干细胞诱导分化研究文献检索.docx

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干细胞诱导分化研究文献检索

2014-2015学年第一学期

《生命科学文献检索与论文写作》课程考核报告

班级：

11040641姓名：

曹志钦总成绩：

文献检索考核成绩：

检索题目：

干细胞的诱导分化研究

一、检索工具：

CNKI、万方数据、SSCI、EiCompendex数据库

二、检索式及检索策略：

◆CNKI

（1）检索式：

A篇名=（干细胞）*（诱导分化）

B篇名=（干细胞）*（诱导分化）*主题=（类型）*（条件）

（2）检索策略：

高级检索

（3）检索结果：

用检索式A进行检索，命中1388条结果，经过筛选，选择其中10条。

【篇名】骨髓间充质干细胞诱导分化特征

筛选标准：

内容检索条件为干细胞诱导分化、文献发表时间为2000-01-01~今年迄今。

【篇名】骨髓间充质干细胞向神经细胞、成骨细胞表诱导分化的研究

筛选标准：

内容检索条件为干细胞诱导分化、文献发表时间为2000-01-01~今年迄今。

【篇名】人骨髓间充质干细胞定向诱导分化为成骨细胞及其鉴定

筛选标准：

内容检索条件为干细胞诱导分化、文献发表时间为2000-01-01~今年迄今。

用检索式B进行检索，命中44条检索结果，经过筛选，选择其中2条。

【篇名】骨髓间充质干细胞的诱导分化及其恶性转化

筛选标准：

内容检索条件为干细胞诱导分化、主题检索条件为类型和方向、文献发表时间为今年迄今。

【篇名】胚胎干细胞诱导分化研究进展

筛选标准：

内容检索条件为干细胞诱导分化、主题检索条件为类型和方向、文献发表时间为今年迄今。

◆万方数据

（1）检索式：

C高级检索题名或关键词=（干细胞）*提名或关键词=（诱导分化）

D专业检索题名或关键词（"干细胞"）*题名或关键词:

（"诱导分化"）

（2）检索策略：

高级检索和专业检索

（3）检索结果：

用检索式C进行检索，命中1350条期刊论文、689条学位论文，经过筛选，选择其中一条。

【篇名】乳鼠肌源性干细胞向许旺样细胞的诱导分化

筛选标准：

题名或关键词检索条件为干细胞诱导分化、文献发表时间为2000年~今年迄今、文献类型为期刊论文。

用检索式D进行检索，命中1350条期刊论文、689条学位论文，经过筛选，选择其中一条。

【篇名】皮肤干细胞体外培养与诱导分化

筛选标准：

题名或关键词检索条件为干细胞诱导分化、文献发表时间为2000年~今年迄今、文献类型为期刊论文。

◆SSCI数据库

（1）检索式：

E（stemcell*（inducedifferentiation））

（2）检索策略：

基本检索

（3）检索结果：

用检索式E进行检索，命中37439条结果，经过筛选，选择其中2条

【篇名】HTS/HCStoScreenMoleculesAbletoMaintainEmbryonicStemCellSelf-RenewalortoInduceDifferentiation:

OverviewofProtocols.

【篇名】Theisolationandcultivationofbonemarrowstemcellsandevaluationofdifferencesforneural-likecellsdifferentiationundertheinductionwithneurotrophicfactors.

筛选标准：

主题为:

stemcellinducedifferentiation时间跨度:

2000-2014。

◆EiCompendex数据库

（1）检索式:

F（（（（stemcells）WNAllfields）AND（（induce）WNAllfields））AND（（differentiation）WNAllfields））

（2）检索策略：

快速检索

（3）检索结果：

用检索式F进行检索，命中2000条结果，经过筛选，选择其中1条。

【篇名】Stemcellsdifferentiationinducedbyphysicalstimulationusingpiezoelectricnanocompositematerial

筛选标准：

主题为stemcellinducedifferentitation、文献发表时间：

2000~2015.

干细胞的诱导分化研究

摘要：

干细胞是一类具有自我更新能力和多向分化潜能的细胞，其分化方向是生物体发育、生长和修复的基础。

目前干细胞诱导分化的研究逐渐受到关注，常见的干细胞诱导分化方向有多种，本文着重介绍胚胎干细胞的诱导分化研究以及骨髓间充质干细胞向神经细胞、成骨细胞表的诱导分化研究。

主要包括胚胎干细胞的多种诱导方法和骨髓间充质干细胞向神经细胞、成骨细胞表诱导分化的影响因子。

关键词：

干细胞、胚胎干细胞、骨髓间充质干细胞、诱导因子、分化

干细胞[1]（stemcells）是一类具有自我复制能力（self-renewing）的多潜能细胞，在一定条件下，它可以分化成多种功能细胞。

根据干细胞所处的发育阶段分为胚胎干细胞（embryonicstemcell）和成体干细胞（somaticstemcell）。

根据干细胞的发育潜能分为三类：

全能干细胞（totipotentstemcell）、多能干细胞（pluripotentstemcell）和单能干细胞（unipotentstemcell）。

干细胞又叫做起源细胞、万用细胞，是一类具有自我更新和分化潜能的细胞。

可以这样说，动物体就是通过干细胞的分裂来实现细胞的更新，从而保证动物体持续生长发育的。

本文的主要内容是胚胎干细胞诱导分化的相关研究以及成体干细胞诱导分化的相关研究。

胚胎干细胞[2]（Embryonicstemcells，简称作ES细胞），亦作胚性干细胞，是从胚泡（早期胚胎阶段）未分化的内部细胞团中得到的干细胞。

它是一种高度未分化细胞，具有发育的全能性，能分化出成体动物的所有组织和器官，包括生殖细胞。

研究和利用ES细胞是当前生物工程领域的核心问题之一。

在未来几年，ES细胞移植和其它先进生物技术的联合应用很可能在移植医学领域引发革命性进步。

成体干细胞：

成年动物的许多组织和器官，比如表皮和造血系统，具有修复和再生的能力。

成体干细胞在其中起着关键的作用。

在特定条件下，成体干细胞或者产生新的干细胞，或者按一定的程序分化，形成新的功能细胞，从而使组织和器官保持生长和衰退的动态平衡。

脂肪干细胞：

以往人们因塑身而抽出的脂肪,大部分都当废弃物丢掉,现经由医学专家研究证,脂肪中含有大量的间质干细胞,间质干细胞具有体外增生及多重分化的潜力,能运用于组织与器官的再生与修复.

骨髓间充质干细胞（mesenchymalstemcells,MSC）：

是干细胞家族的重要成员,来源于发育早期的中胚层和外胚层.MSC最初在骨髓中发现,因其具有多向分化潜能、造血支持和促进干细胞植入、免疫调控和自我复制等特点而日益受到人们的关注.如间充质干细胞在体内或体外特定的诱导条件下,可分化为脂肪、骨、软骨、肌肉、肌腱、韧带、神经、肝、心肌、内皮等多种组织细胞,连续传代培养和冷冻保存后仍具有多向分化潜能,可作为理想的种子细胞用于衰老和病变引起的组织器官损伤修复.骨髓间充质干细胞由于其来源广泛,易于分离培养,并且具有较强的分化潜能和可自体移植等优点,越来越受到学者们的青睐,被认为是不久即将被引入临床治疗的最优干细胞。

一、胚胎干细胞诱导分化

哺乳动物胚胎干细胞一般可从胚胎囊胚内细胞团分离得到,具有在体外保持不分化的无限增殖能力,在合适的培养条件下,胚胎干细胞可定向诱导分化形成多种细胞类型。

人们对胚胎干细胞进行体外培养与定向分化可以得到大量同源细胞,以应用于患疾病的细胞或器官移植治疗等研究。

胚胎干细胞诱导分化的方法

（1）细胞因子诱导法

在体外诱导胚胎干细胞（ES）细胞分化方面,对细胞因子诱导法研究的最为广泛和深入,获得的研究成果到目前为止也最多。

体外培养下,ES细胞对细胞因子具有依赖性[3]。

培养过程中添加或撤除某一或某些细胞因子可指导ES细胞的增殖或分化。

目前,利用细胞因子诱导ES细胞朝一定方向分化时,一般采用分阶段的办法,即先得到类胚体（embryoidbodies,EBs）,再在EBs的基础上进一步诱导使其分化为目的细胞。

在各阶段添加的细胞因子不同,具体表现为细胞因子种类、浓度或组合的不同。

目前利用此法,国内外学者已得到多种目的细胞,如:

造血细胞、心肌细胞、神经细胞等。

但是,利用此法获得的目的细胞纯度不高,这是ES细胞内在的全能性发育程序所决定的,因此,将ES细胞诱导形成同一类细胞的定向分化研究,是一项探索性很强的研究课题。

（2）选择性标记基因筛选目的细胞法

选择性标记基因导入小鼠ES细胞已有成功的报道,但人ES细胞目前仍未见报道。

Klug等[4]建立了一种带有选择性标记基因（新霉素抗性基因）的小鼠ES细胞。

体外分化时,在培养体系中加入新霉素,由于采用一种心脏特异性启动子启动ES细胞分化的心肌细胞表达新霉素抗性基因,从而使分化的心肌细胞存活,而非心肌细胞被破坏,得到近似单一的心肌细胞群。

Li等[5]建立了一个有效纯化神经上皮祖细胞的系统,将新霉素抗性基因导入小鼠ES细胞并使其在Sox2基因控制下,离体分化时只有Sox2基因表达,新霉素抗性基因才表达,而Sox2基因表达仅局限于早期神经板,因此,在培养体系中加入新霉素就可能纯化神经上皮祖细胞,其随后分化形成神经细胞,组成神经网络,而无其他类型细胞。

Kolossov等[6]将编码绿色萤光蛋白（greenfluorescentprotein,GFP）的基因导入小鼠ES细胞,并使其在心肌A肌动蛋白（A-actin）启动子控制之下,这样只有分化的心肌细胞能表达GFP,因此用流式细胞仪分离便可得到高纯度的心肌细胞。

利用此法可获得高纯度的目的细胞,但是由于对ES细胞进行了遗传操作,所得的目的细胞的安全性仍有待于评价。

（3）特异性转录因子异位表达法

特异性转录因子异位表达就是将细胞系特异表达基因导入ES细胞,并使其表达,产生特异性转录因子。

细胞系特定转录因子的异位表达可诱导ES细胞分化为目的细胞系。

例如,成肌细胞决定基因（myoD）,同源异型基因B4和11（HoxB4和Hox11）的组成型异位表达可诱导小鼠ES细胞分化为肌肉细胞[7]、造血细胞[8]。

然而,ES细胞内诱导分化基因的组成型表达可能对ES细胞的增殖产生危害或诱导不可预料的分化。

因此利用此法诱导ES细胞分化为目的细胞系,必须建立一适宜细胞系特异性转录因子的异位表达载体系统。

Vallier等[9]构建了一双顺反子基因诱捕载体,该载体可驱动外源基因在体内及离体的条件下表达,且对导入ES细胞无损伤作用。

利用此法可获得高纯度的目的细胞,同样亦存在目的细胞的安全性问题。

二、骨髓间充质干细胞向神经细胞、成骨细胞表诱导分化的研究。

间充质干细胞（mesenchymalstemcells,MSCs）是中胚层来源的具有多向分化能

力的干细胞,主要存在于全身结缔组织和器官间质中,其中骨髓组织中含量相对丰富,脂肪组织和胎儿脐血中亦可分离得到[10]。

骨髓来源的间充质干细胞（bonemarrowmesenchymalstemcells,BMSCs）是一种多潜能的细胞,分化程度很低,具有干细胞的基本特点:

自我复制、自我更新,并可在一定条件下向成骨细胞、成软骨细胞、成肌细胞、肌键细胞、脂肪细胞以及基质细胞等中胚层细胞分化。

近年来更多证据表明,BMSCs还可以向外胚层的神经元细胞和内胚层的肝卵圆细胞分化[11-12]。

从成体骨髓中分离培养MSCs,来源相对充足,取材方便安全,对供体损伤小,免疫原性弱,细胞增殖能力强,可进行自体或同种异体移植,具有广阔的应用前景:

BMSCs经培养扩增后,可以作为多种组织工程的种子细胞,既可以与生物材料结合,修复骨、软骨、肌腱等组织缺损,又可以移植于局部病灶,在局部微环境中定向分化为神经细胞、心肌细胞等,为创伤后瘫痪、阿尔海默氏病[13]、心肌梗塞等疾病的治疗提供了新的思路和策略。

2.1骨髓间充质干细胞向神经细胞诱导分化的研究

21世纪是脑的世纪,干细胞的研究在神经系统疾病中有着重要的理论意义和临床应用价值。

长期以来神经系统疾病包括帕金森病、Alzheimers病、脊髓损伤、脑卒中等缺乏有效的治疗方法,严重影响着人类的生命健康和生活质量。

使用干细胞治疗一些急慢性神经系统疾病人们带来了新的希望[14],但是用于细胞治疗的干细胞的来源及细胞的特性仍是一个主要问题。

基于鼠源性的胚胎干细胞（embryoniocstemcells,ESCs）向神经元细胞（包括多巴胺能神经元）分化的研究很多[15],虽然这些细胞可以延长帕金森病动物模型的寿命改善动物行为活动,但是20%的动物移植区内发生畸胎瘤[16]。

也有学者利用基因转染技术避免了致瘤性,但是技术的敏感特性和伦理学问题限制了它的应用[17]。

另一个干细胞源来自胎儿的神经元和神经母细胞,但是也受到伦理学争议,同时细胞的生存能力、纯度都不能够得到很好的控制[18-19]。

BMSCs因其来源丰富、免疫原性弱、可以避免伦理和移植排斥等问题逐渐被人们所认识。

诱导BMSCs向神经系统组成细胞分化是目前研究的热点,因为骨髓起源于中胚层,而神经系统属于外胚层,所以,BMSCs这种定向分化打破了传统观念,实现了不同胚层之间细胞的转化。

目前,常用的诱导剂包括丁羟基茵香醚、二甲亚砜、β-疏基乙醇、硫代甘油、表皮样生长因子、脑源性神经生长因子、维A酸等。

MSCs向神经元样细胞的分化,首先由Woodbury[20]等首次报道,他们在无血清的L一DMEM中加入二甲基亚砜、丁羟基茴香醚等试剂可诱导MSCs分化为神经元样细胞。

Padova等报道人MSCs受到神经营养因子诱导后表达未成熟神经元标志（III一tubulin）。

Brewer和Carpenter等报道了bFGF对培养的干细胞有明显的刺激增殖作用,而且在低浓度下具有诱导干细胞向神经元样细胞分化的作用。

虽然许多文献报道BMSCs通过不同的诱导方案都发现可以诱导为神经元样细胞,但是这些细胞是否有和正常神经元一样的功能活性,BMSCs是否具有广泛的可移植性,仍不清楚。

基于目前的研究状况,骨髓间充质干细胞应用于临床细胞治疗仍有一段距离。

2.2骨髓间充质干细胞向成骨细胞诱导分化的研究

不同原因所致各种类型骨缺损在临床上十分常见。

据不完全统计,2000年美国有123万接受骨修复治疗的病人,其中骨移植的病人达到45万,耗资1200亿。

组织工程学的出现和发展为骨缺损修复带来了机遇,其最终目标是将功能细胞与可降解三维生物支架材料在体外联合培养,构建成为有生命的组织或器官,然后植入体内,替代病损的组织,恢复其形态、结构和功能;或以某种生物活性物质如生物活性因子、干细胞等植入体内,引导或诱导自身组织再生,达到修复组织结构,恢复组织、器官功能的目的。

虽然以BMSCs为种子细胞的骨组织工程学研究已取得了很大的进展,但是目前基本上仍处于临床前期的实验阶段,尚有很多问题有待解决。

成体BMSCs来源充足,取材安全方便,对供体损伤小,易于分离培养,体外增殖能力强,成骨分化的性能稳定,自体细胞诱导后构建的组织在移植后不存在组织配型和免疫排斥的问题,同时又避免了伦理纷争,因此,来自成体BMSCs是较为理想的骨组织工程的种子来源,将其与适宜的支架材料和/或生长因子复合构建组织工程化人工骨,可能是最理想的骨缺损修复方式。

在体外培养条件下,当培养基中含有成骨诱导剂,即地塞米松、维生素C、β-甘油磷酸时,BMSCs向成骨细胞分化。

地塞米松可显著增加BMSCs的ALP活性,后者是成熟成骨细胞的标志酶之一,在体外钙化中起关键作用,其主要机理是在于ALP能够水解有机磷酸酶,使局部的磷酸根浓度升高,同时破坏钙化抑制剂,从而启动钙化[20]。

地塞米松在促进BMSCs向成骨细胞分化的同时,调节成骨细胞分泌胰岛素样生长因子,促进细胞外基质胶原合成。

维生素C的主要作用是促进胶原合成时脯氨酸、赖氨酸的羟基化,同时促进非胶原基质蛋白的合成,并能调节ALP活性。

β-甘油磷酸在培养基中被ALP水解,产生大量磷酸离子,为成骨细胞的矿化沉积提供条件。

ALP是成熟成骨细胞标志酶之一[21],经诱导的细胞钙钴染色ALP均呈现强

阳性,说明细胞进入成熟期。

不同代数的细胞钙钴染色、vonkossa染色、ALP活性检测均无明显差异,说明不同传代倍数对BMSCs定向成骨诱导分化没有显著的影响。

在初始接种密度相同的情况下,诱导时间越晚,细胞间相互融合程度越高,成骨能力越强。

可能与成骨细胞可以分泌可溶性生物活性因子,调节自身分化有关,同时BMSCs在分化过程中,也会产生有自我调节作用的骨诱导活性因子,这种自或/和旁分泌可能发挥诱导分化的作用。

综上所述，干细胞是一种高潜能细胞，可利用一定的条件诱导其分化为对我们有利为我们所用的细胞，同时干细胞的分化潜能还有有待人类开发，为人类提供更多的可利用的空间。

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[17]J.H.Kim,J.M.Auerbach,J.A.Rodriguez-Gomez,I.Velaseo,D.Gavin,N.Lumelsky,S.H.Lee,J.Nguyen,R.Sanchez-Pernaute,K.Bankiewicz,R.McKay.DoPamineneuronsderivedfromembryonicstemcellsfunctioninananimalmodelofPark