诱导干细胞分人为神经细胞的研究进展

-1092-国际精神病学杂志JOURNAL OF INTERNATIONAL PSYCHIATRY2020年第47卷第6期人体诱导多能干细胞技术在精神分裂症研究中的应用现状与展望徐书琦万瑾凌王学义王冉【摘要】诱导多能干细胞（iPSCs）技术作为现下的一个热门领域，提供了一种用以体外模拟神经系统发育过程的工具。

本文中综述了应用精神分裂症（SCZ）患者来源iPSCs模型在精神分裂症领域中的研究进展，通过hiPSCs建立SCZ模型以期阐明这类复杂遗传性精神疾病的发病机制，并提出iPSCs在诱导产生神经元方面的挑战及对未来研究前景的展望，以期实现疾病的早期干预及个体化治疗。

【关键词】诱导多能干细胞；精神分裂症；神经细胞模型【中图分类号］R749.3【文献标识码】A【文章编号］1673-2952（2020）06-1092-05◎综述◎Summarize精神分裂症（Schizophrenia,SCZ）是一种复杂的精神疾病，由环境、遗传等多种因素共同致病，然而，SCZ的确切病因和影响因素还不十分明确，其发病机制仍处于探索阶段。

在众多因素中，遗传因素最具影响力并具有强有力的支撑。

基因变异以及微效基因叠加作用都可能影响SCZ的发病。

因此，识别基因特征和生物学信号对SCZ的发展具有重要作用。

2006年，日本科学家Takahashi从胚胎十细胞及肿瘤细胞特异表达的候选转录因子中筛选出4种转录因子（Oct3/4、Sox2、c-Mye和Klf4）,在ES细胞培养条件下，将小鼠胚胎成纤维细胞和成年小鼠尾尖成纤维细胞诱导为小鼠iPSCs,并利用这4种转录因子成功将人成纤维细胞诱导为人诱导多能干细胞（human induced pluripotent stem cells,hiPSCs）〔5iPSCs的成功培养及分化第一次证明人类体细胞有被重新诱导至多能干细胞的潜力.通过获得同种基因型的患者来源的细胞建立iPSCs能在细胞水平上反映临床诊断的异质性，并可避免人类胚胎干细胞涉及的伦理道德及法律的争议。

干细胞诱导分化技术的研究进展与实践指导干细胞是一类具有自我更新能力和多潜能分化能力的细胞，能够分化成不同类型的细胞，包括神经细胞、心肌细胞、肝细胞等。

干细胞诱导分化技术是一种通过模拟胚胎发育过程，将多能性干细胞（如诱导多能性干细胞和胚胎干细胞）转化为特定细胞类型的方法。

这项技术具有巨大的临床应用潜力，可为众多疾病的治疗提供新思路。

本文将对干细胞诱导分化技术的研究进展进行介绍，并提供一些实践指导。

干细胞诱导分化技术的研究进展1. 干细胞诱导多能性的实现干细胞诱导多能性是干细胞诱导分化的第一步，常用的方法包括细胞重编程和核再规程。

细胞重编程是通过转导外源基因和小分子化合物，使成体细胞回到一种类似于胚胎干细胞的状态。

而核再规程则是将损伤的细胞核替换为健康的捐献者细胞核，以实现干细胞诱导多能性。

这两种方法都为干细胞诱导分化技术提供了坚实的基础。

2. 干细胞诱导分化的效率和稳定性提高随着技术的进步，干细胞诱导分化的效率和稳定性得到了显著改善。

近年来，研究人员通过优化转录因子组合、改进细胞培养条件和引入基因编辑技术等手段，成功地提高了干细胞诱导分化的效率和稳定性。

例如，通过使用CRISPR/Cas9技术对基因进行编辑，可以准确地调控细胞命运，并避免分化过程中可能出现的意外情况。

3. 干细胞诱导分化技术在疾病治疗中的应用干细胞诱导分化技术在疾病治疗中具有广阔的前景。

通过将干细胞诱导分化为特定的功能细胞，可以为多种疾病的治疗提供新的途径。

例如，将干细胞诱导分化为心肌细胞可以用于心脏病的治疗，将其诱导分化为神经细胞则可以治疗神经系统疾病。

此外，干细胞诱导分化技术还可以用于药物筛选和疾病模型建立，为药物研发和疾病研究提供新工具。

4. 实践指导干细胞诱导分化技术是一项复杂而有挑战性的技术，需要合理的实践指导才能取得良好的结果。

以下是一些实践指导：a. 细胞培养条件的优化：细胞培养条件对干细胞诱导分化过程至关重要。

为了保证细胞的生长和分化，应根据不同的细胞类型和诱导分化阶段，优化培养基的成分和浓度，并提供合适的生长因子和细胞外基质。

神经干细胞的研究进展摘要：本文主要论述神经干细胞的两个应用方面，诱导神经干细胞分化与神经再生。

诱导神经干细胞的分化有两种办法，分别为直接诱导法和间接诱导法。

与iPSCs 相比较，iNSCs拥有更大的优势。

神经再生主要从细胞微环境方面论述，包括周围细胞，细胞因子，细胞外基质及微血管因素。

关键词：神经干细胞；诱导分化；细胞再生；微环境1•引言神经干细胞(neural stem cell)是指存在于神经系统中，能够分化形成多种脑细胞，并能够自动更新，提供大脑组织细胞的细胞群⑴。

其具体能分化为神经神经元、星形胶质细胞和少突胶质细胞。

大量研究表明，许多疾病如帕金森病，亨廷顿舞蹈症，脊髓损伤及认知功能⑵等均与神经干细胞相关，能被其治愈或者是由于神经元病变所引起的。

2006年Yamanaka利用小鼠成纤维细胞成功获得iPSCs?］，这一研究使干细胞的研究发展进入了全新的局面，随之而来的多项研究成功建立了利用iPSCs治疗相关疾病的细胞模型及动物模型，但仍存在一定的问题需要解决。

治疗这些疾病利用了神经再生，这在成年哺乳动物的两个脑区终生存在，分别是海马齿状回的颗粒细胞层(subgra nu lar zon e,SGZ)和侧脑室的视管膜下区(subve ntricular zon e,SVZ)主要包括神经干细胞的增殖、迁移、分化及新生神经元整合至神经环路四个阶段。

这阐明影响神经干细胞增殖分化的因素对于深入认识神经再生的相关机制至关重要。

神经干细胞的增殖分化等行为高度依赖于其生长环境，即神经干细胞微环境(niche)。

神经干细胞niche的组成在两个神经再生的脑区有一些差异,SVZ区niche的细胞主要包括室管膜细胞、星形胶质细胞、短暂增殖细胞和神经母细胞。

SGZ区niche细胞主要包括星形胶质细胞、增殖细胞和神经元。

神经干细胞niche 对神经干细胞增殖分化的调控主要包括：与神经干细胞相邻的周围细胞的调控、细胞因子调控、细胞外基质调控及微血管调控。

干细胞技术的研究热点领域与最新进展1.神经退行性疾病治疗：神经退行性疾病如帕金森病、阿尔茨海默病和脊髓损伤等一直是医学界的难题。

然而，干细胞技术为这些疾病的治疗提供了新的思路。

最新研究表明，通过将干细胞转化为特定的神经细胞类型，可以在动物模型中实现神经退行性疾病的修复，并且在临床试验中也取得了一些进展。

2.心脏病治疗：心脏病是目前全球范围内的主要死因之一、传统的治疗方法，如药物和手术治疗，只能缓解症状，而不能修复心脏的受损部分。

然而，近年来的研究表明，通过将干细胞注入患者的心脏组织中，可以促进心肌细胞的再生和修复，从而提高患者的心脏功能。

3.癌症治疗：干细胞技术在癌症治疗方面也有着重要的应用。

研究人员发现，癌症干细胞是肿瘤生长和转移的关键因素。

因此，通过干细胞的研究，可以理解肿瘤的发生机制，并发展新的靶向治疗方法。

最新的研究进展包括使用干细胞修复癌症治疗中引起的组织损伤，以及利用干细胞进行肿瘤的药物筛选。

4.组织工程：干细胞技术在组织工程领域也有巨大的应用前景。

研究人员开发出了一种新的方法，利用干细胞来生产各种组织和器官，如皮肤、肌肉和器官血管等。

这种方法不仅可以为整形外科和器官移植提供新的选择，还可以用于替代受损组织的修复和再生。

5.基因治疗：基因治疗是一种利用基因工程技术来修复或代替异常基因的治疗方法。

干细胞技术可以用来生产大量的健康细胞，并用于基因治疗中。

最新的研究进展包括使用干细胞来修复遗传性疾病，如囊性纤维化和血友病等。

总结起来，干细胞技术在神经退行性疾病治疗、心脏病治疗、癌症治疗、组织工程和基因治疗等领域都有着重要的应用。

随着研究的不断深入，我们相信干细胞技术将会为人类的健康和医学领域带来更多的突破和进展。

诱导性多能干细胞的制备与应用多能干细胞是一种能够不断自我更新和分化成各种类型细胞的细胞。

在医学领域，利用多能干细胞可以制备出各种组织和器官，从而实现再生医学的目标。

然而，目前制备多能干细胞的方法存在一定的局限性。

近年来，科学家在诱导性多能干细胞的制备与应用方面取得了一定的进展。

一、多能干细胞制备方法的历史发展最早制备多能干细胞的方法是从胚胎中分离出干细胞。

这种方法被称为胚胎干细胞制备方法。

然而，胚胎干细胞制备方法存在一定的道德争议，因为要破坏胚胎。

2006年，日本科学家山中伸弥发现了一种能够诱导成多能干细胞的方法。

这种方法不需要破坏胚胎，只需要在体外将成人的普通细胞诱导成多能干细胞。

这种多能干细胞被称为人工诱导多能干细胞。

二、诱导性多能干细胞的制备方法人工诱导多能干细胞的制备方法主要有两种。

一种是转录因子刺激法，另一种是化学物质刺激法。

转录因子刺激法是利用一些特定的转录因子来刺激细胞的再生能力。

这些转录因子可以直接进入细胞核，改变细胞内蛋白质的合成，从而改变细胞的功能。

化学物质刺激法是利用一些特定的化学物质来刺激细胞的再生能力。

这些化学物质可以直接进入细胞，改变细胞内蛋白质的合成，从而改变细胞的功能。

三、诱导性多能干细胞的应用1. 组织工程利用诱导性多能干细胞可以制备出各种类型的细胞，包括心脏细胞、神经细胞、血管细胞等。

这些细胞可以用来制备出各种组织和器官，比如人工心脏、人工肝脏等。

2. 肿瘤治疗肿瘤是一种由于细胞的异常增殖而引起的疾病。

利用诱导性多能干细胞可以制备出特定的细胞，比如免疫细胞，来攻击癌细胞，从而实现肿瘤治疗。

3. 神经系统疾病治疗诱导性多能干细胞可以分化成神经细胞，可以用来治疗各种神经系统疾病，比如帕金森病、脊髓损伤等。

总之，诱导性多能干细胞的制备与应用在未来医学领域有着广泛的前景。

虽然目前制备诱导性多能干细胞的方法还存在一定的局限性，但是随着科技的不断进步和发展，相信制备疗效更好的诱导性多能干细胞的方法必将不断涌现，为人类健康事业作出更大的贡献。

神经干细胞诱导分化机制揭露神经干细胞（NSC）具有自我更新和多分化潜能的特性，因此被广泛应用于神经系统疾病研究和再生医学治疗。

然而，要实现NSC的有效诱导分化仍然是一个挑战。

近年来，科学家们对NSC诱导分化的机制进行了深入研究，以期进一步提高NSC分化的效率和特异性。

本文将介绍神经干细胞诱导分化的机制以及相关研究的最新进展。

神经干细胞在体内起着重要的生理功能，主要包括神经元的生成、修复和脑功能的维持。

因此，利用体外诱导分化的方法，将NSC转化为特定类型的神经细胞，对于研究神经系统疾病机制以及开发治疗方法具有重要意义。

目前，研究者们已经成功地将NSC诱导分化成多种神经细胞类型，如神经元、星形胶质细胞和少突胶质细胞。

神经干细胞诱导分化的机制可以分为内源性和外源性因素两个层面。

内源性因素包括神经干细胞自身的基因调控网络和信号通路，外源性因素则主要是外部环境的物理和生化刺激。

从基因调控的角度来看，多种转录因子和非编码RNA已被鉴定为神经干细胞分化的关键因素。

例如，转录因子Pax6和Sox2被认为是促使神经干细胞向神经元分化的关键基因。

在神经干细胞分化过程中，这些转录因子能够调控神经元特异性基因的表达，从而引导细胞朝着神经元分化的方向发展。

此外，外源性因素也起着重要的作用，这包括特定的生长因子、培养基成分、细胞外基质和物理环境等。

生长因子如神经营养因子、酸性纤维细胞生长因子等能够模拟体内环境，刺激细胞向特定的神经细胞类型分化。

培养基成分的优化也对NSC的分化效率起到关键影响。

适当的培养基组分和条件可以提供细胞所能接收到的生化和生理信号，从而推动诱导分化过程。

在研究神经干细胞的诱导分化机制时，科学家们也注意到了表观遗传调控的重要性。

表观遗传调控通过改变基因组DNA的甲基化和组蛋白修饰状态来调节基因的转录水平。

已有研究表明，改变NSC某些基因的表观遗传标记可以调整神经干细胞的分化潜能和多能性。

例如，DNA甲基化和去甲基化的平衡可以影响神经干细胞向神经元或胶质细胞的选择分化。