胚胎干细胞定向分化的研究进展

《阿尔巴斯白绒山羊与绵羊胚胎干细胞培养技术的研究》篇一一、引言近年来，随着生物科技的快速发展，干细胞培养技术已经成为畜牧产业的重要研究领域。

特别是在羊类养殖方面，阿尔巴斯白绒山羊与绵羊作为我国特有的品种，其经济价值及研究价值尤为突出。

本篇论文将就阿尔巴斯白绒山羊与绵羊胚胎干细胞培养技术进行深入研究，旨在探索其在动物繁殖、遗传疾病防控及提高畜产品品质等方面的应用。

二、阿尔巴斯白绒山羊与绵羊概述阿尔巴斯白绒山羊和绵羊均是我国传统的家畜品种，其生长快、适应性强、繁殖性能好等特点，使得它们在畜牧产业中占据重要地位。

阿尔巴斯白绒山羊以其优良的产绒性能和较高的经济价值，被广泛用于畜牧业生产。

而绵羊作为主要的肉用家畜之一，其产品也深受市场欢迎。

然而，传统的家畜繁殖方式往往存在繁殖周期长、疾病防控难度大等问题，而胚胎干细胞培养技术的应用则可有效解决这些问题。

三、胚胎干细胞培养技术胚胎干细胞培养技术是一种通过体外培养胚胎干细胞，进而实现家畜克隆和遗传改良的技术。

该技术具有繁殖周期短、遗传疾病防控效果好等优点，为畜牧产业带来了革命性的变革。

在阿尔巴斯白绒山羊与绵羊的胚胎干细胞培养方面，该技术已取得了一定的研究成果。

四、阿尔巴斯白绒山羊与绵羊胚胎干细胞培养技术的研究进展1. 胚胎干细胞的分离与培养：通过实验室技术手段，成功从阿尔巴斯白绒山羊与绵羊的早期胚胎中分离出胚胎干细胞，并在特定的培养条件下进行体外培养。

2. 干细胞定向分化：在培养过程中，通过调节培养条件，使干细胞定向分化为特定类型的细胞，如产绒细胞、肌肉细胞等，为研究家畜生长发育和遗传改良提供了新的途径。

3. 胚胎克隆：利用胚胎干细胞进行克隆，可以快速获得大量遗传性状一致的个体，为遗传疾病的防控和优良品种的选育提供了有力支持。

五、应用前景阿尔巴斯白绒山羊与绵羊胚胎干细胞培养技术的应用前景广阔。

首先，该技术可有效缩短家畜的繁殖周期，提高繁殖效率；其次，通过定向分化培养，可研究家畜生长发育的机制，为遗传改良提供依据；再次，利用胚胎克隆技术，可实现优良品种的快速选育和遗传疾病的防控；最后，该技术还可用于生物医药领域，如生产生物药物、组织工程等。

［文章编号］　1000-4718（2010）06-1229-05　［收稿日期］2009-02-26 ［修回日期］2009-06-02△通讯作者Tel ：020-********；E -mail ：lihh8@ 表观遗传修饰调控胚胎干细胞定向分化的研究进展罗定远，　黎洪浩△（中山大学附属第二医院血管外科，广东广州510120）Progress of embryonic stem cells during directional differentiationregulated by epigenetic modificationLUO Ding -yuan ，LI Hong -hao（Department of Vascular Surgery ，The Second Affiliated Hospital ，Sun Yat -sen University ，Guangzhou 510120，China.E -mail ：lihh 8@ ） 【ABSTRACT 】　Embryonic stem cells undergo extensive self -renewal and have the capacity to differentiate along multiple cell lineages.Research on totipotency and directional differentiation of embryonic stem cells in order to treat in⁃tractable disease ，such as cancer ，heart failure ，atherosclerosis by tissue regeneration and cell transplantation are investiga⁃ted.Epigenetic modification ，including DNA methylation ，chromatin restructure ，and non -coding RNA -mediated regu⁃latory events ，regulate the differentiation of embryonic stem cells without detectable genetic changes.These mechanisms areoften associated with starting -up and maintenance of epigenetic silence.The achievement and focuses on the molecularmechanism of embryonic stem cells during directional differentiation regulated by epigenetic modification are reviewed. ［关键词］　表观遗传修饰；胚胎干细胞；细胞分化 ［KEY WORDS ］　Epigenetic modification ；Embryonic stem cells ；cell differentiation ［中图分类号］　R363 ［文献标识码］　A doi ：10.3969/j.issn.1000-4718.2010.06.037 胚胎干细胞（embryonic stem cells ，ES ）来源于囊胚内胚层细胞团，是一种能分化为各种组织细胞的全能细胞，它们具有自我复制并保持多向分化的潜能；基因分析显示［1］，ES 细胞有强的转录活性，其分化时伴随着不同数目不同类型的转录因子变化，一些基因转录活性上调或下调会影响其它基因的表达，进而影响其增殖分化；近年来，ES 细胞的研究主要集中在表观遗传机制对其分化的调控上。

生命科学Chinese Bulletin of Life Sciences第19卷 第4期2007年8月Vol. 19, No. 4Aug., 2007干细胞定向分化的基础和临床应用研究汤其群*，张素春，李华伟，邹云增（复旦大学生物医学研究院干细胞与组织工程研究所，上海200032）文章编号 ：1004-0374(2007)04-0378-04摘　要：胚胎干细胞具有多向性分化的潜能，可以分化成为内、中、外三个胚层的所有细胞，存在于组织器官中的成体干细胞(包括心脏等的前体细胞)也能分化成为某些细胞，用来修复、补充体内受损、死亡的细胞。

目前干细胞研究的重点是：干细胞未分化和多向性机制的基础研究；干细胞向特定细胞群体分化的调控和分化细胞的应用研究，而后者是连接基础研究和临床研究的必经之路。

干细胞的基础和临床应用研究不但可以了解正常的胚胎发育过程，而且利用掌握的知识通过体外诱导或体内激活的方法针对性地治疗某些疾病。

目前我们的研究集中在神经细胞(包括视网膜细胞和内耳前体细胞)、脂肪细胞和心肌细胞定向分化的分子机理，并通过疾病动物模型验证这些定向分化的细胞的功能。

希望通过建立人胚胎干细胞以及成体干细胞向外胚层的特种神经元(包括前脑神经上皮细胞、GABA 和胆碱能神经元、视觉细胞、听觉细胞、多巴胺能神经元)和中胚层的脂肪细胞、骨细胞以及心肌细胞定向分化的模型，继而采用蛋白质组学和基因组学最新技术分析这些建立的模型，研究相关因子通过哪条信号传导通路导致这些细胞的定向分化或者通过改变哪个目的基因的表达，或改变目的蛋白的修饰导致干细胞定向成神经细胞、脂肪细胞和心肌细胞；研究成年脑内源性干细胞定向诱导成这些功能性神经元的机理，并进行比较研究。

用Lentivirus 转染干细胞高表达、或用RNA 干扰抑制上述研究得到的目的基因，在细胞模型和动物体内验证这些信号通路和目的基因在干细胞定向分化中的作用。

研究的背景：成体干细胞(特别是造血干细胞)的研究和应用已有相当长的历史。

动物发育生物学的研究进展动物发育生物学是研究动物从受精卵到成熟个体发育过程的科学领域。

随着科技的进步和研究方法的不断创新，动物发育生物学在过去几十年取得了许多重要的研究进展。

本文将分析这些进展，并探讨未来该领域的研究方向。

1. 角色的转变过去，动物发育生物学主要关注胚胎发育的基本过程，如细胞分裂、分化和器官形成等。

然而，近年来的研究表明，发育过程中诸如细胞死亡、细胞迁移、细胞极化和细胞信号通讯等方面的异常也会导致发育缺陷。

因此，研究者们开始关注这些与胚胎发育相关的细胞行为的相互配合，以更全面地理解动物发育的整体过程。

2. 基因调控网络近年来，利用转录组学以及其他高通量技术的发展，研究人员对动物胚胎发育过程中的基因调控网络进行了深入研究。

这些技术的应用使研究人员能够全面了解在胚胎发育过程中哪些基因被激活、被抑制，以及它们之间的相互作用关系。

这些研究有助于揭示胚胎发育的时空调控机制，并为相关疾病的研究提供重要线索。

3. 干细胞和重编程干细胞在动物发育生物学研究中扮演着重要的角色。

通过对干细胞的研究，研究人员可以模拟胚胎发育过程，揭示干细胞定向分化的机制。

此外，针对动物发育生物学的研究成果，科学家们还成功实现了细胞的重编程，将已经成熟的细胞转化为多能干细胞，为组织再生和疾病治疗提供了新的途径。

4. 图像学和计算模拟近年来，图像学和计算模拟技术的进步使得研究人员可以观察和分析发育过程中的微观变化。

例如，通过显微成像技术，研究人员可以实时记录胚胎发育过程中细胞的动态变化。

而计算模拟技术则可以模拟动物发育过程中各个环节的物理和生化过程，帮助研究人员深入研究发育的机制。

5. 跨学科研究动物发育生物学的研究涉及众多的学科领域，如细胞生物学、遗传学、生物化学和生物物理学等。

近年来，跨学科研究得到了越来越多的重视和发展。

通过整合不同学科的知识和技术，科学家们可以更全面、更深入地研究动物发育的各个方面。

总结：动物发育生物学的研究在过去几十年取得了重要进展，包括细胞行为的重要性、基因调控网络的理解、干细胞和重编程的应用以及图像学和计算模拟技术的进步等。

胚胎干细胞的制备及研究进展摘要：胚胎干细胞(ES细胞)是从动物早期胚胎的内细胞团或原始生殖细胞分离出来的具有发育全能性的一种未分化的无限增殖细胞系。

ES细胞在动物克隆、转基因动物生产、细胞工程、组织工程、临床克隆治疗和发育生物学等方面的研究应用中起着重要的作用。

引言近年来，随着科学技术的不断发展，世界各国对胚胎干细胞的研究不断深入，取得了许多突破性的进展[1]。

科学证明小鼠ES细胞可以分化为心肌细胞、造血细胞、卵黄囊细胞、骨髓细胞、平滑肌细胞、脂肪细胞、软骨细胞、成骨细胞、内皮细胞、黑色素细胞、神经细胞、神经胶质细胞、淋巴细胞、胰岛细胞、滋养层细胞等。

人类ES细胞也可以分化为滋养层细胞、神经细胞、神经胶质细胞、造血细胞、心肌细胞等。

ES细胞不仅可以作为体外研究细胞分化和发育调控机制的模型，而且还可以作为一种载体，将通过同源重组产生的基因组的定点突变导入个体[2]。

这意味着ES细胞将在动物克隆、转基因动物生产、细胞工程、组织工程、临床克隆治疗和发育生物学等方面发挥重要作用，为人类攻克癌症等疑难杂症开辟新的道路。

1胚胎干细胞胚胎干细胞是由哺乳动物附植前早期胚胎的内细胞团细胞或附植后胚胎的原始生殖细胞(Primordial germ cells，PGCs)通过体外分离培养而建立的克隆细胞系。

它具有与早期胚胎细胞相似的形态，即胞体小、核大、胞浆少且具有正常的二倍体核型。

ES细胞最突出的特点是只生长不分化，且保持早期胚胎发育的全能性，在饲养层上或含有白血病抑制因子(leukemia inhibitory factor，LIF)的培养基中，可稳定传代，长期培养。

体外诱导分化可形成3个胚层的分化细胞。

另外，ES细胞还具有种系传递功能和具有培养细胞所有的特征[3]。

胚胎干细胞不但可用于研究哺乳动物胚胎早期发育和细胞谱系分化，还可对它的基因组进行操作，通过基因打靶、突变和转基因等技术，建立各种实验模型，研究发育、肿瘤、免疫以及人类遗传病等有关问题，大大推动和发展了哺乳动物生物学的研究。

胚胎干细胞体外定向诱导分化的研究进展（姓名：李翔单位：宁夏师范学院化学与化学工程学院11级科学教育班）摘要：胚胎干细胞是从早期胚胎内细胞团分离培养出来的具有发育全能性或多能性的干细胞,具有多向分化潜能和自我更新的特性。

胚胎干细胞可以定向诱导分化生产组织和细胞,可为细胞移植提供无免疫原性的材料,为难以治愈的疾病的细胞移植治疗提供可能。

本文介绍了胚胎干细胞的诱导分化方法和应用。

关键词：胚胎干细胞;定向诱导分化;分化潜能;自我更新胚胎干细胞(embryonic stem cell,ES细胞)是从早期胚胎(桑椹胚、囊胚)或原始生殖细胞(primordial germ cell,PGCS)分离出来的能在体外永久培养的、具有多方向分化潜能和种系嵌合能力的细胞系。

ES细胞具有多向分化潜能,可分化形成外胚层、中胚层和内胚层细胞的谱系干细胞,再成长为不同的神经、造血、肌肉,骨骼等各种细胞基于其特性,目前普遍认为,ES细胞对体外研究动物和人胚胎的发生发育,基因表达调控,药物的筛选和致畸实验及作为组织细胞移植治疗,克隆治疗和基因治疗的细胞源及产生克隆和转基因动物等领域将产生重要的影响。

1998年,T homson和Gearhart2个研究组分别从人ICM和PGCS建立了人类ES细胞系,在国际上引起了轰动。

Science杂志将人类ES细胞研究成果评为1999年世界十大科技进展之首,美国《时代》周刊将其列为20世纪末世界十大科技成就之首,并认为ES细胞和人类基因组将同时成为新世纪最具发展和应用前景的领域,由此掀起了ES细胞研究的高潮。

1体外诱导ES细胞的原理在体胚胎分化过程中，组织发生和身体构造的形成具有时空顺序性和相互诱导性。

在个体发育过程中，细胞分化是程序控制的有序有规律过程，程序的运行结果表现为不同发育阶段、不同组织部位的细胞表现出不同的形态、不同的生长方式和不同的生理功能。

从分子水平上来看，这一结果取决于细胞在基因表达上的时空差异。

小鼠胚胎干细胞体外诱导分化成GABA能神经元目的探讨小鼠胚胎干细胞在体外培养向GABA能神经元定向诱导分化的可能性。

方法将小鼠胚胎干细胞以“无血清”方法培养,用DMEM/F12、N2、B27及NT4作为诱导分化剂定向诱导分化,分化好的细胞利用免疫荧光技术、流式细胞技术和RT-PCR鉴定。

结果在胚胎干细胞诱导分化成神经元后期,免疫荧光显示有GABA能神经元存在;RT-PCR结果证实有GABA能神经元正确分化的重要调控基因Viaat、Gad1和Gad2基因表达;流式细胞仪计数结果显示GABA阳性细胞约占总细胞数的(11.49±6.86)%。

结论小鼠胚胎干细胞经体外培养可以定向诱导分化成GABA能神经元,可作为神经移植的新来源。

[Abstract] ObjectiveTo investigate the possibilities of in vitro culture and differentiation of mouse embryonic stem cell to GABAergic neurons. MethodsMouse embryonic stem cells were cultured and induced into GABAergic neurons in serum-free cultural condition. Immunofluorescence,reverse transcription polymerase chain reaction(RT-PCR) and flow cytometer assay were used to identify the properties of the differentiated cells. ResultsIn the later period of differentiation of embryonic stem cells into neurons,immunofluorescence showed that GABAergic neurons existed,RT-PCR results confirmed the important regulatory genes Viaat,Gad1 and Gad2 gene expression due to the correct differentiation of GABAergic neurons and flow cytometry analysis showed the GABA-positive cells accounted for about(11.49±6.86)% of the total cell number. ConclusionMouse embryonic stem cells can be induced into GABAergic neurons in vitro in serum-free cultural condition,providing a new source of nerve graft.[Key words]Embryonic stem cell; Induce; Differentiate; GABA干细胞移植治疗中枢神经系统疾病的研究方兴未艾,且取得了一定成果,但由于其多取材于胚脑的神经干细胞,为日后临床应用埋下了伦理道德问题之患,并且受到供体来源短缺的限制[1]。