1、什麼是慢病毒包裝
慢病毒載體(Lentiviral vector, LVs)是在HIV-1病毒基礎上改造而成的病毒載體系統,它能高效的將目的版基因權(蛋白質編碼序列、shRNA或gRNA)導入動物和人的原代細胞或細胞系。慢病毒載體基因組是正鏈RNA,其基因組進入細胞後,在細胞漿中被其自身攜帶的反轉錄酶反轉為DNA,形成DNA整合前復合體,進入細胞核後,DNA整合到細胞基因組中。慢病毒載體介導的基因表達、RNAi或基因敲除作用持續且穩定,原因是目的基因整合到宿主細胞基因組中,並隨細胞基因組的分裂而分裂。另外,慢病毒載體能有效感染並整合到非分裂細胞中。大量文獻研究表明,慢病毒載體介導的目的基因長期表達的組織或細胞包括腦、肝臟、肌肉、視網膜、造血幹細胞、骨髓間充質幹細胞、巨噬細胞等。
慢病毒載體不表達任何HIV-1蛋白,免疫原性低,在注射部位無細胞免疫反應,體液免疫反應也較低,不影響病毒載體的第2次注射。
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2、DR5::GFP轉基因株系在哪可以買到啊
一般你問發表文章的實驗室要就可以了。
3、什麼是細胞分化?是怎麼分化的?
分化就是由細胞分裂後細胞發生功能的變化,組成不同的組織。細胞分化的過程是:受精卵分裂兩個細胞,四個細胞,再到多個細胞後進行分化。
4、求葯理學綜述
這是我已經發表的葯理方面的綜述,你可以看一下,但不能用來發表,否則自己會有麻煩的。再者,綜述參考文獻一般較多,10篇左右的基本沒有。國內綜述一般參考文獻20-30篇左右即可,而國外的好多綜述的參考文獻都是上百篇或者更多
心肌細胞凋亡與梗塞的研究進展
關鍵詞:細胞凋亡 心肌缺血 心肌梗塞
細胞凋亡是細胞在正常的生理或病理狀態下發生的一種自發的、程序化的死亡過程。細胞凋亡發生時呈現出獨特的形態學和生物化學特徵,其表現為細胞膜完整,細胞器形態改變較輕,細胞核固縮、斷裂,最終形成凋亡小體並被巨噬細胞等清除。而且,凋亡細胞基因組的裂解產物在瓊脂糖凝膠電泳圖譜上呈現出典
型的DNA ladder。心肌缺血可引起缺血區及缺血邊緣區心肌細胞的死亡,並可隨後發展為心肌梗塞(myocardial infarction, MI),使心肌細胞死亡進一步加劇,最終可導致心衰的發生。近年來研究顯示,細胞凋亡參與MI心肌細胞的死亡,並在心室重構、心功能改變過程中起關鍵作用[1,2]。現就心肌細胞凋亡與梗塞的研究進展綜述如下。
1 心肌細胞凋亡存在於MI中的依據
心肌細胞凋亡是缺血所致MI心肌細胞死亡的途徑之一。Yue等[3]發現,在缺血導致的大鼠MI 模型3d後通過原位末端脫氧核苷酸轉移酶介導的切口末端標記法(TUNEL)和DNA laddering檢測,梗塞邊緣區(離梗塞區~500um)心肌細胞凋亡指數明顯增高。Gu等[4]在心肌缺血誘發的MI動物模型中發現,與遠離梗塞區相比,梗塞邊緣區存在不規則形狀的心肌細胞及大量的凋亡細胞核。Baldi等[5]報道在人類急性心肌梗塞(AMI)晚期屍解中,心肌細胞凋亡仍然非常活躍,而且遠離梗塞區細胞凋亡指數(0.7%)遠遠低於梗塞區(25.4%)。以上說明細胞凋亡主要存在於梗塞區及梗塞邊緣區。也有研究發現,在早期MI患者中遠離梗塞區凋亡細胞數量仍然可觀,但心肌細胞凋亡的存在並不能作為MI的診斷標志[6]。
2 心肌細胞凋亡與梗塞後心室重構
MI發生時引起心肌細胞丟失以及細胞外基質的一系列變化,導致心室重構的發生。心肌細胞凋亡與心室重構關系密切,抑制心肌細胞凋亡有利於心室功能的改善。研究發現,通過葯物抑制心肌細胞凋亡可提高左心室射血分數,減少左心室舒張末期內徑,改善心功能[4]。Sinagra等[7]研究發現,MI後由細胞凋亡引起的細胞丟失導致左心室舒張功能障礙,這可能是心室功能惡化的原因之一。Abbate等[8]最近發現,在兩個不同的實驗動物模型中,MI 24h之內通過抑制心肌細胞凋亡能夠顯著改善心室重構過程。Diwan等[9]在敲除鼠心臟促凋亡基因Bnip3的MI模型中研究發現,2d後梗塞邊緣區及遠離梗塞區的心肌細胞凋亡減少,3周後則顯示出改善左心室收縮及抑制左心室擴張的功能,從而證實Bnip3是MI後心室重構的一個主要決定性因子。另外,AMI後遠離梗塞區的左心室正常區域,心肌細胞凋亡明顯增加,通過抑制此區域的心肌細胞凋亡能夠逆轉AMI後的不利反應,起到保護左心室功能的作用[10]。
3 與MI有關的凋亡調控因子
心肌細胞凋亡受多種蛋白、基因、生長因子的調控,Bcl-2家族是迄今研究最深入的凋亡調控因子之一,其促凋亡蛋白與抗凋亡蛋白的比值在決定細胞存亡中起關鍵作用。P53在調控心肌細胞凋亡中同樣起重要作用。有研究證明,通過葯物預處理能明顯抑制實驗性AMI大鼠心肌細胞中P53及Bax、Fas的表達,Bcl-2表達則增加,從而明顯減少心肌細胞的凋亡[2]。人類血液中還存在可溶性Fas(sFas)和FasL(sFasL),前者通過抑制Fas與細胞膜上的FasL結合阻斷細胞凋亡,後者可誘導細胞發生凋亡。Soeki等[11]研究發現,在AMI後1d血漿sFas濃度顯著增加,14d後濃度減少,而sFasL濃度無明顯變化。說明AMI早期,機體自身sFas濃度增加抑制心肌細胞凋亡;隨著時間推移,sFas濃度減少,細胞凋亡加劇。該研究還發現,在心室重構患者中sFasL濃度於AMI 後14d及21d高於無心室重構患者,說明MI晚期發生心室重構的患者心肌細胞凋亡增多,sFasL起了誘導作用。
另外,hsp70是熱休克蛋白家族(hsps)在心肌細胞保護中研究最成熟的成員之一[1]。Dybdahl[12]等對28例AMI患者研究發現,血液中hsp70和C反應蛋白(CRP)及白細胞介素-6(IL-6)顯著增加,hsp70峰值濃度與心臟肌鈣蛋白T及心肌肌酸激酶同工酶的峰值濃度相關。而且AMI後1d左心室射血分數與hsp70濃度呈負相關,說明hsp70濃度可能與梗塞面積有關。一些生長因子也參與心肌細胞凋亡的發生,如Davis等[13]在大鼠MI模型中通過生物素化的那諾芬使胰島素樣生長因子-1持續釋放28d,與僅有那諾芬的組別比較,Akt活性增強,caspase-3減少28%。
4 心肌細胞凋亡的信號轉導途徑
在心肌細胞凋亡的信號轉導途徑中死亡受體途徑與線粒體途徑研究最成熟。 最近發現,阻斷AT1受體能夠明顯減少Fas表達,從而抑制Fas/FasL介導的心肌細胞凋亡[14]。TNF-α也能通過與Fas/FasL相同的途徑誘導心肌細胞凋亡。Sun等[15]在TNF-α敲除小鼠MI模型中發現,與正常小鼠相比遠離梗塞區及無梗塞心肌中細胞凋亡數目非常少。線粒體在細胞凋亡過程中起著主開關作用。Cyt C釋放到胞漿中後與凋亡活化因子-1、caspase-9分子形成凋亡體。凋亡體活化caspase-9,從而激活下游caspase分子,如caspase-3等,最終誘導凋亡的發生。有研究證明,抑制凋亡體的形成同時伴隨caspase-9和-3的失活能夠抑制心肌細胞凋亡[16]。另外,Bcl-2家族可調節線粒體途徑中Cyt C的釋放。通過抑制Bax通道的活化能夠抑制Cyt C的釋放,從而抑制細胞凋亡 [17]。
Akt在調節心肌細胞生長及存活中起重要作用,其途徑的激活能夠抑制心肌細胞凋亡[3]。Akt又稱磷酸激酶B,是一種絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶,包括Akt1、Akt2、Akt3三個亞型。其中Akt1和Akt2已被證實有抑制心肌細胞凋亡作用[3,4]。Akt激活後可使促凋亡因子Bad、caspase-9磷酸化及上調P53的負向調節蛋白,阻斷以上因子介導的凋亡途徑。有研究發現,三碘甲狀腺原氨酸能夠明顯誘導MI邊緣區Akt自身Ser473磷酸化,使此區域心肌細胞凋亡減少,而且MI後正常區Akt2有輕微表達但與模型組相比差異顯著,其意義有待進一步研究[3]。最近絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)途徑在心肌細胞凋亡中的作用日益受到關注。MAPK有3個主要的亞家族:細胞外信號調節激酶(ERK),c-Jun氨基末端激酶(JNK)和P38 MAPK。其中P38 MAPK在心肌缺血後細胞凋亡的信號轉導途徑中起中樞作用,通過抑制P38 MAPK能明顯上調Bcl-2蛋白表達[18]。
5 MI心肌細胞凋亡的防治
5.1 基因治療
在包含人類A20基因的轉基因小鼠MI模型中發現,在心臟中特異性過度表達人類A20基因可阻斷IκB激酶β和P65活性,抑制NF-κB信號通路,減少caspase-3、-9及Cyt C和第二線粒體來源的半胱氨酸天冬氨酸蛋白水解酶激活劑(Smac)的釋放,抑制心肌細胞凋亡。進一步研究發現,A20能夠增強抗凋亡蛋白Bcl-2、X染色體凋亡蛋白抑制劑(XIAP)、細胞型Fas相關死亡域樣白介素-1β轉換酶抑制蛋白(cFLIP)的表達,減少促凋亡蛋白Fas、FasL、Bax的表達,明顯縮小心肌梗塞面積,阻止左心室功能障礙和重構,延遲隨後心衰的發生[19]。Rong等[20]在移植人生長激素(hGH)基因的大鼠心肌缺血模型中發現,缺血4周後GH可下調Bax表達,Bcl-2/Bax比率增加,心肌細胞凋亡被抑制;而且,左心室舒張末期內徑和梗塞面積明顯減小,心功能明顯改善,這可能與血中IGF-1濃度升高、腦鈉素水平明顯降低有關。大量研究表明,P38 MAPK激活可誘導心肌細胞凋亡。MAPK磷酸化酶-1(MKP-1)可使P38 MAPK去磷酸化而鈍化,在心肌缺血MKP-1轉基因小鼠中,MKP-1過度表達明顯抑制P38 MAPK活性,從而明顯減輕梗死損傷程度[18]。也有研究發現,MI早期通過局部P38α基因轉移增強P38 MAPK活性,同時增加血管發生相關因子表達,明顯降低心肌細胞凋亡指數和減少心肌梗塞面積,改善MI後心室重構[21]。
5.2 幹細胞移植治療
幹細胞移植為目前治療缺血性心臟病的熱點之一。由於胚胎幹細胞的研究受到倫理道德及取材困難等因素的影響,研究者把更多的希望寄予成體幹細胞。目前用於心肌細胞研究的成體幹細胞主要有骨髓幹細胞、骨髓間充質幹細胞、內皮祖細胞、骨骼肌幹細胞等。Uemura等[22]在鼠心肌缺血導致的MI模型中發現,骨髓幹細胞(BMSC)治療組心肌細胞Akt活性增加,TUNEL陽性細胞數明顯減少。BMSC預處理組可通過旁分泌途徑抑制心肌細胞凋亡,明顯縮減梗塞面積,提高左心室射血分數,減輕MI後左心室重構。Berry等[23]將骨髓間充質幹細胞(MSC)直接注入MI大鼠梗塞區及邊緣區表現為TUNEL陽性細胞減少,梗塞面積減少,心肌收縮和舒張功能改善。雖然幹細胞改善缺血心肌功能的機制尚不明確,其治療結果存在爭議,但大多數研究表明幹細胞治療缺血性心臟病是安全有效的,其最終療效需進一步進行大樣本、隨機雙盲、多中心的臨床研究後才能確定。
5.3 天然產物活性成分治療
天然產物中許多活性成分具有良好的抗心肌細胞凋亡的作用,這些成分主要集中於生物鹼、苷類、萜類和黃酮類等化合物中。羥基積雪草苷(MA)是積雪草中的一種主要萜類化合物,研究發現經MA預處理的缺血所致的大鼠MI模型中乳酸脫氫酶、肌酸磷酸激酶釋放減少,超氧化物歧化酶活性增強,丙二醛濃度及CRP活性顯著降低,心肌細胞凋亡減輕,心肌梗塞面積縮小[24]。Ling等[25]研究發現,四方蒿總黃酮通過調節Bcl-2家族(Bcl-2表達增強,Bax表達降低)抑制心肌細胞凋亡,縮減心肌梗塞面積。綠茶的主要活性成分是表沒食子兒茶精沒食子酸酯(EGCG),Townsend等[26]研究發現,EGCG可通過抑制信號傳導與轉錄活化因子-1(STAT-1)磷酸化,減少離體大鼠心臟中缺血誘導的心肌細胞凋亡,縮減心肌梗塞面積,改善心功能。在培養的乳鼠心肌細胞中,經EGCG預處理後同樣能夠抑制STAT-1自身酪氨酸701和絲氨酸727磷酸化,明顯減少缺血誘導的Fas受體表達,降低caspase-3活性,抑制心肌缺血損傷誘導的心肌細胞凋亡。從苦苣中提取的單體木犀草素-7-O-β-D-葡萄糖苷可明顯減少缺氧培養的乳鼠心肌細胞凋亡,使凋亡小體數目降低[27]。5.4 聯合治療
隨著對MI心肌細胞凋亡的研究深入,大量葯物治療可以減少心肌細胞凋亡,改善MI後心功能。有研究發現,MI發生時一些炎症因子參與其中[12,28],通過研究炎症因子與細胞凋亡的關系,抗炎類葯物可能會成為今後抑制MI心肌細胞凋亡的一個重要策略之一。另外,血管緊張素轉化酶抑制劑(ACEI)、β受體阻滯劑(BB)、他汀類葯物等都顯示出一定的療效。最近研究發現,通過葯物和治療方法之間的聯合運用顯示出優於單獨運用其中任一方法的療效。Boyle等[30]在缺血誘發的MI裸大鼠中分別通過ACEI和BB治療、內皮祖細胞移植(EPC)治療、EPC和ACEI/BB治療,結果發現ACEI和BB治療組在局部遠離梗塞區減少75%的心肌纖維化,EPC治療組通過誘導梗塞邊緣區血管形成而阻抑此區域81%的心肌細胞凋亡,EPC聯合ACEI/BB治療組改善左心室功能的效果優於單獨運用其中任一方法。Li等[31]在MI大鼠心肌內直接注射Bcl-2基因修飾的MSC與單獨MSC移植相比,心肌細胞存活率明顯升高,梗塞面積減少17%,心功能恢復顯著。
6 小結
心肌缺血可導致心肌梗塞,國內外針對缺血引起的心肌梗塞中細胞凋亡的研究日益深入,並對參與心肌細胞凋亡的相關因子進一步明確,為此研發的一系列治療方法及葯物已經或即將應用到臨床。但基因治療中載體的選擇、基因表達的調控等問題尚未解決,幹細胞移植治療仍缺乏大量隨機雙盲的臨床證據,而聯合治療則顯示出了更佳的療效。另外,天然產物活性成分因其資源豐富、毒副作用少、療效獨特已引起廣泛關注,從天然產物中尋找有效的活性成分抑制心肌細胞凋亡將成為防治MI極具潛力的途徑之一。
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5、骨髓間充質幹細胞有哪些好的細胞株
研究正常骨髓間充質幹細胞(BMMSC)與骨髓瘤細胞株相互作用過程中,對BMMSC成纖維細胞激活蛋白(FAP)、增殖誘導配體(APRIL)、B細胞激活因子(BAFF)和胰島素樣生長因子(IGF-1)在mRNA表達水平以及對全基因表達譜的影響。
6、誰來給我講講治療性克隆的最新發展?
1治療性克隆概述
治療性克隆(therapeutic cloning)是體細胞核移植技術和最新的人胚胎幹細胞技術結合的產物,將成為人類醫療歷史上革命性的技術. 該技術首先應用患者體細胞,如皮膚細胞、骨髓間充質幹細胞,作為核供體,移植入去核的人卵母細胞,獲得克隆胚胎;然後從克隆胚胎分離建立胚胎幹細胞系;並將這些胚胎幹細胞在一定條件下,誘導分化成所需要的各種類型的細胞用於治療目的〔1,2〕. 目前已報道,將產生多巴胺的神經元細胞用於治療帕金森症〔3〕,將產生胰島素的胰島細胞治療糖尿病患者〔4〕. 從理論上來說由於使用的是患者自身的細胞生產出來的治療用細胞,移植這些細胞到患者體內將不會產生免疫排斥反應. 另一方面,每年都有數以百萬計的患者需要細胞、組織的修復或者器官移植,由於胚胎幹細胞可以無限傳代,在數量上可以保證治療的需要,從而解決可供移植的細胞、組織和器官來源嚴重不足的瓶頸問題〔5〕,為人類健康和長壽提供了新的希望.
近年來,利用核移植技術和胚胎幹細胞技術相繼建立了人核移植胚胎干(nuclear transfer embryonic stem cell,ntES)細胞系和人兔異種間ntES細胞. 這2項階段性研究成果的取得,標志著治療性克隆研究的巨大進步. 韓國科學家Hwang等〔6〕通過核移植技術獲得了人人ntES細胞. 他們以健康女性志願者的體細胞為核供體,以其自身卵母細胞為受體. 在30枚核移植囊胚中,得到20個內細胞團(ICMs),建成1株人 ntES細胞系,可傳代培養70 代以上. 上海第二醫科大學盛惠珍研究小組〔7〕在國際上首次構建了人兔核移植重構胚. 分別將5,42,52和60歲4個年齡組的人皮膚成纖維細胞核移入去核兔卵母細胞內,獲得ntES細胞,通過原位雜交、免疫組化、核型和同源基因分析等證實 ntES細胞具有人源性,並且保持幹細胞的未分化特性,能形成類胚體,在一定誘導條件下可以分化為神經、肌肉等3個胚層的細胞群. 200506,漢城國立大學的研究者〔8〕以患者的皮膚細胞為供體,以志願者捐贈的卵母細胞為受體,利用體細胞核移植技術成功建立11株人核移植胚胎幹細胞,這些細胞具有多能性,染色體正常,與供核患者的DNA一致、組織相容性抗原一致.
2治療性克隆的應用前景
ES細胞在生物醫學的各個領域均有廣闊的應用前景,ntES細胞也有著同樣廣闊的前景,為臨床治療學、細胞生物學、生物發育學、比較動物學等研究提供研究材料和方法.
2.1臨床疾病的治療ntES細胞與普通的細胞移植治療相比,具有革命性的進步. 它以患者的體細胞為核供體,通過核移植技術獲得的ntES細胞,與患者的遺傳物質相同,可以消除受體對供體的免疫排斥反應,為目前多種退形性疾病,如心臟病、脊髓損傷、帕金森病、1型糖尿病等的治療帶來了新的希望. 特別是一些目前還沒有找出致病基因的遺傳病,如脊髓側索硬化症,ntES細胞移植是最有希望的治療方法. 目前已經應用ntES細胞在體內外分化成多種細胞,包括神經細胞和生殖細胞〔9,10〕. 尤其Barberi等〔9〕建立了一套方法,能使 ntES細胞向中樞神經系統細胞特定分化,能產生高效率的神經膠質細胞、寡突細胞、神經元細胞,包括多巴胺能神經元、γ氨基丁酸能神經元等,將分化的多巴胺能神經元移植到 Parkinson病模型後,能改善其症狀. 細胞治療的途徑有兩種:其一,ntES細胞定向分化後移植. 細胞擴增後,體外定向分化,對分化細胞進行純化,將獲得的目的細胞移植到病變部位,替代喪失功能的部分細胞;其二,ntES細胞原位移植. 與定向分化後相比,ntES細胞原位移植有以下缺點:①沒有經過純化,可能將污染的異源飼養層細胞帶進移植部位;②ntES細胞沒有轉入經選擇基因,無法控制植入細胞的命運,可能發生癌變;③ntES細胞分化成分復雜,目的細胞分化成分少,可能出現大量非必須細胞的分化.
2.2細胞生物學通過研究ntES細胞的體外分化特性,可以識別某些靶基因,對人類新基因的發現,功能基因的研究,以及基因治療的研究均有重要意義. 通過探討ntES細胞體外增殖和分化的機制,了解各種生長和分化因子的作用,為組織再生和修復的研究提供了新的工具;通過誘導ntES細胞癌變,可分析腫瘤細胞發生的分子機制. ntES細胞作為一種得天獨厚的研究材料,對於闡明細胞增殖、分化、凋亡、遷徙、惡變等機制有著重要意義. 自發現ES細胞以來,人們已經利用ES細胞建立了多種細胞類型的體外分化系統,體外分化的多種細胞類型都曾被成功的植入胎鼠或成體鼠,在受體鼠體內形成有功能的細胞群.
2.3發育生物學由於哺乳動物在母體內受胚胎發育的個體大小和內環境條件的限制,很難系統地研究其早期的發育進展、細胞分化及調控機制等. 比較動物卵母細胞質對同種或異種細胞核發育的影響,在細胞和分子水平上為研究哺乳動物胚胎早期發育的調控機制提供了良好的材料和方法,也為研究胚胎發育的影響因素提供了便利條件. 建立在ES細胞和基因打靶技術基礎上的復雜的轉基因系,使人們可以建立有效的分析系統,從而在分子水平上研究不同的生物學問題. 它不僅可以將一些在發育過程中對動物體非必需或可被替代的特定基因進行敲除(gene knockout),在體內進行功能缺失研究,而且還可以研究基因在不同發育時期中的作用. ntES細胞作為一種體外細胞系,提供了一個研究處理整體細胞群的實驗體系. 因此,就有可能人為地產生一些基因突變,如對胚胎致死性基因的研究等,也可利用這些突變的基因來克隆產生轉基因小鼠,從而建立基因突變的模型.
3治療性克隆面臨的問題
3.1亟待解決的問題①體細胞克隆效率與ntES細胞建系效率普遍較低:核移植胚發育至囊胚的幾率為19%~25%,與牛、豬的核移植囊胚發育率相當分別約為25%和26%;從克隆囊胚獲得ntES細胞的效率僅有4%~16%,平均8.2%〔11〕. ②卵母細胞來源問題:ntES細胞用於人治療性克隆,卵母細胞的需求量是非常大的,目前盡管已有許多措施來改進核移植技術,但仍沒有明顯提高. 要得到一個ntES細胞系平均需要12 個囊胚,而所需要的卵母細胞數就更多了,一個ntES細胞系平均需要666個. 如果ntES細胞系用於人類疾病的治療,這樣的代價是非常大的,即使目前報道的最高效率的建系,也是30個卵母細胞,才能得到一個ntES細胞系. 另外一種替代策略就是利用非靈長類異種哺乳動物的卵母細胞,例如兔、山羊等. ③倫理問題:胚胎生物技術涉及使用早期未著床的胚胎,特別是治療性克隆技術還將無法避免的使用通過體細胞克隆獲得的人的早期克隆胚胎. 世界各國尤其是西方國家對此爭論很大〔12,13〕. 迫於社會公眾與宗教的壓力,大多數西方國家對治療性克隆技術應用於人類,持反對態度,不允許國家科研經費支持治療性克隆的研究. ④臨床應用問題:如ES細胞系可能在培養過程中出現染色體非整倍性問題,ES細胞定向分化能力及分化細胞的穩定性問題;其次,異種核移植產生的人動物重構胚還存在安全性問題:異種重構胚在發育早期含有2種線粒體,以後供核體的線粒體取代了受體的線粒體,但受體卵漿中所帶的異種蛋白,包括細胞器及mRNA,它們的命運如何,是否也像線粒體一樣完全被供核體所取代,還有待進一步證明. 再次,在核移植的過程中,可能存在跨種間病毒傳染,例如,人兔核移植胚胎幹細胞,有可能將某些目前未知的兔疾病傳染給人類,就像艾滋病病毒可能是從非洲猩猩而來那樣.
3.2建立我國知識產權的治療性克隆技術隨著幹細胞技術和體細胞核移植技術的研究進展,我國學者在治療性克隆的技術方面也處於世界前列. 當前,在我國研究和發展治療性克隆技術,建立我國知識產權的治療性克隆的細胞產品,創建細胞治療產業,是一個很好的機遇. 我國在治療性克隆研究領域的優勢:①目前,我國在哺乳動物克隆技術的研究方面處於國際先進水平,相繼成功克隆出了牛、羊等動物. 1991年,西北農林科技大學生物工程研究所在世界上首次獲得山羊胚胎細胞核移植成功,共得到5隻羔羊. 1998年,該研究小組用來自成年雌性山羊的皮膚成纖維細胞作供體,採用細胞質內直接注射的方法將供體細胞核直接注入去核卵母細胞內,胚胎激活後移植到受體母羊子宮角,獲得了2隻體細胞核移植後代,這是世界上首批成年體細胞克隆山羊,並獲得了克隆山羊的第4代後裔,目前仍生長健康. ②寬松的人文環境. 中國公眾有著不同於西方的倫理觀念,對於動物權利和早期胚胎的擔心沒有西方國家嚴重,也基本沒有因為宗教信仰而反對胚胎生物技術的問題. ③法律和法規的基本保證. 為保證和促進人胚胎幹細胞研究的健康發展,國家科技部和衛生部聯合下發了《人胚胎幹細胞研究的倫理指導原則》,使治療性克隆的研究合法化. 但我國明令禁止克隆人和買賣人類胚胎.
然而,中國的優勢不能在治療性克隆的研究領域走在國際前列,主要原因是經費不足和相關學者缺乏協同研究. 應用克隆技術結合胚胎幹細胞體外誘導分化和細胞治療方法的關鍵是技術問題. 我們希望臨床學者與基礎細胞生物學家聯手合作,借鑒國外的思路,應用自願者的卵母細胞,建立中國人的ntES培養技術,為治療性克隆的臨床應用奠定基礎. 我們堅信,中國有可能在這個領域走在世界前沿.
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7、細胞分化的講義
細胞分化就是由一種相同的細胞類型經過細胞分裂後逐漸在形態、結構和功能上形成穩定性差異,產生不同的細胞類群的過程。 也可以說,細胞分化是同一來源的細胞逐漸發生各自特有的形態結構、生理功能和生化特徵的過程。其結果是在空間上細胞之間出現差異,在時間上同一細胞和它以前的狀態有所不同。細胞分化是從化學分化到形態、功能分化的過程。 從分子水平看,細胞分化意味著各種細胞內合成了不同的專一蛋白質(如水晶體細胞合成晶體蛋白,紅細胞合成血紅蛋白,肌細胞合成肌動蛋白和肌球蛋白等),而專一蛋白質的合成是通過細胞內一定基因在一定的時期的選擇性表達實現的。因此,基因調控是細胞分化的核心問題。
編輯本段特點
主要可以概括成三點: ①持久性:細胞分化貫穿於生物體整個生命進程中,在胚胎期達到最大程度 ②穩定性和不可逆性:一般來說,分化了的細胞將一直保持分化後的狀態,直到死亡 ③普遍性:生物界普遍存在,是生物個體發育的基礎 正常情況下,細胞分化是穩定、不可逆的。一旦細胞受到某種刺激發生變化,開始向某一方向分化後,即使引起變化的刺激不再存在,分化仍能進行,並可通過細胞分裂不斷繼續下去。 但大量科學實驗證明,高度分化的植物細胞仍具有發育成完整植株的能力,即細胞的全能性。 胚胎細胞在顯示特有的形態結構、生理功能和生化特徵之前,需要經歷一個稱作決定的階段。在這一階段中,細胞雖然還沒有顯示出特定的形態特徵,但是內部已經發生了向這一方向分化的特定變化。細胞在整個生命進程中,在胚胎期分化達到最大限度. 細胞決定的早晚,因動物及組織的不同而有差異,但一般情況下都是漸進的過程。例如,在兩棲類,把神經胚早期的體節從正常部位移植到同一胚胎的腹部還可改變分化的方向,不形成肌肉而形成腎管及紅細胞等。但是到神經胚晚期移植體節,就不能改變體節分化的方向。可見,這時期體節的分化已穩定地決定了。
分化與細胞核
在細胞分化中,細胞核起決定作用。一般認為細胞核內含有該種生物的全套遺傳信息。在條件具備時,它可使所在細胞發育分化為由各種類型細胞所組成的完整個體。從培養的煙草,髓部小塊形成的組織團塊上取脫落的細胞,單個分離培養能得到有根和葉的幼芽,再移植到土壤中,會長出開花的植物。在兩棲類,把囊胚期和早期原腸胚的細胞核移植到事先已經去掉細胞核的卵內能使卵正常發育,說明動植物體細胞的核是全能的。
編輯本段分化與細胞質
分化與細胞質之間的關系可以從卵質談起。如馬副蛔蟲受精後,所有經過染色體消減的細胞都發育為體細胞(見生殖質)。 許多動物卵子細胞質的分布有明顯的區域性。這種區域性雖然不影響染色體的行為,但對於以後胚胎器官發育卻有決定性作用。 中國胚胎學家童第周等利用核移植的技術,也證實了卵質在性狀發生中的作用。他們把金魚囊胚期細胞核移到去核的鰟鮍魚卵子中;雖然發育到幼魚的例子極少,但是發育的過程都比較正常,一些基本的發育的特點,如胚胎的背腹性,對稱性以及早期的卵裂進程等都和鰟鮍魚一樣,幼魚的體形也和鰟鮍魚的幼魚沒有區別。這些性狀的出現似乎完全根據細胞質。 細胞質對細胞核的作用,還表現在對核功能活動的影響。如培養的人宮頸上皮癌細胞——HeLa細胞——的DNA和RNA合成都很活躍;雞的紅細胞雖然有核,但是處於不活躍狀態,不進行DNA合成,RNA合成也很微弱。用細胞融合的方法,使去掉細胞核的HeLa細胞的細胞質和雞的紅細胞融合,便可使後者的細胞核體積增大,濃縮的染色質變得鬆散,原來已經失去的合成RNA和DNA的功能在寄主HeLa細胞質的影響下,重新恢復了。
編輯本段分化與細胞間的相互作用
細胞間的相互作用是各式各樣的,可以是誘導作用,也可以是抑製作用。就作用方式來說,有的作用需要細胞的直接接觸,另一些所需要的可能是間隔一定距離的化學物質的擴散。 ①誘導作用。兩棲類胚胎背部的外胚層細胞,在脊索中胚層的作用下,分化為神經細胞,以後發育為神經系統。這種中軸器官的誘導作用在脊椎動物具有普遍性,一般認為,脊索中胚層細胞釋放某種物質,誘導外胚層細胞分化為神經組織。 誘導不但在中軸器官的形成中起作用,也在以後器官的發生中起作用。例如間質細胞的存在對體內腺體上皮的形成和分化是必不可少的。這些腺體包括甲狀腺、胸腺、唾腺和胰腺,它們對間質細胞的依賴程度有很大差異。在離體條件下,胰腺原基只要有間質細胞存在就可以繼續發育。 ②抑製作用。如在蠑螈幼蟲或成體摘除水晶體後,可以從背部的虹彩再生出一個新的。進一步的分析指出,再生水晶體的能力局限在虹彩背部的邊緣層。如把這部分組織移到另一個摘除水晶體的眼睛,不是位於背部,而是使它位於腹部,仍舊可以由它再生出水晶體。 既然這部分細胞有生長水晶體的能力,為什麼在正常的眼睛裡不表現?如把虹彩的背部移到另一隻未摘除水晶體的眼睛裡,不管使它位於那一部位,都長不出水晶體。如在摘除水晶體的眼睛裡,經常注射完整的(帶有水晶體的)眼腔液體,在注射期間,虹彩背部的細胞也長不出水晶體。由此可見,虹彩背部的細胞本來具有產生水晶體的能力,正常水晶體會產生一種物質,對此起抑製作用。 細胞分化中基因表達的調節控制是一個十分復雜的過程,在蛋白質合成的各個水平,從mRNA的轉錄、加工到翻譯,都會有調控的機制。在DNA水平也存在調控機制(如基因的丟失、放大、移位重組、修篩以及染色質結構的變化等)。不同的細胞在其發育中的基因表達的調節控制不同;相同的細胞在其發育的各階段中,調節控制的機制不同。
編輯本段細胞的分化潛能
一、全能性、多能性和單能性 受精卵能夠分化出各種細胞、組織,形成一個完整的個體,所以把受精卵的分化潛能稱為全能性。隨著分化發育的進程,細胞逐漸喪失其分化潛能。從全能性到多能性,再到單能性,最後失去分化潛能成為成熟定型的細胞。 植物的枝、葉、根都有可能長成一株完整的植株,細胞培養的結果也證明即使高度分化的植物細胞也可以培養成一個完整的植株,因此可以說絕多數植物細胞具有全能性。 成熟動物細胞顯然不具備全能性。其原因並非在細胞核而在細胞質,如大量的核移殖實驗證實,分化細胞的核仍保留完整的基因組DNA。我國發育生物學家童第周1978年成功地將黑斑蛙成熟的細胞核移入去核的受精卵細胞內,培育出了蝌蚪。60年代的爪蟾和80年代小鼠的核移殖,90年代末多利羊的誕生都證明了分化細胞具有完整的基因組DNA。 在人的一生中,皮膚、小腸和血液等組織需要不斷地更新,這個任務是由幹細胞完成的。幹細胞是一類具有分裂和分化能力的細胞,多能幹細胞可以分化出多種類型的細胞,但它不可能分化出足以構成完整個體的所有細胞,所以多能幹細胞的分化潛能稱為多能性(pluripotent)。單能幹細胞來源於多能幹細胞,具有向特定細胞系分化的能力,也稱為祖細胞(progenitor)。 二、幹細胞的特點 幹細胞具有以下生物學特點:①終生保持未分化或低分化特徵;②在機體的中的數目、位置相對恆定;③具有自我更新能力;④能無限制的分裂增殖;⑤具有多向分化潛能,能分化成不同類型的組織細胞,造血幹細胞、骨髓間充質幹細胞、神經幹細胞等成體幹細胞具有一定的跨系、甚至跨胚層分化的潛能;⑥分裂的慢周期性,絕大多數幹細胞處於G0期;⑦通過兩種方式分裂,對成分裂和不對稱分裂前者形成兩個相同的幹細胞,後者形成一個幹細胞和一個祖細胞。 根據幹細胞的分化能力,可以分為全能幹細胞、多能幹細胞和單能幹細胞。全能幹細胞可以分化為機體內的任何一種細胞,直至形成一個復雜的有機體。多能幹細胞可以分化為多種類型的細胞,如造血幹細胞可以分化為12種血細胞。 有些文獻中將分化潛能更廣的細胞叫做多潛能幹細胞(pluripotent stem cell),如骨髓間充質幹細胞,而把向某一組織類型細胞分化的幹細胞叫做多能幹細胞(multipotent stem cell),如前面提到的造血幹細胞。單能幹細胞只能分化為一種類型的細胞,而且自我更新能力有限。 三、胚胎幹細胞 根據個體發育過程中出現的先後次序不同,幹細胞又可分為胚胎幹細胞和成體幹細胞。胚胎幹細胞(embryonic stem cells,ESC)是指從胚胎內細胞團或原始生殖細胞篩選分離出的具有多能性或全能性的細胞,此外也可以通過體細胞核移植技術獲得。ESC能表達POU家族的轉錄因子Oct-3/4;在移植後能形成的畸胎瘤,在體外適當條件下能分化為代表三胚層結構的體細胞。 ESC的用途主要有:①克隆動物,由體細胞作為核供體進行克隆動物生產,雖然易於取材,但克隆動物個體中表現出嚴重的生理或免疫缺陷,而且多為致命性的;②轉基因動物,以ESC細胞作為載體,可大大加快轉基因動物生產的速度,提高成功率;③組織工程,人工誘導ESC定向分化,培育出特定的組織和器官,用於醫學治療的目的。 四、再生 狹義地講再生指生物的器官損傷後,剩餘的部分長出與原來形態功能相同的結構的現象稱為再生,如壁虎的尾、蠑螈的肢、螃蟹的足,在失去後又可重新形成,海參可以形成全部內臟,水螅、蚯蚓、蝸蟲等低等動物的每一段都可以形成一個完整的個體等等。但是從廣義的角度來看再生是生命的普遍現象,從分子、細胞到組織器官都具有再生現象。 再生的形式: 生理性再生:即細胞更新,如人體內每秒中約有600萬個新生的紅細胞替代相同數量死亡的紅細胞。 修復性再生:許多無脊椎動物用這種方式來形成失去的器官,如上述提到的壁虎的尾和螃蟹的肢。 重建:是人工實驗條件下的特殊現象。如人為將水螅的一片組織分散成單個細胞。在懸液中,這些細胞重新聚集,在幾天至幾周以後,形成一條新的水螅。 無性繁殖: 關於再生存在著許多引人入勝的問題: 1.機體如何意識到失去的部分,又是如何知道丟失的部位及丟失的多少?即再生如何起始,如何控制? 2.替代物來此何處?是剩餘的原胚細胞、幹細胞還是已分化的細胞又去分化的結果? 3.原結構的重建是補充的新組織,還是由傷口處一些細胞增殖代替了缺失的結構。 現在普遍認為再生是細胞去分化,細胞遷移和細胞增殖的組合,而不是單純的補充或增殖。如蠑螈的前肢被切除後,再生包括以下的過程:①傷口處細胞的粘著性減弱,通過變形運動移向傷口。形成單層細胞封閉傷口。這層細胞稱為頂帽(apical cap)或頂外胚層帽(apical ectodermal cap)。②頂帽下方的細胞,如骨細胞,軟骨細胞,成纖維細胞,肌細胞,神經膠質細胞迅速去分化。形成胚芽。③胚芽內部缺氧,PH下降,提高了溶酶體的活性,促進受傷組織的清除。④胚芽細胞加快分裂和生長,最後細胞又開始分化構成一個新的肢體。 從蠑螈斷肢再生的實驗發現,①當臂神經被完全切除時不再發生斷肢再生。這是因為神經能產生再生促進因子,其中有一種被鑒定為神經膠質生長因子(glial growth factor,GGF)。②利用視黃酸處理前臂斷肢芽基,肢干將忽略已存在的肱骨、橈骨、尺骨,而形成一隻從肱骨到指骨的完整手臂。說明視黃酸能幹擾正常的位置信息,現在認為位置信息與同源異形基因的表達有關。
8、免疫組化鑒定骨髓間充質幹細胞買什麼試劑盒
單靠免疫組化的方法是不能定量,定性的。
Bone Mesenchymal Stem Cells 作為一個細胞群體,還沒有發現有特定細胞表面marker. 對於那些可以代表自我更新和分化的marker, 也不清楚到底要發現哪一個的表達才能確定該細胞就是BMSC。
目前常用的方法,就是採用培養,colony-forming unit-fibroblasts (CFU-F)這個方法。一般BMSC可以24-48小時貼壁。
流式細胞計數,比如STRO-1,但是一般認為STRO-1陽性的細胞更趨向於造血幹細胞,和BMSC簡單區別還不是很清楚。
這里有個培養分化的產品
http://www.rndsystems.com/pdf/SC020.pdf
9、細胞分化與愈傷組織的關系
在無菌條件下,將植物器官或組織(如芽、莖尖、根尖或花葯)的一部分切下來,放在適當的人工培養基上進行培養,這些器官或組織就會進行細胞分裂,形成新的組織。不過這種組織沒有發生分化,只是一團薄壁細胞,叫做愈傷組織。再適合的光照、溫度和一定的營養物質與激素等條件下,愈傷組織便開始分化,產生出植物的各種器官和組織,進而發育成一棵完整的植株。
愈傷組織(callus)原指植物體的局部受到創傷刺激後,在傷口表面新生的組織。它由活的薄壁細胞組成,可起源於植物體任何器官內各種組織的活細胞。在植物體的創傷部分,愈傷組織可幫助傷口癒合;在嫁接中,可促使砧木與接穗癒合,並由新生的維管組織使砧木和接穗溝通;在扦插中,從傷口愈傷組織可分化出不定根或不定芽,迸而形成完整植株。在植物器官、組織、細胞離體培養時,條件適宜也可以長出愈傷組織。其發生過程是:外植體中的活細胞經誘導,恢復其潛在的全能性,轉變為分生細胞,繼而其衍生的細胞分化為薄壁組織而形成愈傷組織。從植物器官、組織、細胞離體培養所產生的愈傷組織,在一定條件下可進一步誘導器官再生或胚狀體而形成植株。在單倍體育種中,也可由花粉產生的愈傷組織或胚狀體分化成單倍體植株。甚至可由原生質體培養誘導植株或器官再生。故愈傷組織的概念已不局限於植物體創傷部分的新生組織了。
在植物的組織培養中,從一塊外植體形成典型的愈傷組織,大致要經歷三個時期:啟動期、分裂期和形成期。啟動期指細胞准備進行分裂的時期。外源植物生長激素對誘導細胞開始分裂效果很好。常用的有萘乙酸、吲哚乙酸、細胞分裂素等。通常使用細胞分裂素和生長素比例在1:l來誘導植物材料愈傷組織的形成。分裂期是指外植體細胞經過誘導以後脫分化,不斷分裂、增生子細胞的過程。分裂期愈傷組織的特點是:細胞分裂快,結構疏鬆,顏色淺而透明。分化期是指在分裂的末期,細胞內開始出現一系列形態和生理上的變化,從而使愈傷組織內產生不同形態和功能的細胞。這些細胞類型有薄壁細胞、分生細胞、色素細胞、纖維細胞等等。外植體的細胞經過啟動、分裂和分化等一系列變化,形成了無序結構的愈傷組織。如果在原來的培養基上繼續培養愈傷組織,會由於培養基中營養不足或有毒代謝物的積累,導致愈傷組織停止生長,甚至老化變黑、死亡。如果要讓愈傷組織繼續生長增殖,必須定期地(2~4個星期)將它們分成小塊「接種到新鮮的培養基上,這樣愈傷組織就可以長期保持旺盛的生長。
一、全能性、多能性和單能性
受精卵能夠分化出各種細胞、組織,形成一個完整的個體,所以把受精卵的分化潛能稱為全能性。隨著分化發育的進程,細胞逐漸喪失其分化潛能。從全能性到多能性,再到單能性,最後失去分化潛能成為成熟定型的細胞。
植物的枝、葉、根都有可能長成一株完整的植株,細胞培養的結果也證明即使高度分化的植物細胞也可以培養成一個完整的植株,因此可以說絕多數植物細胞具有全能性。
成熟動物細胞顯然不具備全能性。其原因並非在細胞核而在細胞質,如大量的核移殖實驗證實,分化細胞的核仍保留完整的基因組DNA。我國發育生物學家童第周1978年成功地將黑斑蛙成熟的細胞核移入去核的受精卵細胞內,培育出了蝌蚪。60年代的爪蟾和80年代小鼠的核移殖,90年代末多利羊的誕生都證明了分化細胞具有完整的基因組DNA。
在人的一生中,皮膚、小腸和血液等組織需要不斷地更新,這個任務是由幹細胞完成的。幹細胞是一類具有分裂和分化能力的細胞,多能幹細胞可以分化出多種類型的細胞,但它不可能分化出足以構成完整個體的所有細胞,所以多能幹細胞的分化潛能稱為多能性(pluripotent)。單能幹細胞來源於多能幹細胞,具有向特定細胞系分化的能力,也稱為祖細胞(progenitor)。
二、幹細胞的特點
幹細胞具有以下生物學特點:①終生保持未分化或低分化特徵;②在機體的中的數目、位置相對恆定;③具有自我更新能力;④能無限制的分裂增殖;⑤具有多向分化潛能,能分化成不同類型的組織細胞,造血幹細胞、骨髓間充質幹細胞、神經幹細胞等成體幹細胞具有一定的跨系、甚至跨胚層分化的潛能;⑥分裂的慢周期性,絕大多數幹細胞處於G0期;⑦通過兩種方式分裂,對成分裂和不對稱分裂前者形成兩個相同的幹細胞,後者形成一個幹細胞和一個祖細胞。
根據幹細胞的分化能力,可以分為全能幹細胞、多能幹細胞和單能幹細胞。全能幹細胞可以分化為機體內的任何一種細胞,直至形成一個復雜的有機體。多能幹細胞可以分化為多種類型的細胞,如造血幹細胞可以分化為12種血細胞。
有些文獻中將分化潛能更廣的細胞叫做多潛能幹細胞(pluripotent stem cell),如骨髓間充質幹細胞,而把向某一組織類型細胞分化的幹細胞叫做多能幹細胞(multipotent stem cell),如前面提到的造血幹細胞。單能幹細胞只能分化為一種類型的細胞,而且自我更新能力有限。
三、胚胎幹細胞
根據個體發育過程中出現的先後次序不同,幹細胞又可分為胚胎幹細胞和成體幹細胞。胚胎幹細胞(embryonic stem cells,ESC)是指從胚胎內細胞團或原始生殖細胞篩選分離出的具有多能性或全能性的細胞,此外也可以通過體細胞核移植技術獲得。ESC能表達POU家族的轉錄因子Oct-3/4;在移植後能形成的畸胎瘤,在體外適當條件下能分化為代表三胚層結構的體細胞。
ESC的用途主要有:①克隆動物,由體細胞作為核供體進行克隆動物生產,雖然易於取材,但克隆動物個體中表現出嚴重的生理或免疫缺陷,而且多為致命性的;②轉基因動物,以ESC細胞作為載體,可大大加快轉基因動物生產的速度,提高成功率;③組織工程,人工誘導ESC定向分化,培育出特定的組織和器官,用於醫學治療的目的。
四、再生
狹義地講再生指生物的器官損傷後,剩餘的部分長出與原來形態功能相同的結構的現象稱為再生,如壁虎的尾、蠑螈的肢、螃蟹的足,在失去後又可重新形成,海參可以形成全部內臟,水螅、蚯蚓、蝸蟲等低等動物的每一段都可以形成一個完整的個體等等。但是從廣義的角度來看再生是生命的普遍現象,從分子、細胞到組織器官都具有再生現象。
再生的形式:
生理性再生:即細胞更新,如人體內每秒中約有600萬個新生的紅細胞替代相同數量死亡的紅細胞。
修復性再生:許多無脊椎動物用這種方式來形成失去的器官,如上述提到的壁虎的尾和螃蟹的肢。
重建:是人工實驗條件下的特殊現象。如人為將水螅的一片組織分散成單個細胞。在懸液中,這些細胞重新聚集,在幾天至幾周以後,形成一條新的水螅。
無性繁殖:
關於再生存在著許多引人入勝的問題:
1.機體如何意識到失去的部分,又是如何知道丟失的部位及丟失的多少?即再生如何起始,如何控制?
2.替代物來此何處?是剩餘的原胚細胞、幹細胞還是已分化的細胞又去分化的結果?
3.原結構的重建是補充的新組織,還是由傷口處一些細胞增殖代替了缺失的結構。
現在普遍認為再生是細胞去分化,細胞遷移和細胞增殖的組合,而不是單純的補充或增殖。如蠑螈的前肢被切除後,再生包括以下的過程:①傷口處細胞的粘著性減弱,通過變形運動移向傷口。形成單層細胞封閉傷口。這層細胞稱為頂帽(apical cap)或頂外胚層帽(apical ectodermal cap)。②頂帽下方的細胞,如骨細胞,軟骨細胞,成纖維細胞,肌細胞,神經膠質細胞迅速去分化。形成胚芽。③胚芽內部缺氧,PH下降,提高了溶酶體的活性,促進受傷組織的清除。④胚芽細胞加快分裂和生長,最後細胞又開始分化構成一個新的肢體。
從蠑螈斷肢再生的實驗發現,①當臂神經被完全切除時不再發生斷肢再生。這是因為神經能產生再生促進因子,其中有一種被鑒定為神經膠質生長因子(glial growth factor,GGF)。②利用視黃酸處理前臂斷肢芽基,肢干將忽略已存在的肱骨、橈骨、尺骨,而形成一隻從肱骨到指骨的完整手臂。說明視黃酸能幹擾正常的位置信息,現在認為位置信息與同源異形基因的表達有關。
那就是說細胞分化程度越大,但只要經過適當的環境和條件刺激,能分化成不同類型的組織細胞,仍具有多向分化潛能,細胞分化程度與愈傷組織沒有必然的聯系,不一定全能性就較差,仍具備分化一棵完整的植株潛能