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■ 研究进展  
iPS细胞(诱导性多潜能干细胞)在肝脏研究方面的最新进展
   点击数:2095     更新时间:2010-11-16

    S. Tamir Rashid等[1]研究发现,从代谢性肝病患者身上获取的皮肤成纤维细胞可以成功被诱导为病人特异性iPS细胞系,这些细胞系可以被诱导为成熟肝细胞,然而这些诱导而来的病人特异性细胞具有该代谢性肝病患者的一些病理学特征,如a1-抗胰蛋白酶在内质网的错叠聚集,低密度脂蛋白受体介导的胆固醇摄取不足以及糖原累积和脂类升高等。这提示病人来源的iPS细胞可以为研究该疾病创建了研究模型基础。
    通过在体细胞过表达一些转录因子而使其成为诱导性多潜能干细胞这项技术为再生医学以及建立体外疾病模型创造了新的机会。人iPS细胞已经从各类患者中诱导成功,一些报道发现当这些iPS细胞紧接着分化为神经祖细胞的时候伴有疾病特异性表型。具然而具我们所知,还没有神经细胞以外的以人iPS细胞为基础建立的疾病特异性模型报道过(如中胚层和内胚层谱系),并且也没有针对仅仅在完全分化成熟的成体细胞能观察到的丧失功能的疾病状态(迟发疾病)。更重要的是,学者们仍然关注于在重编程和分化过程中细胞内应激将阻碍人iPS细胞分化而来的细胞保留繁多精细的调控蛋白运输和活性的交互作用。了解这些交互作用对于理解种种疾病机制非常重要,并可能为当前同一遗传背景下不同个体间的未明了临床变异表型提供进一步的了解。
    这些组织中以代谢性肝脏疾病(IMD)为甚。这类疾病由肝细胞的关键蛋白遗传突变导致。尽管IMD患者可以接受整肝移植治疗,但是该手术具有一定的风险。但因为原代肝细胞培养困难以及缺乏充分复制相应疾病状态下异常蛋白和继发性细胞损伤的人类相关性类肝样细胞系。S. Tamir Rashid等[1]报道的是一系列IMD患者体细胞诱导而成的人iPS细胞。并且,S. Tamir Rashid等创建了一种简单有效的人iPS细胞化学培养分化体系。他们从7例IMD患者以及三例健康人(对照)的皮肤活检组织中得到皮肤成纤维细胞,加入四个Yamanaka因子后对细胞进行重编程。不同年龄和性别的每个个体细胞诱导成为人iPS细胞的成功率从0.01%到0.1%不等。为了限定相同个体来源的细胞间的保守变异,每个个体所获得的三个人iPS细胞系被用来做接下来的研究。最后从10个个体所获得20个细胞系,并对它们的形态、多潜能标记物表达、在体内体外向三个胚层分化的潜能、正常核型、以及表达内源性元件和外源性多潜能基因进行分析。  所有获得的人iPS细胞均表达内源性多潜能标记物并能向神经外胚层、内胚层和中胚层细胞分化。
    其次他们利用三步法诱导向肝细胞分化:第一步诱导人iPS细胞向表达Sox17, CXCR4, foxA2, and Hex(一个在肝细胞分化成熟之前的内胚层标记物)的内胚层细胞分化。使用包含聚乙烯醇并补充了苯丙酸诺龙、FGF4、BMP-4和PI3K抑制剂的化学成分确定的培养液。然后使用苯丙酸诺龙和B27补充物结果使得内胚层细胞向表达AFP、CK18、CK19、HNF4和HNF6的肝系组细胞分化。最终,该细胞成熟于加有HGF和制瘤素-M的CMRL/肝细胞培养基中,成为类肝样细胞。该细胞在25天时表达白蛋白、a1抗胰蛋白酶。FACS检测显示80%以上的细胞表达白蛋白,并与人肝细胞具有极其相似的形态,随机性双核、糖原沉着、微突起例如粗面和滑面内质网以及突起的高尔基体。更重要的是,该分化而来的细胞在体外与正常人肝细胞具有相同的功能:储蓄糖原和低密度脂蛋白、分泌白蛋白、通过细胞色素P450途径代谢药物、以及在肝细胞特异性ApoAII启动子控制下表达GFP蛋白。并且,重编程所引入的外源性因子在这些细胞中低表达,表明在分化后逆转录病毒所转基因沉默表达。但是这些细胞持续表达AFP,说明它们始终未完全分化成熟。FACS检测发现这些细胞中a1抗胰蛋白酶和白蛋白表达水平介于胚胎发育晚期和充分发育的体细胞之间。

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