诱导多能干细胞技巧PPT课件下载推荐.ppt

1、从Briggs和King通过核移植的方法获得来自囊胚的克隆蝌蚪到克隆羊“多莉”的诞生为已经分化了的细胞能够去分化和重新编程提供大量证据。,诱导多功能干细胞技术的理论及基础,多能干细胞的特异调控网：Oct4,Sox2和Nanog等构成调控网，通过对下游基因的激活及抑制在维持ES细胞的多能性和自我更新中发挥作用。,小鼠和人诱导多功能干细胞技术的诞生,1.小鼠IPS细胞的诞生:2006年Yamananka研究组用Oct4,Sox2,c-Myc及Klf4四个转录因子诱导MEFS重编程至多功能干细胞状态。2.人的IPS细胞诞生:Yamanaka实验组将转录因子Oct4,Sox2,Klf4及c-Myc以逆

2、转录病毒为载体诱导人类表皮细胞及结缔组织细胞重编程为IPS细胞。,iPS细胞诱导机制,已分化的细胞,导入病毒基因Oct3/4、Sox2、c-Myc和Klf4,病毒逆转录,胚胎干细胞培养条件和筛选,Ips细胞,构建IPS细胞示意图,转录因子,Oct4:Oct4能够促使ICM的形成，维持ES细胞未分化状态并促使其增值，是细胞全能性的标志基因之一。,转录因子,Sox2:Sox2通常与Oct4结合形成Oct4/Sox2蛋白复合体调控FGF4，UTF1等因子来维持ES细胞的全能性。,转录因子,C-Myc:c-Myc是一种最容易过渡表现于人类的致癌基因，它对某些成体干细胞的自我更新起一定的作用，并可以抑制

3、ES细胞的分化。,转录因子,Klf4: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.,转录因子,Nanog:对促分化基因的抑制方面发挥作用。,其他的转录因子,Lin28,SV40LargeT antigen,UTFI等等,IPS过程中转录因子的协同作用,在维持ES细胞特性相关的转录因子及染色质调控相关的基因都受到Oct4,Sox2,Nanog和其他多能相关因子的调控，并且这些调控因子即能相互调控又能调控自身的表达，这样就组成了一个复杂的调控网络。,IPS技术的关键因素,1.获得初始的体细胞为重编程靶细胞2.构建诱导重编程因子的载体3.携重编程因子的载体作用于体细胞4

4、.IPS细胞的获得，鉴定及培养体系的建立,诱导IPS细胞的实验流程,靶细胞的选择,1.靶细胞类型影响重编程效率 2.靶细胞类型影响嵌合鼠的成瘤率,载体的选择,载体的选择,介导IPS的参与因素,IPS细胞的筛选方法,a.形态学筛选 不对供体细胞做任何额外遗传修饰的情况下，仅依靠形态学筛选的标准对细胞进行筛选也能够分离出IPS细胞。b.药物筛选 利用基因重组技术建立了具有药物抗性基因的体细胞，并用特定药物进行筛选。c.选用对多能性更为关键的基因（如Fbx25）作为报告基因 原理是Fbx25对于多能性的维持和胚胎的发育来说是不可缺少的基因,IPS细胞的鉴定,表观遗传状态鉴定:IPS细胞与ES细胞具有

5、相似的DNA甲基化模式和组蛋白修饰情况。IPS细胞中的多能基因，如oct-4，Nanong等的启动子区域CpG岛从高甲基化转变为类似ES细胞的低甲基化状态。IPS细胞的多能基因启动子区域具有与ES细胞相同的高H3K4Me3及低H3K27Me3水平。,IPS细胞的鉴定,基因表达模式和发育潜能鉴定 ES和IPS细胞基因表达谱基本相同。IPS 细胞具有发育为三个胚层的能力，并能参与生殖系的发育，这与ES细胞相同。,IPS细胞的鉴定,表面标志分子鉴定:IPS细胞能够表达多能干细胞特异的表面标志分子，如：ssea-1（阶段特异性胚胎抗原1），ssea-3等。这些物质在已分化体细胞表面不表达，从而鉴定。,

6、IPS细胞的鉴定,基因表达模式和发育潜能鉴定ES和IPS细胞基因表达谱基本相同。IPS细胞具有发育为三个胚层的能力，并能参与生殖系的发育，这与ES细胞相同。,信号通路,IPS技术的应用及其意义,1.基于IPS细胞的细胞移植治疗2.人类疾病模型，病人特异的疾病及药物筛选3.重编程机理解析4.新物种的多能肝细胞,基于IPS细胞的细胞移植治疗,人类IPS细胞走向临床应用面临着免疫排斥 的困难，而IPS技术有望解决这一难题。,人类疾病模型，病人特异的疾病及药物筛选,IPS最大的特点是“患者特异性”及“疾病特异性”，基于这两点。IPS细胞可以重现患者的疾病发生，发展过程，可作为人类疾病发生发展的机理，并

7、筛选出患者特异的有效药物，最终找到疾病治疗的切入点。,IPS细胞在疾病研究中的作用,重编程机理解析,以IPS技术为基础，筛选在体细胞重编程过程中起关键作用的基因，蛋白和小分子化合物，并利用这些物质相关的信号通路及上下游相关因子揭示重编程的机理，为建立体细胞重编程的新技术新方法，研究体细胞去分化的机制开辟新思路。,新物种的多能肝细胞,目前许多物种ES细胞系的缺乏阻碍了转基因动物模型的建立，IPS技术的诞生开拓了制造多能干细胞系的新途径。,2012年诺贝尔生理学或医学奖,发现成熟细胞可以被重新编程为多功能的干细胞（即诱导多功能干细胞）,John B.Gurdon 约翰格登,Shinya Yamanaka 山中伸弥,