诱导多功能干细胞研究涉及的技术

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干细胞诱导分化技术的研究进展与实践指导

干细胞诱导分化技术的研究进展与实践指导

干细胞诱导分化技术的研究进展与实践指导干细胞是一类具有自我更新能力和多潜能分化能力的细胞,能够分化成不同类型的细胞,包括神经细胞、心肌细胞、肝细胞等。

干细胞诱导分化技术是一种通过模拟胚胎发育过程,将多能性干细胞(如诱导多能性干细胞和胚胎干细胞)转化为特定细胞类型的方法。

这项技术具有巨大的临床应用潜力,可为众多疾病的治疗提供新思路。

本文将对干细胞诱导分化技术的研究进展进行介绍,并提供一些实践指导。

干细胞诱导分化技术的研究进展1. 干细胞诱导多能性的实现干细胞诱导多能性是干细胞诱导分化的第一步,常用的方法包括细胞重编程和核再规程。

细胞重编程是通过转导外源基因和小分子化合物,使成体细胞回到一种类似于胚胎干细胞的状态。

而核再规程则是将损伤的细胞核替换为健康的捐献者细胞核,以实现干细胞诱导多能性。

这两种方法都为干细胞诱导分化技术提供了坚实的基础。

2. 干细胞诱导分化的效率和稳定性提高随着技术的进步,干细胞诱导分化的效率和稳定性得到了显著改善。

近年来,研究人员通过优化转录因子组合、改进细胞培养条件和引入基因编辑技术等手段,成功地提高了干细胞诱导分化的效率和稳定性。

例如,通过使用CRISPR/Cas9技术对基因进行编辑,可以准确地调控细胞命运,并避免分化过程中可能出现的意外情况。

3. 干细胞诱导分化技术在疾病治疗中的应用干细胞诱导分化技术在疾病治疗中具有广阔的前景。

通过将干细胞诱导分化为特定的功能细胞,可以为多种疾病的治疗提供新的途径。

例如,将干细胞诱导分化为心肌细胞可以用于心脏病的治疗,将其诱导分化为神经细胞则可以治疗神经系统疾病。

此外,干细胞诱导分化技术还可以用于药物筛选和疾病模型建立,为药物研发和疾病研究提供新工具。

4. 实践指导干细胞诱导分化技术是一项复杂而有挑战性的技术,需要合理的实践指导才能取得良好的结果。

以下是一些实践指导:a. 细胞培养条件的优化:细胞培养条件对干细胞诱导分化过程至关重要。

为了保证细胞的生长和分化,应根据不同的细胞类型和诱导分化阶段,优化培养基的成分和浓度,并提供合适的生长因子和细胞外基质。

新型诱导干细胞分化技术的研究

新型诱导干细胞分化技术的研究

新型诱导干细胞分化技术的研究自从诱导干细胞(induced pluripotent stem cell, iPSC)技术被发明以来,科学家们一直在努力改进这一技术,以期在医学上的应用更加广泛。

近年来,新型诱导干细胞分化技术正在迅速发展,并引起了科学家们的高度关注。

什么是新型诱导干细胞分化技术?新型诱导干细胞分化技术是指利用基因编辑工具来改变干细胞中特定基因的表达,以促使干细胞分化成所需的特定类型细胞。

这一技术的主要优点在于,它可以直接地控制干细胞分化为目标细胞类型,而不需要经过多次繁琐的培养和筛选步骤。

近年来的新型诱导干细胞分化技术,主要包括以下几种:1. CRISPR/Cas9技术CRISPR/Cas9技术是一种基因编辑技术,能够准确地编辑人类基因组中的DNA序列。

科学家们利用该技术可以选择性地删除或改变特定基因的功能,以促使干细胞分化为所需的特定类型细胞。

2. RNA干扰(RNAi)RNA干扰是一种利用RNA分子来沉默特定基因功能的技术。

它可以促进干细胞分化为所需类型细胞,并抑制不必要的细胞分化。

3. 转录因子重编程转录因子重编程是一种将特定转录因子导入细胞内,以重塑细胞表观遗传学和基因表达的技术。

它可以促进干细胞分化为所需的特定类型细胞。

新型诱导干细胞分化技术的优点1. 更加高效新型诱导干细胞分化技术可以直接地控制干细胞分化为目标细胞类型,而不需要经过多次繁琐的培养和筛选步骤。

这在很大程度上提高了干细胞分化效率,并减少了实验成本和时间成本。

2. 更加精确新型诱导干细胞分化技术可以精确地改变特定基因的表达,以促使干细胞分化成所需的特定类型细胞。

这在很大程度上提高了分化过程的精确性和可控性。

3. 更加安全新型诱导干细胞分化技术可以避免或减少人为操作带来的风险和误差。

这在干细胞分化过程中,尤其在临床应用中,十分重要。

新型诱导干细胞分化技术的应用前景新型诱导干细胞分化技术的快速发展,为医学上的各种疾病治疗和组织工程提供了新的可能性。

ips干细胞技术原理

ips干细胞技术原理

IPS干细胞技术原理一、引言I P S(诱导型多能干细胞)干细胞技术是近年来生物科学领域的一项重大突破。

该技术被广泛应用于再生医学、疾病模型建立以及药物筛选等领域。

本文将介绍I PS干细胞技术的原理,以及其在科学研究和医疗实践中的应用。

二、什么是I P S干细胞技术I P S干细胞技术是一种通过基因转化,将成体细胞重新变回能够分化成多种细胞类型的多能干细胞的方法。

该技术的先驱者是日本科学家山中伸彦(S hi ny aY am an a ka),他于2006年首次成功地将小鼠成纤维细胞转化为多能干细胞,开创了I PS干细胞技术的新纪元。

三、I P S干细胞技术的原理I P S干细胞技术的原理是通过基因转导,将有特定基因表达的细胞重新编程成类似于胚胎干细胞的状态。

这种细胞状态具有潜在的分化能力,可以进一步分化为各种不同类型的细胞。

在实验中,通常使用的是外源转录因子来重编程成体细胞,包括O ct4、S o x2、K lf4和c-My c等。

这些转录因子能够调控基因的表达,将细胞的基因表达模式重新调整,使其回到早期胚胎发育阶段的状态。

四、I P S干细胞技术的优势1.避免伦理争议:与胚胎干细胞不同,I P S干细胞技术使用的是成体细胞,避免了对胚胎的损害和伦理上的争议。

2.个体特异性:利用患者自身的细胞进行转化,生成的I PS细胞具有与患者本身完全相匹配的基因组,有效避免了免疫排斥的问题。

3.模拟疾病过程:通过将患者体内的细胞转化为IP S细胞,可以模拟出患者体内疾病的发生和发展过程,为疾病的研究提供了重要工具。

五、I P S干细胞技术的应用领域5.1再生医学I P S干细胞技术在再生医学领域具有巨大潜力。

通过将患者的细胞转化为IP S干细胞,可以获得与患者本身相匹配的组织和器官细胞。

这些细胞可以用于组织工程和器官移植,为缺失或受损的组织提供替代。

5.2疾病模型建立利用IP S干细胞技术可以将患者的细胞转化为特定细胞类型,如神经元、心肌细胞等,从而建立疾病模型。

生命科学中的iPS细胞技术

生命科学中的iPS细胞技术

生命科学中的iPS细胞技术人类对于身体的理解和探索一直都是科学的一大重点,科学家们不断地通过不同的方法来探索生命的奥秘。

随着生命科学的不断发展,新的技术不断涌现。

而iPS细胞技术则是生命科学领域最重要的技术之一。

iPS细胞全称是诱导性多能干细胞,是一种新型的干细胞。

它是人类成年细胞重新编程而来的,通过某些特殊因素的作用,将细胞重新转化为具有多能性的细胞。

iPS细胞可作为一种新的来源,用于研究和治疗各种疾病。

iPS细胞技术的起源可以追溯到2006年,当时研究人员发现一些特殊的基因可以重新编程成干细胞,并获得了多个生物学奖项。

经过多年的研究,iPS细胞的应用逐渐扩大,已经成为生物科技领域的重要进展之一。

作为一种新的干细胞,iPS细胞有着广泛的用途。

在生命科学领域,它可以用于研究各种疾病的病理生理机制,以及评估药物的安全性和有效性。

在临床实践中,iPS细胞技术可以用于治疗各种疾病,如心脏病、癌症、神经退行性疾病等。

在疾病治疗方面,iPS细胞技术的应用有着广泛的前景。

疾病治疗方面的研究表明,iPS细胞可以通过向患者的身体内注入重新编程的细胞来治疗一些疾病。

例如,患有心脏病的患者可以通过iPS细胞技术产生自己的心血管细胞,这些细胞可以用于替代患有心脏病的组织,从而修复受损的组织。

除此之外,iPS细胞技术还可以用于治疗神经退行性疾病,如帕金森症和脊髓灰质炎。

通过iPS细胞技术,研究人员可以重新编程成脑细胞,这些细胞可以用于修复受损的神经组织,缓解疾病的症状。

虽然iPS细胞技术的应用前景很大,但是目前它仍然存在一些限制。

例如,iPS细胞的品质对于研究和治疗具有至关重要的作用。

目前,研究人员还无法完全精准地判断新的iPS细胞的质量,这也会对其应用造成一些影响。

此外,iPS细胞技术的成本也是一项限制因素。

目前,iPS细胞的制定和培养过程较为复杂且耗费时间较长,这也增加了制定的成本。

因此,在广泛应用iPS细胞技术之前,这些问题需要得到解决。

多能干细胞诱导分化技术及其应用

多能干细胞诱导分化技术及其应用

多能干细胞诱导分化技术及其应用随着生物医学科技的发展,多能干细胞诱导分化技术成为了重要的研究方向。

多能干细胞指的是能够分化成所有细胞类型的细胞,包括胚胎干细胞和诱导多能干细胞。

而多能干细胞诱导分化技术则是将已分化的细胞通过外源性基因和化学品的作用诱导分化成需要的细胞类型,从而实现治疗疾病的目的。

多能干细胞诱导分化技术的发展多能干细胞诱导分化技术的出现,是基于胚胎干细胞研究的局限性而发展的。

胚胎干细胞具有极强的分化潜能,但传统的胚胎干细胞研究方法面临伦理等问题。

同时,胚胎干细胞也存在着分化方向不确定、筛选分化细胞难度大等问题。

因此,科学家们开始探索利用化学物质或基因对已分化细胞进行诱导分化的方法。

首次成功诱导诱导多能干细胞的研究是2006年日本科学家山中伸弥进行的。

山中伸弥和他的团队通过将四个转录因子(Oct4、Sox2、C-Myc、Klf4)导入小鼠成纤维细胞中,使其重回多能性。

这一研究开创了诱导多能干细胞的先河。

技术的发展使得诱导多能干细胞的操控越来越精准,同时发展出了更多的诱导多能干细胞方法,包括基因、化学物质或多种两者结合的方式等。

而这一技术的进展也为细胞治疗带来了新的可能。

多能干细胞诱导分化技术在细胞治疗中的应用多能干细胞诱导分化技术的最大优势在于:使用自体细胞进行分化和治疗具备良好的生物相容性和免疫避免性,避免了因配型问题带来的排斥问题。

此外,诱导分化还具备可预测性,可以通过操纵诱导分化条件,控制诱导分化细胞的种类和数量。

因此,多能干细胞诱导分化技术在治疗自身缺陷、器官缺陷等疾病方面具有极大的潜力。

在医学上,多能干细胞诱导分化技术已被应用于干细胞治疗、产生心肌细胞、胰岛细胞、神经元等不同类型的细胞。

例如,应用多能干细胞诱导分化技术,已经成功治疗了多种疾病和损伤,如动脉栓塞、心肌梗死、肝炎、糖尿病等。

总体而言,多能干细胞诱导分化技术的出现革新了干细胞治疗的研究方向,并为治疗疾病提供了更广阔的空间。

《人诱导多能干细胞系的建立》范文

《人诱导多能干细胞系的建立》范文

《人诱导多能干细胞系的建立》篇一一、引言人诱导多能干细胞(Human Induced Pluripotent Stem Cells,简称hiPSC)的发现与建立,是现代生物学领域的一大突破。

这种干细胞具有高度自我更新能力和多向分化潜能,为疾病模型构建、药物研发以及再生医学等领域提供了新的研究工具和治疗方法。

本文将详细介绍人诱导多能干细胞系的建立过程、方法及其在科研和临床上的应用前景。

二、人诱导多能干细胞的建立1. 背景与原理人诱导多能干细胞技术的原理主要是通过特定基因的过表达和转录因子的激活,将成熟的人体细胞重编程为多能性干细胞。

这种方法在技术层面上克服了传统胚胎干细胞研究的伦理问题,同时也为疾病模型构建、药物研发等领域提供了新的研究工具。

2. 实验方法人诱导多能干细胞的建立主要涉及细胞培养、基因编辑和细胞分化等步骤。

首先,从人体获取成熟的体细胞,如皮肤成纤维细胞或外周血细胞等;然后通过基因编辑技术,将特定的转录因子导入细胞中;最后,通过体外培养和分化,诱导这些细胞成为多能性干细胞。

三、人诱导多能干细胞系的应用1. 疾病模型构建人诱导多能干细胞可模拟各种疾病的发病过程,为研究疾病的发生机制和寻找治疗方法提供了有力工具。

例如,通过建立帕金森病、糖尿病等疾病的模型,可以研究疾病的发病机制,并筛选出潜在的治疗药物。

2. 药物研发人诱导多能干细胞可用于药物研发过程中的毒性和药效评估。

通过分析药物对干细胞的影响,可以预测药物在人体内的疗效和潜在副作用,为新药研发提供有力支持。

3. 再生医学人诱导多能干细胞具有分化成多种组织细胞的能力,为再生医学提供了新的治疗手段。

例如,通过诱导干细胞分化成神经元、心肌细胞等,可以用于治疗帕金森病、心肌梗死等疾病。

此外,还可以通过基因编辑技术修复干细胞的基因缺陷,从而治疗遗传性疾病。

四、未来展望随着人诱导多能干细胞技术的不断发展,其在科研和临床上的应用前景将更加广阔。

未来,我们可以期待以下几个方面的发展:1. 技术的进一步完善:随着基因编辑和细胞培养技术的不断进步,人诱导多能干细胞的建立过程将更加高效和稳定。

诱导性多能干细胞的制备与应用

诱导性多能干细胞的制备与应用

诱导性多能干细胞的制备与应用多能干细胞是一种能够不断自我更新和分化成各种类型细胞的细胞。

在医学领域,利用多能干细胞可以制备出各种组织和器官,从而实现再生医学的目标。

然而,目前制备多能干细胞的方法存在一定的局限性。

近年来,科学家在诱导性多能干细胞的制备与应用方面取得了一定的进展。

一、多能干细胞制备方法的历史发展最早制备多能干细胞的方法是从胚胎中分离出干细胞。

这种方法被称为胚胎干细胞制备方法。

然而,胚胎干细胞制备方法存在一定的道德争议,因为要破坏胚胎。

2006年,日本科学家山中伸弥发现了一种能够诱导成多能干细胞的方法。

这种方法不需要破坏胚胎,只需要在体外将成人的普通细胞诱导成多能干细胞。

这种多能干细胞被称为人工诱导多能干细胞。

二、诱导性多能干细胞的制备方法人工诱导多能干细胞的制备方法主要有两种。

一种是转录因子刺激法,另一种是化学物质刺激法。

转录因子刺激法是利用一些特定的转录因子来刺激细胞的再生能力。

这些转录因子可以直接进入细胞核,改变细胞内蛋白质的合成,从而改变细胞的功能。

化学物质刺激法是利用一些特定的化学物质来刺激细胞的再生能力。

这些化学物质可以直接进入细胞,改变细胞内蛋白质的合成,从而改变细胞的功能。

三、诱导性多能干细胞的应用1. 组织工程利用诱导性多能干细胞可以制备出各种类型的细胞,包括心脏细胞、神经细胞、血管细胞等。

这些细胞可以用来制备出各种组织和器官,比如人工心脏、人工肝脏等。

2. 肿瘤治疗肿瘤是一种由于细胞的异常增殖而引起的疾病。

利用诱导性多能干细胞可以制备出特定的细胞,比如免疫细胞,来攻击癌细胞,从而实现肿瘤治疗。

3. 神经系统疾病治疗诱导性多能干细胞可以分化成神经细胞,可以用来治疗各种神经系统疾病,比如帕金森病、脊髓损伤等。

总之,诱导性多能干细胞的制备与应用在未来医学领域有着广泛的前景。

虽然目前制备诱导性多能干细胞的方法还存在一定的局限性,但是随着科技的不断进步和发展,相信制备疗效更好的诱导性多能干细胞的方法必将不断涌现,为人类健康事业作出更大的贡献。

诱导产生多能性干细胞的研究

诱导产生多能性干细胞的研究

4.Klf4
Krueppel-like factor 4, KLF4上皮锌指转录因子 Klf4 (旧称GKLF)调节体外 细胞的增生与分化
iPS细胞诱导机制
已分化的细胞 1 病毒逆转录 3
Ips细胞 5
导入病毒基因
2 Oct3/4、Sox2、cMyc和Klf4
4
胚胎干细胞培养条件和 筛选
诱导多功能细胞
诱导性多能 干细胞用于 治疗小鼠帕 金森病
美国麻省Whitehead生物医学研究的 Wernig等近日报告,通过Oct4、Sox2、 Klf4和c-Myc四种转录因子诱导出的iPS细 胞可分化成神经细胞,可改善帕金森病小鼠的 运动功能。
iPS细胞在体外分化成 神经细胞
未分化的iPS细胞
研究者首先检验了iPS 细胞在体外的分化能力, 发现iPS细胞可以分化 成神经元细胞和神经胶 质细胞,并且能够进一 步生成神经元亚型细胞
Ips细胞系建立的一些重要环节 (几种因子的发现过程)
日本科学家发现ES细胞中那个存在着一些因子,这些因子对于 多能性的建立可能至关重要。科学家对24个与多能性维持相关 的候选基因导入小鼠成纤维细胞中,依次去掉其中一个基因, 最后在得到的10个基因中发现了4个至关重要的基因,其中任 何一个缺失都将导致实验的失败,这4个基因中的任意2个或3 个组合都无法形成具有ES细胞特性的ips细胞。从而确定了: Oct4,Sox2,c-myc和Klf4这4种基因
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
Ips细胞研究中存在的问题
一.肿瘤相关基因,如c-myc的使用,有诱发癌 症的可能
二.逆转录病毒转染可能会导致一些癌基因的激 活,也可能导致某些重要基因功能受阻。
三.基因表达模式与ESC还存在一些不同。 四.效率较低,重组率只有0.1%。

诱导型多能干细胞的诱导和应用

诱导型多能干细胞的诱导和应用

诱导型多能干细胞的诱导和应用多能干细胞是可以分化成多种细胞类型的细胞,因此在医学领域中具有很大的应用价值。

从最初的胚胎干细胞到现在的诱导型多能干细胞,细胞技术的发展给医学带来了许多新的治疗和治疗方法。

本文将重点介绍诱导型多能干细胞的诱导和应用。

一、诱导型多能干细胞的诱导诱导型多能干细胞是指在体细胞中引入能够编程的基因,重编程体细胞使其回到多能干细胞的状态。

通过高度重组的DNA序列,可以前向编程成人类多能干细胞。

诱导型多能干细胞具有多能性和自我更新能力,可以用于体外的细胞培养以及治疗。

1.重编程技术诱导型多能干细胞的重编程技术,也称为“基因修饰技术”。

该技术主要通过引入四个转录因子(Oct4、Sox2、Klf4、c-Myc)来引起干细胞的重编程。

重编程让细胞回到胚胎干细胞的状态,即在若干个基因的表达被抑制的情况下,可以使一般的细胞具有分化成多种细胞类型的能力。

2.邻居细胞(贡献)在重编程时,主要包括两个步骤:将体细胞极度重组为多能干细胞前体状态,并通过紫外线照射或钙离子刺激等方法转化为体外诱导型多能干细胞。

我们认为,主要原因是邻居细胞的影响,使某些基因表达模式被抑制,给它们的细胞成为多能干细胞留下了适合的基因表达模式。

3.对诱导型多能干细胞的诱导对诱导型多能干细胞的培养,我们可以使用多种细胞培养技术。

其中包括基本的细胞生物学、分子生物学技术和诱导生物学技术等。

我们可以通过半固体培养技术、3D细胞培养技术以及微流控芯片技术等方法进行培养。

可以在合适的营养条件和合适的环境中让多能干细胞成熟和分化。

二、诱导型多能干细胞的应用诱导型多能干细胞有着广泛的应用:从治疗一系列疾病到治疗其他疾病。

已经有许多疾病使用多能干细胞疗法治疗,包括心脏病、血液病、神经退行性疾病、糖尿病以及肝脏病等。

1.心脏病的治疗使用诱导型多能干细胞进行心脏病治疗的方法,主要有三种:起搏器、心肌移植和心肌细胞移植。

这些方法都可以直接将多能干细胞移植到心脏或患处进行治疗,可成为心脏疾病的有效治疗方法,改善心肌缺血、心功能障碍,甚至实现心肌再生。

诱导性多功能干细胞

诱导性多功能干细胞

研究历史
诱导多能干细胞最初是日本人山中伸弥(ShinyaYamanaka)于2006年利用病毒载体将四个转录因子的组合 转入分化的体细胞中,使其重编程而得到的类似胚胎干细胞的一种细胞类型。随后世界各地不同科学家陆续发现 其他方法同样也可以制造这种细胞。
2007年11月20日,美国威斯康星大学詹姆斯·汤姆森的研究小组在《科学》杂志发表体细胞转变成“诱导性 多能干细胞”(iPS细胞)的成果,而日本京都大学教授山中申弥领导的研究小组也于同日在《细胞》杂志发表 类似的研究结果。紧接着皮肤细胞转为干细胞后,美国马萨诸塞州怀德海特生物医学研究所的雅各布·汉纳的小 组用来自患病小鼠尾巴的皮肤细胞产生了诱导性多能干细胞。
因此,iPS细胞的制作与发现,也成为医学、药学或是食品等之安全实验平台。此外,当技术成熟后,例如 男性细胞也可以制作出卵子,甚至老化细胞的重生,也不再是不可能的梦想。
特性和作用
iPS细胞同样具有自我更新和分化的全能性,从日本科学家ShinyaYamanaka于2006年第一次发现这一技术到 现在,科学家已经成功从小鼠,大鼠,猕猴,猪和人的体细胞中诱导并获得iPS细胞,而且诱导技术也产生了巨 大的革新,减少外源转录因子,使用非整合病毒,质粒法等等都能够产生iPS细胞,最近,有报道称利用纯蛋白 的方法也可以获得iPS细胞。iPS技术具有巨大的潜在应用价值,利用iPS技术能够获得病人或者疾病特异的多能 性干细胞,这样可以避免移植过程中的免疫排斥问题,也绕开了人类胚胎干细胞研究所带来的伦理问题。
2009年3月伊始,iPS细胞研究便相继迎来两项重大突破。
组成基因
IPS细胞是由一些多能遗传基因导入皮肤等细胞中制造而成。在制造过程中,研究人员使用了4种遗传基因, 同时加入了7种包括可阻碍特定蛋白质合成的物质和酶在内的化合物,以研究其各自的制造效率。

ips细胞的原理和应用

ips细胞的原理和应用

IPS细胞的原理和应用1. 引言人工诱导多能干细胞(induced pluripotent stem cells,简称IPS细胞)是指通过基因工程等手段,从成年体细胞重新编程成具有多能性的干细胞。

IPS细胞的发现和应用引发了生物医学领域的革命,具有广阔的研究和临床应用前景。

2. IPS细胞的原理IPS细胞的生成原理主要是通过基因重编程技术改变细胞的表观遗传状态,使其回到类似胚胎干细胞的多能性状态。

以下是IPS细胞生成的主要方法:•通过转录因子重编程–利用转录因子Oct4、Sox2、Klf4和c-Myc等重编程因子,通过转染或基因转导等技术将其导入体细胞,使得体细胞发生表观遗传学转变,最终获得IPS细胞。

–使用这种方法生成IPS细胞时,需要注意重编程因子的选择、浓度和持续时间等参数。

•利用化合物诱导和基因修饰–通过特定的小分子化合物,在不改变基因组的情况下,直接改变细胞的表观遗传状态,诱导细胞转变成多能性干细胞。

例如,通过使用DNA甲基转移酶抑制剂和组蛋白去乙酰酶抑制剂等化合物,可以实现干细胞的转化。

•利用细胞核转移技术–通过将成熟细胞的细胞核移植到去核的卵母细胞中,再激活细胞,使其发育成胚胎,并从胚胎中获得多能性干细胞。

3. IPS细胞的应用IPS细胞具有广泛的研究和应用潜力,以下列举了一些主要的研究方向和应用领域:•疾病模型研究–使用患者自身的IPS细胞,可以生成患者特定的多能性干细胞系,从而在体外重建疾病模型。

这样的模型可以用于研究疾病发生的机制、筛选药物、评估治疗效果等。

•药物筛选和毒性测试–使用IPS细胞可以生成各种细胞系,包括心肌细胞、神经细胞、肝细胞等,这些细胞可以用于药物的筛选和毒性测试。

通过在IPS细胞衍生的细胞中测试药物的效果和毒性,可以提高药物研发效率,减少动物实验的使用。

•组织再生医学–IPS细胞具有分化潜能,可以通过体外诱导分化成各种细胞类型,如心肌细胞、神经细胞等。

这些细胞可以用于组织再生医学,例如治疗心肌梗死、神经系统疾病等。

细胞重编程技术的应用与前景

细胞重编程技术的应用与前景

细胞重编程技术的应用与前景细胞重编程技术是一种将成熟细胞回转至干细胞状态的技术,被认为是生物医学研究中一个非常重要的革命性技术。

它使得科学家们可以探索生命中各种致病因素,如疾病发生、发展和治疗等,具有广泛的应用前景。

一、什么是细胞重编程技术?细胞重编程技术,也被称为“诱导多能干细胞(iPSC)”技术,是通过重编程成熟的细胞,使其恢复到早期的干细胞状态,从而具有再分化的潜能。

这项技术最初由日本科学家山中伸弥和英国科学家托马斯·耶丁于2006年发现,先后获得了2008年的诺贝尔生理学或医学奖。

二、细胞重编程技术的应用1. 药物筛选和研发利用细胞重编程技术可以制作大量患病细胞的研究模型,用于药物筛选和研发。

这样的研究模型比传统药物研发方式更为真实和准确,可以减少药物开发的成本和时间。

比如,使用iPSC技术得到的阿尔茨海默病和巴金森病患者的神经元细胞,可以帮助科学家研究以及发现更有效的治疗方法。

2. 疾病治疗研究细胞重编程技术已经成为了疾病治疗研究领域的一个热点。

比如,使用iPSC技术可以制备出同样带有疾病基因的体细胞,从而研究疾病的起因和发展方面的信息。

此外,利用重编程技术可以将病人的成熟细胞中转化为自身干细胞,进行再生医学治疗。

这些重编程的干细胞可以在进行有针对性的修复和重建人体组织或替代损坏的器官等方面发挥重要作用。

3. 人类细胞和器官再生细胞重编程技术可以从人体提取细胞,再重编程成干细胞,并利用这些细胞重组成各种器官,从而实现人类细胞和器官再生。

这样的技术为解决器官移植疑难问题带来了福音。

但是目前这些技术的实现还面临许多科学难题。

三、细胞重编程技术的未来前景随着生物技术的飞速发展,细胞重编程技术的未来可能会更加广阔。

不仅可以解决我们目前所面临的疾病和医学难题,还可能催化进行更广泛的生物医学研究,重编程技术可以制造出复杂的人体组织、器官、肢体等,也可大大缩短制药开发周期。

细胞重编程技术发展的越来越快,相信在不远的未来的重大突破,将创造一个完全不同于现在的生物医学科技发展时代。

诱导多能性干细胞重编程方法及应用研究进展

诱导多能性干细胞重编程方法及应用研究进展

诱导多能干细胞(iPSCs)是细胞重编程技术的一个重要应用领域。iPSCs是 通过反向工程的方式,将成熟细胞通过基因重组技术诱导回原始胚胎干细胞状态 的一种新型细胞。这种细胞具有类似于胚胎干细胞的多分化潜能,可以分化为各 种类型的细胞,因此被广泛应用于基础研究、药物筛选、再生医学等领域。
在医学领域,细胞重编程技术的应用前景十分广阔。首先,细胞重编程技术 在再生医学中发挥重要作用,通过将患者的体细胞重编程为iPSCs,可以获得与 患者基因型相匹配的、具有自体性质的细胞,用于替代损伤或病变的组织器官。 此外,细胞重编程技术在基因治疗和疾病研究方面也具有巨大的潜力。
展望未来,细胞重编程技术将在多个方向上持续发展。首先,对于细胞重编 程机制的研究将更加深入,有望为技术的进一步优化提供理论支持。其次,随着 基因编辑技术的发展,直接重编程和间接重编程技术有望实现更加高效和精确的 细胞类型转化。此外,通过结合生物信息学等技术,细胞重编程技术有望实现自 动化和个性化的发展。
三、关键技术探讨
1、基因编辑:基因编辑技术如CRISPR-Cas9等在iPSCs重编程中发挥了重要 作用。通过精准地编辑基因组,可以实现对特定基因的表达调控,进而提高重编 程效率。
2、体外培养:体外培养技术是实现iPSCs重编程的重要条件。优化培养体系、 制定适当的细胞生长条件,有助于提高重编程细胞的生存率和稳定性。
例如,通过将患者的体细胞直接重编程为特定类型的细胞,可以模拟疾病的 发生和发展过程,从而深入了解疾病的发病机制;同时,通过细胞重编程技术, 可以将患者的体细胞转化为具有正常功能的细胞类型,用于基因治疗和疾病治疗。
然而,尽管细胞重编程技术具有巨大的应用潜力,但目前仍存在一些问题和 挑战。首先,关于细胞重编程的机制尚不完全清楚,对技术的进一步优化和改进 仍需深入探讨。其次,细胞重编程过程中可能伴随一些潜在的风险和并发症,如 细胞恶变、基因组不稳定等,需要加强安全性评估和管理。此外,虽然iPSCs在 许多领域显示出巨大的潜力,但其异质性和致瘤性等问题仍需深入研究。

多能干细胞化学试剂诱导分化法

多能干细胞化学试剂诱导分化法

多能干细胞化学试剂诱导分化法随着干细胞研究的不断深入,多能干细胞化学试剂诱导分化法成为一种常见的干细胞分化方法。

本文将对多能干细胞化学试剂诱导分化法进行系统的介绍,包括其原理、方法和应用。

一、多能干细胞的概念多能干细胞是指具有分化为各种组织和器官细胞的潜能的干细胞。

它们可以分化为内胚层、外胚层和中胚层的细胞以及生殖细胞。

多能干细胞有着广泛的应用前景,可以用于组织修复、再生医学以及药物筛选等领域。

二、化学试剂诱导分化的原理化学试剂诱导分化法是通过添加特定的化学试剂来诱导多能干细胞向特定细胞类型分化的一种方法。

这些化学试剂可以影响细胞内的信号通路,促进特定基因的表达,从而引导多能干细胞朝着特定的分化方向发展。

三、多能干细胞化学试剂诱导分化的方法多能干细胞化学试剂诱导分化的方法一般包括以下几个步骤:1.多能干细胞培养和扩增:首先需要将多能干细胞培养并扩增至足够数量,以满足后续实验的需求。

2.诱导分化试剂的选择:根据所需要的分化方向,选择合适的化学试剂进行诱导分化。

不同的细胞类型需要不同的诱导试剂,例如,要诱导多能干细胞分化为心肌细胞可以使用CHIR99021和IWP-2等试剂。

3.试剂处理:将选择的化学试剂加入培养基中,将多能干细胞暴露在试剂中一定时间,通常需要连续培养数天到数周。

4.分化细胞的鉴定:通过形态学观察、特定标记蛋白的免疫荧光染色等方法,对分化细胞进行鉴定和鉴定。

四、多能干细胞化学试剂诱导分化的应用多能干细胞化学试剂诱导分化法在干细胞研究和应用中有着广泛的应用前景。

首先,它可以为组织修复和再生医学提供大量的细胞原料,为患者提供更多的治疗选择。

其次,它可以用于药物筛选和毒性测试,帮助发现更多的药物和防止有害物质的使用。

此外,它还可以为基础研究提供更多的实验模型,帮助科学家们更好地理解生命的奥秘。

五、多能干细胞化学试剂诱导分化法的发展趋势随着干细胞研究的不断深入,多能干细胞化学试剂诱导分化法将会迎来更多的发展机遇。

关于诱导性多能干细胞

关于诱导性多能干细胞

诱导性多能干细胞【关键词】干细胞; 细胞分化; 转录因子诱导性多能干细胞(induced pluripotent stem cells, iPS)是通过基因转染技术(gene transfection)将某些转录因子导入动物或人的体细胞, 使体细胞直接重构成为胚胎干细胞(embryonic stem cell, ES)细胞样的多潜能细胞。

iPS细胞不仅在细胞形态、生长特性、干细胞标志物表达等方面与ES细胞非常相似, 而且在DNA甲基化方式、基因表达谱、染色质状态、形成嵌合体动物等方面也与ES细胞几乎完全相同。

iPS细胞的研究受到人们广泛的关注, 是目前细胞生物学和分子生物学领域的研究热点。

iPS细胞技术诞生还不到2年, 却为干细胞的基础研究和临床疾病治疗研究带来了前所未有的希望, iPS细胞技术的出现使人们从ES细胞和治疗性克隆等激烈的伦理学争论中解脱出来。

但是, 目前制备iPS细胞的方法在安全性方面还存在一定问题, 因此探索一种高效、安全的iPS细胞的制备方法显得十分必要。

1 iPS细胞的制备方法2006年T akahashi等[1]研究小组利用分别携带Oct4、Sox2、Myc和Klf4转录因子的4种逆转录病毒载体感染小鼠胚胎成纤维细胞(mouse embryonic fibroblasts, MEFs), 经过G418药物筛选成功获得第1批iPS细胞。

但是这批iPS细胞系中DNA甲基化的方式与自然存在的ES细胞不同, 而且这批iPS细胞不能形成畸胎瘤。

Okita等[2]研究小组报道了第2批iPS细胞的产生。

他们采用与制备首批iPS细胞相同的方法, 但是采用了不同的筛选基因。

第2批iPS细胞系DNA甲基化的方式与自然存在的ES细胞的甲基化方式相同, 并且能形成畸胎瘤。

2007年末, Takahashi和Yu等[3, 4]两研究小组分别在细胞和科学杂志上报道关于iPS研究里程碑的实验结果, 他们都成功获得了人的iPS细胞系。

人诱导多能干细胞ipsc实验步骤

人诱导多能干细胞ipsc实验步骤

人诱导多能干细胞(induced pluripotent stem cells, iPSCs)实验步骤一般包括以下几个步骤:
1. 细胞来源:从人体组织中提取成纤维细胞或皮肤细胞等,经过重编程后获得iPSCs。

2. iPSCs的培养:将iPSCs置于含有胎牛血清和抗生素的培养皿中培养,并在培养液中添加适当的生长因子和激素。

3. iPSCs的鉴定:使用荧光标记的抗体检测iPSCs的细胞表面标志物,如SSEA-4和TRA-1-81等。

4. iPSCs的定向分化:将iPSCs定向分化成所需的细胞类型,如心肌细胞、神经元、肝细胞等。

5. 细胞培养和分离:将分化后的细胞进行培养和分离,以获得足够数量的细胞用于实验。

6. 实验操作:根据实验目的进行相应的操作,如细胞移植、药物筛选、基因编辑等。

7. 结果分析:对实验结果进行分析,如细胞形态、基因表达、细胞功能等方面的分析。

需要注意的是,iPSCs实验涉及到细胞操作和遗传操作等高风险操作,需要严格遵守实验室安全规定和操作规范。

诱导性多能干细胞的研究进展和应用

诱导性多能干细胞的研究进展和应用

织修 复所存 在的伦理和异体免疫排斥的 问题, 具有广阔的再生医
学应重大 的意义。
随着 i P S细胞的诞生 ,其诱导产生的方法也不断进步 。从一 开 始的病毒法如逆转录病毒 、 慢病毒和腺病毒到非病毒的转座子
载 体和蛋 白质介 导外源 转录 因子诱导产 生 i P S细胞 。利用 病毒 法 诱导 i P S细胞时 , 外源基因整合到体细胞基因组可能会引起插
[ 1 ] 翟 中和 ,王喜忠 ,丁明孝 . 细胞生物 学[ M] . 高等教 育 出版
社. 2 0 1 1 . 0 6
以在体 外诱 导分化成不同类型 的细胞 , 为再生医学特别是组织修
复 这 方 面 建 立 了一 个 里 程 碑 。 但 是 这 些 技 术 深 受 社 会 伦 理 以及 人
体 免疫排斥等方面 问题 的困扰 。2 0 0 0年 ,Mu n s i e等人通从 小 鼠
体 细胞 核移植囊胚 中分离 出了小鼠的胚胎干 细胞 , 开创 了克 隆性
入 突变而造成临床上应用 的安全 隐患 。 而腺病毒不与宿主细胞整 合, 作 为质 粒表达载体可瞬时转染靶细胞获得 i P S细胞但是该方 法 效率 不高,不适合实际应用 。 随后一些研究小组利 喟 C r e / L o x P 系 统、o r i P / E B N A1载体及 p i g g y . B a c转座系统等将外源基因整 合 到受体细胞后将外源基因从 i P S细胞 的基 因组上切除 , 以得到 不含 外源基因的 i P S细胞 , 该方法使诱导效率大大提高 , 但在验 证 基因组不存在外源插入基 因的过程十分繁琐 , 且基 因剔除易发 生转座 酶识别位点基因重排 的现象 。后来,科学家利用结合 了 4
i P S细胞在再 生医学上 具有广 阔的应用前 景。在血 液疾病方

诱导多能干细胞技术的研究和应用前景

诱导多能干细胞技术的研究和应用前景

诱导多能干细胞技术的研究和应用前景多能干细胞技术的研究和应用是现代生物医学领域中备受关注的重要议题之一。

多能干细胞是指能够向多种细胞类型分化的一类细胞,这项技术的发展,可以为人类社会带来深远的影响。

本文将探讨多能干细胞技术的研究和应用前景,并从多个角度对其进行分析。

首先,多能干细胞技术在医药和治疗方面的应用前景十分广阔。

多能干细胞可以根据特定的细胞需求进行分化,如心肌细胞、神经细胞、胰岛细胞等等。

这为疾病治疗提供了新思路,例如,利用多能干细胞技术制造出适合患者个体的组织与器官,减少移植排异反应,极大地提高了移植效果。

同时,将多能干细胞成功分化为彼此不同的细胞类型后,能够为各种疾病提供治疗方案。

比如,将肺泡细胞转化为肺部细胞,有望用于肺癌等疾病的治疗。

其次,多能干细胞技术能够为药物研发提高效率。

目前,制药过程和药物测试通常需要大量的动物试验,同时无法非常精确地模拟人体内部生命体系,这往往导致药物研发周期长,费用高。

使用多能干细胞技术可以更快地评估药物的安全性和有效性,同时还能模拟患者各种状况的原因和结果。

第三,多能干细胞技术使得生命科学领域的研究更加系统化。

基因编辑技术的出现,使科研工作者能够通过基因编辑,轻松控制多能干细胞,使其具有特定的生理特性和功能。

多能干细胞亦可为研究人体生物学提供更完整、更准确的数据,从而对一些潜在的危险因素进行更加全面的风险评估。

最后,虽然多能干细胞技术的研究和应用前景看似十分光明,但是在应用过程中仍需要注意伦理问题。

伦理问题包括隐私权,多能干细胞的研究和实验过程中,必须保护受试者的个人隐私不受侵犯。

同时,作为一个处在不断发展过程中的技术,需要制定一定的准则来确保技术的安全性和可行性,同时合理分配资金和资源,以保证其研究和发展的可持续性。

总之,多能干细胞技术的研究和应用前景广阔、渴望被大众关注、推广和支持。

随着技术的不断进步,人类社会有望通过这一项技术取得更多的健康和幸福。

诱导性多能干细胞的研究进展

诱导性多能干细胞的研究进展

资料显 示 : 用 高通 量 检 测 手段 , iS s 人 E 利 对 PC、 s细
胞以及 成纤维 细胞 的 mR A表达 谱 、 R A表达谱 、 N miN
H 3甲基化 谱 、 因组稳定 性等等 进行 了 比较 , 基 结果 发 现 iS s P C 与人 E C在 mR A表 达水 平存在 显著差异 , S N
因子导 人 已分化 的小 鼠皮 肤 成 纤 维 细胞 , 而 获 得 进 了类似 于 E S细胞 的多能 性干细胞 , 一研究 明确 地 这
证实 了分化的细胞 可 以通 过 少数 几 个 因子 的外 源 导 人而被 重编程到具有 多 能性 的状 态 。2 0 0 7年 , a a T k. hsi Y ah 和 u等 ’ 别 报 道 了成 功 获 得 人 的 iS s 分 P C 系 。此 后 , 相继有 多个研究 小组分别 将小 鼠肝细胞 和
三 、 S s 人 类 疾 病 中 的 应 用 i C在 P
实验鼠的四倍 体互 补试 验 则证 明 了 iS s 备 和 E PC 具 s
同样 的发育潜 能 。因此 iS s P C 在细胞 形态 、 长 生 特性 、 干细胞标志 物表达 等方 面与 E S细胞非 常相 似 , 形成嵌合体动物方面也与 E s细胞几乎完全相 同。

医学 嗣 沿 ・
诱导 性 多能干 细 胞 的研究 进 展
刘 雪霞 诱 导 性 多 能 干 细 胞 (n u e uio n t id cd P l pt ts m r e e cl , S s 是 通过基 因转染 技 术将某 些 转 录 因子导 e si C ) l P 李建远
的光芒 时 , 威斯 康星大 学张素 春教授 研究发 现 , . i P Ss C 即便 是那 些不用 导人外 源基 因诱 导 的 iS s P C 比对

诱导多能干细胞研究进展概述

诱导多能干细胞研究进展概述

诱导多能干细胞研究进展概述多能干细胞研究是现代生物学领域的重要研究方向之一、多能干细胞,又被称为胚胎干细胞(Embryonic Stem Cells, ESCs),是具有自我更新能力和向所有体细胞类型分化潜能的细胞。

细胞分化是胚胎发育和成体维持的基础,而多能干细胞研究的目标就是揭示胚胎发育和分化的机制,并为再生医学和组织工程等应用提供理论基础和实际应用。

早在1981年,美国生理学家埃文斯托夫·马丁尼斯-迈力斯在小鼠中首次成功分离出多能干细胞,标志着多能干细胞研究的开端。

之后的几十年里,研究人员不断改进和发展细胞培养技术,以提高细胞培养的成功率和稳定性。

这些努力逐渐使得多能干细胞的分离和培养成为可能,并使得多能干细胞的研究进入了实验室阶段。

随着诱导多能干细胞技术的不断完善,越来越多的研究在多能干细胞领域取得了重要进展。

研究人员通过诱导多能干细胞技术,成功地实现了多能干细胞的定向分化,即将多能干细胞分化为各种特定功能的细胞类型,如心脏细胞、神经细胞和肝细胞等。

这些研究为再生医学、组织修复和疾病治疗等领域的应用提供了实质性的支持。

此外,诱导多能干细胞技术还为疾病的研究和治疗提供了新的途径。

利用诱导多能干细胞技术,研究人员可以将病人的成体细胞重编程为多能干细胞,再通过定向分化得到疾病相关的细胞。

这样一来,研究人员可以在实验室中研究疾病的发生机制,并寻找相应的治疗方法。

这使得疾病研究和治疗进入了一个全新的阶段。

总的来说,诱导多能干细胞研究在过去几十年里取得了巨大的进展。

该领域的研究不仅为我们揭示了胚胎发育和细胞分化的机制,也为再生医学、组织工程和疾病研究等领域提供了重要的理论和实践基础。

随着技术的不断发展和突破,诱导多能干细胞研究将继续为生命科学的进展和人类健康的改善做出重要贡献。

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综述诱导多功能干细胞研究涉及的技术作者李建雄09级七年制二系093335 摘要诱导多潜能干细胞(induced pluripotent stem cells,iPSCs)是体细胞在外源因子作用下,经直接细胞核程序重整而重新获得多潜能的干细胞.iPSCs在疾病的模型建立与机理研究、细胞治疗、药物的发现与评价等方面有着巨大的潜在应用价值.在过去几年中,科学家们致力于改进体细胞重编程技术并取得许多突破.本文就iPS细胞研究关键环节—一诱导系统涉及的技术进行综述与展望。

关键词体细胞重编程,诱导多潜能干细胞, 整合型载体,非整合型载体,新型载体,蛋白质转染, 细胞膜的通透性观察,DNA甲基化, RNA干扰实验,信号通路引言干细胞是人体及各种组织细胞的最初来源,具有高度自我复制能力、高度增殖及多向分化潜能,从发现之日起一直倍受学者关注。

20世纪末以来,胚胎干细胞成为各国研究的重点。

然而,胚胎干细胞的获取主要还是来自早期发育的囊胚,而这一阶段涉及许多对生命的界定问题,各国因信仰、民俗及文化背景的不同引起胚胎干细胞研究激烈而敏感的伦理之争;同时,胚胎干细胞的获取和保存也受现实条件的限制。

因此,怎样采用非胚胎材料直接产生多能性干细胞成为生命科学研究发展的重要瓶颈。

作为细胞重编程研究的里程碑,2006年,Yamanaka小组“将Oct4、Sox2、c.Myc和KH4等4个转录因子导入小鼠胚胎成纤维细胞(mouseembryonic fibroblasts,MEFs)中,成功获得与小鼠胚胎干细胞(embryonic stem cells,ESCs)在表型、生长特性、基因表达和分化潜能等方面高度相似的小鼠诱导多能干细胞(induced pluripotent stem cell,iPS cell) 【1】,从此,iPS细胞的研究日趋火热。

美国Thomson 小组报道了通过转染Oct-4、Sox2、Nanog及Lin284个基因可将人的成纤维母细胞重编程为iPS细胞【2】。

iPS细胞在其形态学、增殖特性、干细胞标志物的表达、表观遗传修饰上都与ESCs无显著差别【3-4】,研究表明:鼠iPS细胞能有效分化为造血和神经祖细胞,并能在体内和体外分化为血液及神经系统的各种细胞【5-6】。

亦有研究证明,人体iPS细胞和小鼠iPS 细胞均可分化为心肌细胞、血管内皮细胞及平滑肌细胞【7-9】;同时,iPS细胞孕育而成的活体小鼠,有力地证明了iPS细胞具有真正的“全能性”【10】。

但到目前为止,iPS细胞的研究才刚刚起步,一些重要的科学问题与关键技术问题还没有完全解决,iPS细胞走向临床应用为时尚早。

本文就近几年iPS 细胞研究所涉及的技术作一回顾,从具体操作上把握iPS 研究和应用方向,加深对ips的认识,以期对有志于此的医学生未来的学习研究工作有所帮助.1、基因导入技术把已知基因转移到真核细胞,并且整合到基因组中得到稳定表达的技术,称为基因导入。

基因导入技术是制备ips细胞的主要技术,而基因载体又是推动无遗传修饰ips细胞的建立的关键。

载体主要有整合型载体、非整合型载体以及新型载体。

1.1.整合型载体介导的基因导入技术早期使用的病毒载体,如逆转录病毒载体、慢病毒载体、诱导表达的慢病毒载体、单一慢病毒载体及piggyBac转座子都属于整合型载体【11】。

反转录病毒载体的结构包括已切除了病毒的结构基因gag,大部分pol和env,以及两侧的LTR,被选择(标记)基因和目的基因插入的多聚位点所取代,同时还带有包装信号ψ。

逆转录病毒载体制备首先要有适当的包装细胞系,以利于产生高滴度的病毒,另外还具有适当的结构。

如:ψ2(第一代包装细胞),PA317(第二代包装细胞),ψ1-CRIP、PG13、DA、CFA(第三代包装细胞),包装细胞可提供逆转录病毒gag、pol和env蛋白才能使带有包装信号及目的基因的病毒载体RNA进行包装,包装细胞只提供gag、pol和env蛋白而不产生具有复制能力的野生型病毒(RCR),而第一代包装细胞可产生RCR,安全性较差;第二代包装细胞,临床上已广泛应用,也未发现产生RCR,安全性好;第三代包装细胞更加安全,第三代包装细胞中主要区别是病毒结构基因中env 不同。

1.2.非整合型载体介导的基因导入技术腺病毒载体、RNA病毒、附着体和质粒都属于非整合型载体。

腺病毒载体[27]、RNA 病毒[28-29]、附着体[30]和质粒[25,31]等非整合型载体已成功制备iPS 细胞,但重编程效率往往较整合型载体低.而且也存在载体基因污染、转基因表达难以精确调控和引起癌变风险1.3.新型载体介导的基因导入技术新型载体中非病毒微环状载体能高效率制备无遗传修饰ips细胞,最近研究发现,仅病毒载体也能重编程体细胞为ips细胞。

Jia 等[25]建立非病毒微环状载体携带Oct4、Sox2、Lin28 和Naong(reprogramming cassette,使用2A 肽段和IRES,高效表达4 个转录因子)诱导脂肪干细胞重编程为iPS 细胞,该载体能高效率制备无遗传修饰iPS 细胞.最近研究[26]发现,仅病毒载体也能重编程体细胞为iPS 细胞,这一发现为利用基因导入技术获取iPS 细胞提供新思路.此外,能高效诱导iPS 细胞的重组腺病毒载体,该载体能高效调控并介导体细胞重编程为iPS 细胞【13-24】。

2、蛋白质转染技术2.1蛋白质转染诱导ips细胞为克服当前基因操作风险,丁胜研究组首次采用蛋白质转染技术制备iPS 细胞[32],添加化学小分子丙戊酸(valproic acid,VPA)情况下,融合穿膜肽11R (poly-arginine) 的蛋白质组合11R-Oct4、11R-Sox2、11R-Klf4、11R-c-Myc 和11R-Oct4、11R-Sox2、11R-Klf4 2 种组合分别将小鼠成纤维细胞重编程为iPS 细胞.随后,Kim 研究组[33]使用融合穿膜肽9R(poly-arginine)的蛋白质组合9R-Oct4、9R-Sox2、9R-Klf4、9R-c-Myc 重编程人新生儿成纤维细胞为iPS 细胞.蛋白质转染技术制备的iPS细胞无任何遗传修饰,避免了基因操作和毒副化学物质带给iPS 细胞的潜在风险,提高了临床应用安全性.蛋白质高效转染技术存在三个核心问题:a.如何实现蛋白质从培养基进入细胞浆;b.怎样避免蛋白质被溶酶体持续俘获;c.如何保证蛋白质从胞浆正确入核.钱其军等通过建立高效双穿膜肽系统【11】,重编程蛋白被核转运蛋白复合体识别而高效入核的同时,导入能破坏蛋白质穿膜时形成巨胞饮泡的小肽,使蛋白质被释放,避免被溶酶体捕获降解.除利用穿膜肽做蛋白质载体外,也可通过增加细胞膜通透性或纳米隧道途径使蛋白质进入细胞,如链球溶菌素O(streptolysin-O, SLO)可增加细胞通透性使ES 细胞提取物进入293T 细胞[35].此外,是否仅用酶来催化相关蛋白实现重编程也有待研究.细胞膜的通透性研究也为蛋白质从胞浆入核提供了依据。

3、化学药物诱导技术体细胞重编程效率低(<0.01%[1, 36])且动力学缓慢(2~3 周),极大制约iPS 细胞研究与应用。

化学物质可以提高重编程效率,并且能功能性替代某些转录因子,其主要通过影响细胞表观遗传修饰和信号转导通路发挥作用。

3.1 表观遗传途径表观遗传修饰在体细胞重编程程中有着重要作用,化学小分子可通过改变体细胞的DNA 甲基[38-39]、组蛋白修饰(乙酰化、甲基化和磷酸化等)[37]等表观遗传特性提高重编程效率。

3.1.1DNA甲基化DNA甲基化的分析方法很多,可分为总基因组甲基化的检测和单基因序列特异性甲基化分析的研究。

总基因组甲基化的检测又分为全基因组序列特异性甲基化分析和基因组非特异性甲基化水平的研究。

前者包括甲基化差异性杂交显示(differential methylation hybridization,DMH)、寡核苷酸微阵列法和基因组限制性酶切扫描法(restriction landmarkgenomescanning,RLGS);后者包括3H—SAM掺人后液闪检测法和高压液相色谱法。

对单基因序列特异性甲基化分析包括传统的甲基化敏感的限制性内切酶(methylation sensitive restriction endonucleases,MSREs)分析、比较简洁的甲基化特异性PCR(methylation specific PCR,MSP)、全面反映甲基化情况的亚硫酸氢钠变性后测序(bisulfitegenomic sequencing)、甲基化敏感性单核苷酸引物扩增(methylation sensitive single nucleotide primer extension,Ms—SnuPE)、较新颖的甲基化荧光检测(methylight)、结合亚硫酸氢钠变性的限制性酶分析(combined bisulfite restrictionan alysis,COBRA)、酶的区域性甲基化特异性分析(enzymatic regional methylation assay,ERMA)和变性高压液相色谱法(denaturing high performance liquid chromatography,DHPLC)。

3.1.1.1甲基化敏感的单核苷酸的扩增(Ms—SnuPE)Ms—SnuPE即甲基化特异的单核苷酸扩增,它能对不同甲基化特异位点进行快速定量,是一种快速估计特异性CpG位点甲基化不同情况的定量方法。

先用重亚硫酸盐处理基因组DNA,未甲基化的胞嘧啶全部转化为尿嘧啶,而甲基化的胞嘧啶不变。

进行PCR扩增,然后取等量扩增产物置于2管中,分别作为Ms—SnuPE单核苷酸引物延伸的模板。

设计用于Ms—SnuPE延伸的引物的3’端紧邻待测碱基。

同时于2个反应体系中加入等量的Taq酶、引物、同位素标记的dCTP或dTTP。

这样,如果待测位点被甲基化,则同位素标记的dCTP会在反应延伸时连于引物末端;若是未被甲基化,则标记的dTTP参与反应。

末端延伸产物经电泳分离和放射活性测定后可得出C/T值,即为甲基化与非甲基化的比值,从而分析得到待测片段中CpG位点甲基化情况。

3.1.1.2甲基化敏感限制性内切酶(MSRE)法MSRE是一类对其识别位点含有甲基化碱基敏感的限制性内切酶,目前至少已发现320种。

此类酶如在其切割位点中含有一个甲基化碱基,则它们中的绝大多数就不能切割DNA。

MSRE法是基于甲基化敏感Ⅱ型限制性内切酶不能切割含有一个或多个甲基化切点序列的基本原理。

用甲基敏感Ⅱ型内切酶及其同工酶(对甲基化不敏感)切割含有一个或多个甲基化CpG序列的片段,然后用DNA印迹法分析。

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