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干细胞的分离、培养及分化
2.1 干细胞的分离
2009年2月,金颖的实验室在Cell Research上报道成功从大鼠囊胚建立多能干细胞系,将该细胞注射到免疫缺陷小鼠体内能形成具有三胚层组织的畸胎瘤。该研究在国际上首次建立能分化成三胚层细胞的大鼠多能干细胞系。由于技术限制,该研究没有检测该细胞系的胚胎发育潜能。如果能通过囊胚注射形成嵌合体和生殖腺传递,则该细胞系将是国际上首株大鼠胚胎干细胞系。
2009年2月,中科院昆明动物所研究员季维智的实验室在Cell Research上报道成功分离恒河猴(rhesus monkey)的肝脏表皮前体细胞。与胚胎干细胞相比,成体干细胞具有成瘤概率低,容易分化成成熟的功能细胞的优点,更适合临床研究与应用。
2009年2月,中科院动物所研究员段恩奎的实验室在Cell Prolif上报道成功的从小鼠皮肤分离出一类干细胞,并将其分化成产生胰岛素的细胞。该研究为人类糖尿病的自体移植治疗开辟了新的途经。
2.2 干细胞的培养
2009年2月,邓宏魁的实验室在Stem Cells上报道利用一种小分子(pluripotin)和lif的组合,可以从很难建系的小鼠品系高效的建立胚胎干细胞系。该研究发现,pluripotin和lif的组合可以提高内细胞团增殖时Oct4阳性细胞的比例,为国际首次从很难建系的品系(NOD-scid和SCID beige)高效建立胚胎干细胞系。
2009年8月,周琪的实验室在Reproduction上报道首次开发出一种可以有效支持小鼠核移植胚胎发育的培养基。该研究为重编程机制的研究奠定了坚实的基础。
2.3 干细胞的分化
2009年7月,周琪的实验室报道一种通过单层培养的方法,将恒河猴胚胎干细胞分化成神经前体细胞,该研究结果发表在Reprod Biomed Online上。2009年7月,邓宏魁的实验室在PLoS One上报道首次将人胚胎干细胞分化成肝脏前体细胞。11月,该课题组在J Mol Cell Biol上报道将人胚胎干细胞分化成均质的PDX1阳性的胰腺前体细胞。这些研究为干细胞的临床应用打下坚实的基础。
三、 干细胞自我更新及分化机制的研究
3.1 胚胎干细胞自我更新及分化机制的研究
Oct4是维持胚胎干细胞自我更新能力的关键转录因子,有两种亚型Oct4A和Oct4B。Oct4A对维持胚胎干细胞的自我更新能力是必需的,而Oct4B的功能研究的不是很清楚。中科院遗传发育所研究员戴建武的实验室发现Oct4B有三种转录本,其中Oct4B-190的表达在应激状态下上升,抑制细胞凋亡。该研究揭示了Oct4具有更为复杂的功能,发表在2009年6月的Stem Cells上。另外,金颖的实验室发现Wwp2在人和小鼠的胚胎干细胞中均可以促进Oct4的降解,揭示了一种重要的Oct4蛋白水平调节方式,该研究结果分别发表在2009年5月和12月的Cell Research上。
和Oct4一样,Nanog和Sox2也是维持胚胎干细胞自我更新能力的关键转录因子,它们和Oct4一起构成核心转录调控网络。2009年4月,金颖的实验室在J Biol Chem上报道Nanog的一种表达调控方式。该研究发现一种转录共激活因子p300可以结合到Nanog的转录调控区域并激活Nanog的表达。该研究组还发现PARP1可以给Sox2加上PAR修饰并引起Sox2的降解,进而调节Fgf4的表达。该研究发表在2009年8月的J Biol Chem上。
除了Oct4、Sox2和Nanog,越来越多的研究发现,其它蛋白也参与胚胎干细胞自我更新的调控。2009年6月,金颖的实验室在Stem Cells上报道一种锌指核仁蛋白LYAR通过促进胚胎干细胞增殖和抑制凋亡来维持其自我更新潜能。进一步研究发现,LYAR通过和另一种核仁蛋白nucleolin形成复合体并抑制其自我剪切起作用。
胚胎干细胞的自我更新除了受细胞内因子调控外,还受细胞外信号通路的调控。清华大学陈烨光研究组和中科院遗传与发育研究所韩敬东研究组合作发现,BMP信号通路的关键分子SMAD1/5和 SMAD4结合到一类发育调控基因上并影响胚胎干细胞的分化。该研究成果发表在2009年11月的Genome Research上。