 物处理 ， 发育 成拟 胚 体（ Ｂ 。然后 ， 可 Ｅ） 用胰 蛋 白酶
（ 椹 胚 、 胚 ） 原 始 生 殖 细 胞 （ ｉ ｏ ｉ ｅ ｅ ，Ｇ Ｓ 桑 囊 或 ｐ ｍ ｒ ａ ｇｒ ｃｌ Ｐ Ｃ ） ｒ ｄｌ ｍ ｌ 分 离 出来 的 能在体 外 永久 培养 的 、 有 多方 向分 化 潜 能 和种 具 系嵌合 能力 的细胞 系 。 目前有 关 Ｅ Ｓ细胞 特 征 的研 究 主要 来 源 于小 鼠的实 验 。 小鼠 Ｅ 细胞 系的特征包括 ：① 能大量繁殖并保持未分 ｓ 化 状态 ； 在 一定 条 件下 具 有 向三个 胚 层 组织 和 细胞 分 化 的 ② 全 能 性 ； 能 够形 成 嵌 合 体 动 物 ， Ｅ ， ③ 即 Ｓ 细胞 具 有 种 系 传 递 功 能 ； 易于 进行 基 因改 造操 作 。 ④
新 近 大 部 分 胚 胎 干细 胞 诱 导 类 型 分 化 的 实 验都 集 中在 小 鼠实验 中 ． 鼠 胚胎 干细 胞 在体 外 分 化 的细胞 类 型 或结 构 小
主要 ｓ提 Ｓ细胞 体 外分 化 产 生红 细胞 、 细胞 和 淋 髓
维普资讯
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研究进展 ・
２７ ６第 卷 １ ０年 月 ４第８ ０ 期
胚 胎 干细 胞 体 外 诱 导 分 化 的研 究进 展
人类发育中的胚胎干细胞和诱导多能干细胞
人类发育中的胚胎干细胞和诱导多能干细胞随着生物学和医学的不断发展，人类生命的谜团也逐渐被揭开。
有关胚胎干细胞和诱导多能干细胞的研究成果引起了极大的关注，其在医学领域的应用潜力也备受瞩目。
本文将对人类发育中的胚胎干细胞和诱导多能干细胞进行介绍。
一、胚胎干细胞胚胎干细胞是由受精卵发育而来的初生干细胞，可以分化为各种类型的细胞。
胚胎干细胞存在于早期胚胎的内细胞团中，即形成胎盘和胎儿的部分。
这些细胞可以通过体外培养来增殖，同时保持其干细胞特性。
利用胚胎干细胞进行组织工程和治疗方面的研究已经引起了广泛的关注。
例如，胚胎干细胞可以分化为心脏、肝脏、肌肉等细胞类型，用于组建组织和器官，实现器官移植等。
此外，胚胎干细胞也可以用于研究人类发育过程中的分子机制，以及疾病的发生和发展过程，以期提高治疗的效果。
然而，胚胎干细胞的使用也受到了道德伦理上的质疑，因为其获取需要破坏胚胎，可能造成生命上的伤害。
因此，其在临床实践中也面临着很多限制。
二、诱导多能干细胞为了克服胚胎干细胞存在的问题，科研人员也开始研究通过诱导细胞转化的方式来获得多能干细胞。
诱导多能干细胞又称为人工多能干细胞或iPS细胞，是在体细胞等成熟细胞中，通过转录因子等方式，使其获得干细胞特性的细胞。
诱导多能干细胞具有与胚胎干细胞相似的特性，而且其来源于成年体细胞，因此更容易在临床实践中使用。
通过利用诱导多能干细胞进行再生医学和组织工程等研究，可以减少对胚胎使用的依赖，同时也为临床带来了更加广阔的应用前景。
尽管诱导多能干细胞面临的科学和技术挑战依然存在，但是相比于胚胎干细胞，其更容易获取和使用。
随着技术的不断发展，诱导多能干细胞的应用前景将会越来越广阔。
结论总的来说，胚胎干细胞和诱导多能干细胞都是人类发育过程中的关键细胞类型，在医学领域的应用潜力也相当广阔。
不过，它们各自存在着优缺点，需要根据具体情况来进行选择和使用。
未来，关于这两种细胞的研究将会得到更加广泛的关注和深入的探究。
胚胎干细胞的诱导和功能改造研究
胚胎干细胞的诱导和功能改造研究随着科技的不断发展，人类对于干细胞的研究也越来越深入，其中胚胎干细胞是干细胞中最具有潜力的一种。
胚胎干细胞具有特殊的特性，可以分化为任何一种细胞，因此在医学领域中有着广泛的应用。
本文主要介绍胚胎干细胞的诱导方法以及功能改造的研究进展。
一、胚胎干细胞的诱导胚胎干细胞的来源可以是胚胎本身，也可以通过诱导形成。
胚胎本身来源的胚胎干细胞会涉及到伦理上的争议，因此在现代医学领域中，越来越多的人开始注重胚胎干细胞的诱导研究。
1. 诱导多能性干细胞多能性干细胞是指可以分化成所有类型细胞的干细胞。
最初，科学家们通过取自早期胚胎的细胞进行研究，诱导出了多能性干细胞。
然而，这种方法会涉及到伦理上的争议，因此科学家们开始寻找一种无害的方法来获取多能性干细胞。
2006年，日本科学家山中伸弥通过转录因子的方法成功地将细胞诱导成为多能性干细胞，这一方法也被称为诱导多能性干细胞（iPS细胞）技术。
这一研究成果被认为是医学领域中的重大突破，因为它可以避免使用胚胎而获得干细胞。
2. 诱导定向分化细胞与诱导多能性干细胞不同，诱导定向分化细胞是通过将多能性干细胞诱导成为某一种类型的细胞。
这种方法可以帮助医生治疗某些细胞类型的疾病，例如心肌细胞疾病、糖尿病等。
而使用这种方法可以避免使用患者自身的细胞进行移植，从而避免移植物排斥的问题。
二、胚胎干细胞的功能改造除了诱导的方法外，胚胎干细胞的功能改造也是医学领域中的重要研究方向。
目前，胚胎干细胞主要用于再生医学、药物筛选等领域。
1. 用于治疗心血管系统疾病在医学领域中，胚胎干细胞被广泛应用于心血管系统疾病的治疗方面。
在这方面的研究中，科学家们成功地将胚胎干细胞转化成心肌细胞，然后将这些细胞移植到患者体内。
移植后的细胞可以恢复心脏功能，使患者的健康状况得到了极大的改善。
2. 用于药物筛选除了治疗心血管系统疾病外，胚胎干细胞也被广泛应用于药物筛选中。
科学家们可以将胚胎干细胞分化为肝细胞、神经细胞等不同种类的细胞，并将其用于药物筛选中。
细胞培养技术中的细胞诱导分化方法
细胞培养技术中的细胞诱导分化方法细胞培养技术是一种重要的研究方法，它可以用来研究细胞的生物学特性和功能，也可以用来治疗一些疾病。
在细胞培养技术中，细胞诱导分化方法是一项关键技术，它可以将多能干细胞分化为特定功能的细胞类型，如心脏细胞、神经元等。
本文将介绍几种常见的细胞诱导分化方法。
首先，一种常见的细胞诱导分化方法是传统的化学诱导法。
这种方法通过添加一系列的化学物质到培养基中，来模拟细胞发育过程中的信号通路，从而诱导细胞向特定细胞类型分化。
例如，要诱导多能干细胞分化为心脏细胞，可以添加一些心脏发育相关的化学物质，如心肌生成因子。
然而，化学诱导法往往存在效率低、稳定性差等缺点，且可能对细胞产生不可逆的损害。
另一种常见的细胞诱导分化方法是基因转导法。
这种方法通过将特定基因导入到细胞中，来激活或抑制细胞内的信号通路，从而诱导细胞分化成特定细胞类型。
基因转导可以通过病毒载体或基因转染剂实现。
例如，要诱导多能干细胞分化为神经元，可以将神经相关基因导入到细胞中，如神经生长因子。
然而，基因转导法可能引发基因突变或不受控制的基因表达，从而导致不可预测的后果。
除了化学诱导和基因转导法，还有一种新兴的细胞诱导分化方法是体外模拟法。
这种方法通过模拟胚胎发育中的微环境，如松弛力、机械刺激等，来诱导细胞分化。
体外模拟法可以通过调节培养基的成分，如细胞外基质、生理条件等，以及应用一些外部机械刺激装置，如牵拉力装置、压力装置等来实现。
例如，要诱导多能干细胞分化为心脏细胞，可以在培养基中添加心肌发育所需的生长因子，同时施加适当的机械刺激。
体外模拟法具有操作简单、效率较高等优点，但其分化效果受多种因素影响，如培养条件、细胞外基质等。
细胞诱导分化方法的选择应根据具体研究目的和细胞类型来确定。
不同的方法有不同的优缺点，研究人员应结合实际情况进行选择。
此外，细胞诱导分化仍然存在许多挑战，如诱导效率提高、稳定性改善等，研究人员需要在不断探索中完善和优化这些方法。
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胚胎干细胞的体外诱导分化模型马宗源 李祺福(厦门大学生命科学学院福建厦门361005) 胚胎干细胞是具有全能性及无限制的自我更新与分化能力的一类特殊的细胞群体,它能通过祖细胞为中介,分化为各种类型的体细胞,可重演体内干细胞的分化过程。
自80年代从小鼠囊胚的内细胞团分离到胚胎干细胞并建系到现在已建立了神经细胞、肌肉细胞、上皮细胞、造血细胞等体外分化体系。
将胚胎干细胞体外分化成为可利用的分化模型,无论从组织结构、细胞及分子水平都体现了体内分化过程的体外重演,再加上胚胎干细胞系具有体系简单,影响因子少,可控制,便于研究等特点,因此可用于研究早期胚胎发育和细胞分化调控;可成为器官移植和修复器官的细胞来源;还可用于新型药物筛选。
1 胚胎干细胞的生物学特性胚胎干细胞具有与早期胚胎相似的结构特征,具有较高的核质比和整倍体核型。
体外培养的细胞紧密堆积,呈克隆状生长,具有发育分化的多潜能性和无限制的自我更新能力,碱性磷酸酶染色呈阳性,具有高的端粒酶活性,早期胚胎细胞均表达胚胎阶段特异性抗原SSEA-1、SSEA-3、SSEA-4、T RA-1-81、T R A-1-60等;表达种系转录因子OCT-4,并且可将O CT-4基因作为细胞多能性的一个标志;白介素6型细胞因子家族参与维持调节胚胎干细胞未分化状态。
胚胎干细胞建系的过程中要解决的问题在于体外不断增殖的过程中保持未分化的状态,但是细胞如何维持其未分化状态的机理并不清楚。
研究发现主要是通过膜上的特异受体蛋白gp130来发挥作用,细胞因子受体蛋白g p130可激活JA N U S、酪氨酸激酶,JA K-ST A T、M EK/M A P K等信号途径,而JAK/ST A T3和M EK/ ERK信号途径则处于相对平衡的状态。
另外,一些未知的膜结合分子也参与胚胎干细胞的增殖与分化。
分离纯化及鉴定调节细胞的自我更新及分化的未知分子已成为研究的热点。
2 胚胎干细胞为基础的分化模型胚胎干细胞要维持其未分化的状态,需要在胚胎饲养层中加入分化抑制因子。
一旦改变了维持胚胎干细胞未分化状态的条件,胚胎干细胞首先形成胚胎小体,胚胎小体有外中内三胚层,继续分化可形成多种类型的细胞。
在体外分化培养时,可自发形成有节律性跳动的心肌细胞,同时还形成骨骼肌、神经细胞、上皮细胞等。
由于体外胚胎细胞可重演体内胚胎细胞的发育过程,并且基因的表达时相与体内的胚胎发育过程是相似的,在这一过程中加入外源的诱导分化因子并与相关的调控基因结合,可使胚胎干细胞分化为各种类型的细胞。
现在已初步建立了神经细胞、肌肉细胞、上皮细胞和造血细胞等体外分化模型。
2.1 神经细胞 体外培养胚胎干细胞可模拟从未定型细胞向功能性神经元转化的过程,并且其基因的表达时相与体内的胚胎发育过程相似。
在分化的早期表达N FL、N F M基因,后期则表达N eur ocan基因。
维甲酸及神经生长因子可诱导胚胎干细胞定向分化为神经细胞,是常用的诱导分化物,它能上调神经元特异基因的表达,同时下调中胚层基因的表达。
将神经元特异的SOX2基因转进胚胎干细胞,再经维甲酸诱导,可表达90%以上的具有神经元标志的神经细胞。
可能是外源基因和维甲酸同时拮抗分化抑制因子的作用,阻碍细胞向其他的方向分化,迫使其向神经元的方向分化。
维甲酸能诱导胚胎干细胞分化为C-氨基丁酸能和多巴胺能神经元,而维甲酸分别结合无血清培养基和含胎牛血清的培养基培养胚胎干细胞后发现,采用无血清培养时,几乎检测不到分化的多巴胺能神经元的存在;但在有血清培养时,却能检测到大量的多巴胺神经元。
这暗示血清中的某些未知的因子和维甲酸共同起到定向诱导分化化为特定组织细胞,将这些细胞回输体内,从而达到长期治疗的目的。
干细胞的医学应用还包括体外克隆人体器官,然而这比体内移植干细胞要复杂的多。
相信随着研究的不断深入,来自人体干细胞的器官应用于临床治疗已为期不远。
干细胞研究与应用不仅在疾病治疗方面有着极其诱人的前景,而且将对克隆动物,转基因动物生产,发育生物学,新药物的开发与药效、毒性评估等领域产生极其重要的影响。
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2.2 肌肉细胞和心肌细胞 胚胎干细胞在体外首先分化成为胚胎小体,随后形成自律跳动的心肌细胞,在分化的过程中,谱系和组织特异性基因的表达图式几乎重演了体内心肌的基因表达,表达时序与体内发育是一致的,并且分化的细胞具有组织特异性的特征。
这可用RT-P CR、免疫荧光聚焦成像分析、RN A印迹法分析谱系和组织特异性基因的表达次序。
在胚胎干细胞分化为心肌细胞的过程中,中胚层基因Bra chy ur y和骨形态发生素4先表达,随后A、B肌球蛋白重链(M HC)表达。
只有在分化末期,心房利尿因子以及肌球蛋白轻链2V才开始表达。
骨骼肌细胞也不例外,其特征性决定基因如:my f5、myo gen、myo和mf6表达几乎重演了体内的表达模式,因此运用胚胎干细胞体外分化成心系统的模型可用于研究心脏特异基因的表达图式,可借此来监控体内基因的表达,同时利用体外心肌细胞的特征研究开发治疗心脏疾病,以及用于药理学分析。
2.3 上皮细胞 胚胎干细胞分化为上皮细胞的研究主要集中在血管内皮细胞的发生,将胚胎干细胞体外培养形成胚胎小体后,可自发进行内皮细胞的分化,首先分化成为内皮祖细胞,然后经细胞分化增殖及细胞间的黏附过程形成血管样的结合。
V EG F、T G F-B、fms 样酪氨酸激酶等都参与调节内皮细胞的分化及上皮细胞生成。
上皮细胞分化的不同时期,表达不同的标志物,在早期表达单层上皮标志物K18、后期表达复层上皮标志物K14、inlucrin等,这和体内血管内皮细胞发生是一致的。
利用胚胎干细胞体外分化为上皮细胞的模型重演体内血管的发生过程可用于研究血管发生,肿瘤产生进展转移过程中血管的形成机制,可以此为突破口寻找新的治疗肿瘤及心血管疾病的方法。
2.4 造血细胞 胚胎干细胞向造血细胞分化的过程中,首先形成胚胎分化小体,进一步发育则类似于体内发育的过程。
先发育成血岛样结构,随后发育成为红细胞,髓样细胞和淋巴细胞等。
体外分化过程中,不同的发育阶段表达细胞特异性的标志分子,重演了胚胎造血。
W nt基因家族在中胚层形成中有特殊的表达模式,在造血干细胞定向分化中可作为造血生长因子。
在体外胚胎干细胞造血系统分化中,当Wnt3基因过表达时,上调中胚层基因Br achyur y的表达、也可能上调B-连环素基因的表达,以增强其分化为造血干细胞的能力。
胚胎干细胞体外分化为造血细胞也为造血及分化调控提供了很好的模型,而摸索出一个确定原始红细胞的生成及分子调控机制的模型系统,对于了解造血细胞的发生是很重要的。
自1986年胚胎干细胞建系以来,人们已经建立了多种细胞的体外诱导分化模型,如神经细胞、肌肉细胞、血细胞等,重演了早期胚胎发生。
因此,胚胎干细胞可用于基因功能及胚胎发育研究,随时监控胚胎干细胞及胚胎发育不同时期的基因表达。
胚胎干细胞的体外分化模型可用于药理学、毒理学测试。
现在胚胎干细胞测试法(EST)已投入使用。
虽然胚胎干细胞的分化模型存在许多问题诸如:分化调节机制的不明,分化模型的维持、定向诱导分化方法的选择以及临床应用的致瘤性、免疫不相容性等。
但无论如何,胚胎干细胞的体外诱导分化模型将具有十分广阔的应用前景。
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