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-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。
第1篇一、实验目的1. 了解干细胞球的制备方法。
2. 掌握干细胞球在体外培养过程中的观察指标。
3. 分析干细胞球在体外培养过程中的生长特性。
二、实验原理干细胞球是一种由未分化或低分化干细胞组成的细胞团，具有自我更新和多向分化的潜能。
在体外培养条件下，干细胞球可以保持其干细胞特性，并可通过调节培养条件诱导其分化为特定类型的细胞。
三、实验材料与试剂1. 试剂：DMEM培养基、胎牛血清、青霉素、链霉素、L-抗坏血酸、碱性成纤维细胞生长因子（bFGF）、地塞米松、胰岛素、转铁蛋白、TGF-β1、表皮生长因子（EGF）等。
2. 仪器：超净工作台、CO2培养箱、倒置显微镜、离心机、移液器等。
3. 细胞：人胚胎干细胞（hESCs）或人诱导多能干细胞（hiPSCs）。
四、实验方法1. 干细胞球的制备（1）取hESCs或hiPSCs，用胰酶消化后接种于培养皿中，培养于DMEM培养基+10%胎牛血清+1%青霉素-链霉素。
（2）待细胞贴壁后，加入bFGF、L-抗坏血酸、地塞米松、胰岛素、转铁蛋白、TGF-β1、EGF等诱导因子，形成干细胞球。
（3）将干细胞球转移至新的培养皿中，继续培养。
2. 干细胞球的观察（1）每天观察干细胞球的外观，记录其生长情况。
（2）使用倒置显微镜观察干细胞球的形态、大小、颜色等特征。
（3）通过流式细胞术检测干细胞球的表面标志物表达情况。
3. 干细胞球的诱导分化（1）根据实验需求，选择合适的诱导分化方案。
（2）将干细胞球转移至新的培养皿中，加入诱导分化试剂。
（3）观察干细胞球的分化情况，记录其形态、功能等特征。
五、实验结果1. 干细胞球的制备成功制备了干细胞球，外观呈球形，大小不一，细胞排列紧密。
2. 干细胞球的观察干细胞球在培养过程中逐渐增大，细胞数量增多，形态保持稳定。
3. 干细胞球的诱导分化通过诱导分化，干细胞球可分化为多种细胞类型，如神经细胞、心肌细胞、骨骼肌细胞等。
六、实验讨论1. 干细胞球的制备方法对干细胞球的生长和分化具有重要影响。
[文章编号]1000-2057(2008)03-0208-03南通大学学报(医学版)Journal of Nantong University(Medical S ciences)2008∶28(3)来自于骨髓的间充质干细胞(m esenchymal stem cells, M SC s)主要具有:(1)干细胞的自我更新能力。
研究细胞周期发现约10%处于S期、G2期和M期,其余90%均处于G0期和G1期,说明了M SC s的高度自我更新能力;(2)分化成不同细胞类型的能力。
M S Cs可分化为脂肪、骨、软骨细胞等基质细胞,还可分化为内皮细胞、神经细胞、肌细胞等。
这种跨系统甚至跨胚层的分化特性,即为M SC s的可塑性[1]。
M S Cs 数量相对稳定,在生命过程中长期存在;M SC s在体外培养时具有易于黏附的特点而易于分离;M S Cs取材容易,简单的骨髓穿刺即可获得;M SC s能够进行自体移植,不存在免排斥反应;没有伦理学争议;易于被外源基因转染并稳定表达,可作为基因治疗的载体。
所以,在疾病治上,M S Cs是一种更为理想的干细胞。
本文综述了近年有关M S Cs表型特征及鉴定,分离培养的方法,向心肌细胞分化的可塑性和影响因素、以及存在的问题和展望,为M SC s进入临床应用提供实验基础。
1MSCs的形态和特征骨髓细胞原代接种后最初72h内培养物中以造血细胞成分居多,随培养时间的延长,这些细胞逐渐坏死或随换液而移去。
接种后24h有少量细胞贴壁,48h后贴壁细胞明显增多,并开始分裂增殖,72h后部分区域形成集落。
细胞呈多角形、纺锤形、短梭形,胞核质分界清楚,胞体有不规则突起。
12～14天后集落迅速增多,逐渐长大融合成片,细胞形态为长梭形及多边形,无接触抑制现象发生,这种贴壁生长的细胞多为MSCs。
MS Cs缺乏特异的抗原标志,按其抗原特性分为5类: (1)相对特异性的表面抗原,如SH2、SH3、S H4和STRO-1,这些抗原在MS Cs中表达阳性,但并不是MSCs唯一表达的抗原;(2)细胞因子生长因子及其受体。
干细胞研究的最新进展干细胞是一类具有自我修复和再生能力的细胞，可以转化为各种细胞类型，因此在医学领域一直受到热切关注。
近年来，随着科技的进步，干细胞研究取得了新的突破，为治疗许多疾病提供了新的方向和方法。
1. 干细胞治疗心血管疾病心血管疾病是致死率和致残率极高的疾病之一，干细胞治疗成为了治疗心血管疾病的新方向。
干细胞可以分化为心脏细胞，因此具有很高的治疗潜力。
目前，临床试验中已经有很多干细胞治疗的案例，效果也非常不错。
美国哈佛大学的研究者Jianyi Zhang等人，使用人类诱导多能干细胞（iPSC）制备的心肌细胞，让iPSC分化成心肌细胞，再将其注射到大鼠心脏中，结果发现，这些转化后的心肌细胞能够融合进入心肌组织中，修复和恢复了心肌组织的功能。
2. 干细胞治疗神经系统疾病神经系统疾病如多发性硬化、帕金森病、阿尔茨海默病等都缺乏有效的治疗方法，而干细胞具有分化为多种神经细胞类型的特性，因此成为治疗神经系统疾病的有力工具。
研究者使用来自造血干细胞或胎儿脑组织中的神经干细胞通过注入的方式治疗帕金森病和多发性硬化等神经系统疾病，在小鼠和猴子等动物体内进行了多项实验，发现该方法能够显著地改善疾病的症状。
3. 干细胞辅助肿瘤治疗干细胞在肿瘤治疗中的作用被越来越重视，干细胞因其自身特性和多向分化的能力，能够帮助强化患者的免疫系统和加速肿瘤细胞的死亡。
目前，干细胞辅助的细胞治疗已经在多个癌症种类上得到了展示。
在一项中期临床试验中，科学家将来自健康人的多功能干细胞进行转移，用于治疗癌细胞难以彳亍的、乳腺癌、鼻咽癌、结肠直肠癌和卵巢癌。
这项研究发现，病人获得了更好的生存率和生活质量。
总之，干细胞治疗的最新进展为治疗多种疾病提供了更多的选择和机遇，也为今后的研究开拓了新的方向。
千万不要过于乐观，各种患者的具体治疗方案，仍需要经过更多科学验证的解决方案。
细胞培养技术中的细胞诱导分化方法细胞培养技术是一种重要的研究方法，它可以用来研究细胞的生物学特性和功能，也可以用来治疗一些疾病。
在细胞培养技术中，细胞诱导分化方法是一项关键技术，它可以将多能干细胞分化为特定功能的细胞类型，如心脏细胞、神经元等。
本文将介绍几种常见的细胞诱导分化方法。
首先，一种常见的细胞诱导分化方法是传统的化学诱导法。
这种方法通过添加一系列的化学物质到培养基中，来模拟细胞发育过程中的信号通路，从而诱导细胞向特定细胞类型分化。
例如，要诱导多能干细胞分化为心脏细胞，可以添加一些心脏发育相关的化学物质，如心肌生成因子。
然而，化学诱导法往往存在效率低、稳定性差等缺点，且可能对细胞产生不可逆的损害。
另一种常见的细胞诱导分化方法是基因转导法。
这种方法通过将特定基因导入到细胞中，来激活或抑制细胞内的信号通路，从而诱导细胞分化成特定细胞类型。
基因转导可以通过病毒载体或基因转染剂实现。
例如，要诱导多能干细胞分化为神经元，可以将神经相关基因导入到细胞中，如神经生长因子。
然而，基因转导法可能引发基因突变或不受控制的基因表达，从而导致不可预测的后果。
除了化学诱导和基因转导法，还有一种新兴的细胞诱导分化方法是体外模拟法。
这种方法通过模拟胚胎发育中的微环境，如松弛力、机械刺激等，来诱导细胞分化。
体外模拟法可以通过调节培养基的成分，如细胞外基质、生理条件等，以及应用一些外部机械刺激装置，如牵拉力装置、压力装置等来实现。
例如，要诱导多能干细胞分化为心脏细胞，可以在培养基中添加心肌发育所需的生长因子，同时施加适当的机械刺激。
体外模拟法具有操作简单、效率较高等优点，但其分化效果受多种因素影响，如培养条件、细胞外基质等。
细胞诱导分化方法的选择应根据具体研究目的和细胞类型来确定。
不同的方法有不同的优缺点，研究人员应结合实际情况进行选择。
此外，细胞诱导分化仍然存在许多挑战，如诱导效率提高、稳定性改善等，研究人员需要在不断探索中完善和优化这些方法。
心肌再生途径的研究心肌再生是指心肌细胞被损坏或死亡后，通过一系列生物学过程重新生长和复原的过程。
心肌再生的研究是近年来心血管领域的一个热门研究方向，其最终目的是为治疗心脏疾病提供新的治疗方法。
本文将从心肌再生的基本原理、研究进展以及未来方向等方面进行探讨，希望能够对读者有所启发和帮助。
一、心肌再生的基本原理心脏是人体最重要的器官之一，起着泵血的重要作用。
由于心脏病、心肌梗死等因素的影响，心肌细胞往往会发生损伤或死亡。
传统观念认为，心肌细胞一旦死亡就不会再生，因此一旦心肌发生损伤，就会留下永久性的疤痕，严重影响心脏功能。
近年来的研究发现，心肌细胞并非完全不能再生，而是存在一定程度的再生能力。
心肌再生的基本原理是通过诱导和促进心肌细胞的再生和修复，使受损的心肌恢复正常功能。
在这个过程中，干细胞、心肌细胞增殖、外源细胞移植等机制都可能发挥作用。
干细胞是一类具有自我更新和分化潜能的细胞，可以分化为各种类型的细胞，包括心肌细胞，因此被认为是一种潜在的治疗手段。
一些研究也表明，心肌细胞本身也具有一定的增殖能力，能够在受损后进行再生。
外源细胞移植、生长因子的作用等也可能参与其中。
二、心肌再生的研究进展1. 干细胞治疗干细胞治疗是目前心肌再生研究的一个重要方向。
干细胞可以来源于自体或异体，最常见的来源包括骨髓、脐带血、胎盘等。
通过将干细胞注入到受损的心肌组织中，可以诱导这些细胞分化为心肌细胞并进行修复。
多项临床研究表明，干细胞治疗可以改善心脏功能，减少心肌梗死后的疤痕面积，从而提高患者的生存率和生活质量。
干细胞治疗也面临着一些挑战，例如细胞来源的选择、干细胞的稳定性和安全性等问题，这些问题需要进一步的研究和解决。
2. 心肌细胞增殖除了干细胞治疗外，一些研究也表明，心肌细胞本身具有一定的增殖能力。
通过激活一些特定的信号通路，可以促进心肌细胞的增殖和再生。
一些生长因子和透明质酸等物质被发现可以促进心肌细胞的增殖和修复，从而改善心脏功能。
诱导性多能干细胞【关键词】干细胞; 细胞分化; 转录因子诱导性多能干细胞（induced pluripotent stem cells, iPS）是通过基因转染技术(gene transfection)将某些转录因子导入动物或人的体细胞, 使体细胞直接重构成为胚胎干细胞（embryonic stem cell, ES）细胞样的多潜能细胞。
iPS细胞不仅在细胞形态、生长特性、干细胞标志物表达等方面与ES细胞非常相似, 而且在DNA甲基化方式、基因表达谱、染色质状态、形成嵌合体动物等方面也与ES细胞几乎完全相同。
iPS细胞的研究受到人们广泛的关注, 是目前细胞生物学和分子生物学领域的研究热点。
iPS细胞技术诞生还不到2年, 却为干细胞的基础研究和临床疾病治疗研究带来了前所未有的希望, iPS细胞技术的出现使人们从ES细胞和治疗性克隆等激烈的伦理学争论中解脱出来。
但是, 目前制备iPS细胞的方法在安全性方面还存在一定问题, 因此探索一种高效、安全的iPS细胞的制备方法显得十分必要。
1 iPS细胞的制备方法2006年T akahashi等［1］研究小组利用分别携带Oct4、Sox2、Myc和Klf4转录因子的4种逆转录病毒载体感染小鼠胚胎成纤维细胞(mouse embryonic fibroblasts, MEFs), 经过G418药物筛选成功获得第1批iPS细胞。
但是这批iPS细胞系中DNA甲基化的方式与自然存在的ES细胞不同, 而且这批iPS细胞不能形成畸胎瘤。
Okita等［2］研究小组报道了第2批iPS细胞的产生。
他们采用与制备首批iPS细胞相同的方法, 但是采用了不同的筛选基因。
第2批iPS细胞系DNA甲基化的方式与自然存在的ES细胞的甲基化方式相同, 并且能形成畸胎瘤。
2007年末, Takahashi和Yu等［3, 4］两研究小组分别在细胞和科学杂志上报道关于iPS研究里程碑的实验结果, 他们都成功获得了人的iPS细胞系。
利用小分子诱导多能干细胞的转分化机制小分子诱导多能干细胞是一种研究热点，它将多能干细胞的研究向前推进了一个大步。
所谓小分子，是指分子量较小的有机分子，它们具有极强的生物活性和药物作用。
近年来，科学家们发现，通过利用小分子可以操纵细胞命运，诱导多能干细胞转变为特定类型细胞。
这种研究不仅为细胞生物学和发育生物学等学科提供了新的理论和技术支持，也为干细胞应用研究提供了新思路和新选择。
一、多能干细胞的定义及应用多能干细胞是指具有不同分化潜能的细胞，可以分化为各种类型的成熟细胞。
多能干细胞可以提供大量数量的、不同种类的细胞，具有重要的研究和应用价值。
在医学和生物科技领域，多能干细胞被广泛应用于组织再生、治疗癌症、基因治疗和药物筛选等领域。
然而，多能干细胞的研究还存在着一些难以克服的挑战。
例如，多能干细胞难以在体内完全分化，多能性维持稳定性也是一个难题。
因此，发展一种有效的转分化机制，可以帮助我们更好地理解多能干细胞的分化过程，优化干细胞治疗技术，加速干细胞的临床应用。
二、小分子诱导多能干细胞的转分化机制小分子作为有机化学药物，与生物分子之间存在多种相互作用，具有较强的活性和选择性。
利用小分子可以调节基因表达，影响细胞命运，最终导致多能干细胞的转分化。
实验证明，小分子可以通过阻断或激活信号通路，操纵细胞命运。
例如，酸性成纤维细胞生长因子(AFGF)是一个重要的小分子，可以抑制多能性维持因子Oct4和Sox2的表达。
另外，肝素也是一个被广泛应用的小分子，可以促进多能干细胞的分化为心肌细胞。
除了上述两种小分子外，还有一些新的小分子逐渐被应用于多能干细胞的诱导和分化研究。
例如，BIX01294和EPZ004777等小分子可以抑制组蛋白甲基转移酶，从而实现多能干细胞的转分化。
三、小分子在干细胞研究中的应用前景小分子作为干细胞研究的重要工具，具有广泛的应用前景。
目前，小分子的应用主要集中在转分化、定向分化、多能性维持和细胞增殖等方面。
细胞治疗在心肌再生中的应用前景引言：心脏疾病是全球范围内的主要死因之一，特别是心肌梗死造成的损害是不可逆转的。
然而，随着科学技术的进步，细胞治疗逐渐成为一种前沿的新兴治疗方式，它试图通过注入外源性细胞来修复受损组织并实现心肌再生。
本文将探讨细胞治疗在心肌再生中的应用前景。
I. 细胞来源多样化推动了心肌再生研究的发展近年来，关于可用于心肌再生的细胞类型的研究不断涌现。
干细胞作为最常见和最具潜力的来源之一，在这个领域扮演着重要角色。
目前已经鉴定出多种干细胞类型适用于心肌再生，包括胚胎干细胞、诱导多能干细胞和组织特异性干细胞。
这些不同类型的干细胞具有自我更新和分化为多种不同类型细胞的能力，其独特的特性使其成为心肌再生的重要候选。
II. 外源性干细胞注入对心肌再生起到关键作用外源性干细胞注入是一种常见的细胞治疗方法，旨在通过向梗死区域加入新的细胞以促进心肌再生。
这些外源性干细胞可以来源于多种不同方式，例如体内自我增殖的干细胞、捐赠者的骨髓或血液以及人工合成的干细胞。
该注射过程通常通过导管直接送入损害区域，以确保有效地将干细胞引导至需要修复的部位。
III. 组合策略提高了心肌再生效果单纯地使用外源性干细胞可能无法实现理想的心肌再生效果。
因此，科学家们开始探索采用组合策略来提高治疗效果。
其中一种常见的组合策略是联合使用药物或特定因子与受损组织同时进行治疗，以刺激干细胞发挥更强大的修复能力。
另一种策略是使用材料支架作为载体，将外源性干细胞与特定的生物材料结合，以稳定干细胞并促进其分化为心肌细胞。
IV. 定向分化技术提高了干细胞治疗的效果尽管干细胞具有较大的自我更新和分化能力，但是在注入受损组织后，它们往往不能直接转变为所需的心肌细胞。
为此，科学家们致力于开发定向分化技术，即通过特定培养条件和因子来诱导干细胞向心肌细胞方向分化。
这项技术的出现极大地增加了干细胞治疗的成功率，并为心肌再生提供了新的希望。
V. 临床前景及挑战尽管初步研究结果显示了细胞治疗在心肌再生中的潜力，但目前仍面临一些挑战。
第1篇一、实验背景心力衰竭是全球范围内导致心血管疾病死亡的主要原因之一，对患者的生活质量和预期寿命产生了巨大影响。
尽管药物治疗和手术治疗在一定程度上能够缓解症状，但对于严重的心衰患者，其疗效往往有限。
近年来，干细胞治疗作为一种具有自我更新和多向分化能力的疗法，为心衰的治疗带来了新的希望。
本实验旨在探讨干细胞疗法在治疗心衰中的作用，评估其安全性和有效性。
二、实验目的1. 评估干细胞疗法对心衰患者心功能的影响。
2. 分析干细胞疗法对心衰患者生活质量的影响。
3. 探讨干细胞疗法在心衰治疗中的安全性。
三、实验材料与方法1. 实验材料- 干细胞来源：人胚胎干细胞- 心衰模型动物：新西兰大白兔- 实验分组：实验组（接受干细胞治疗）和对照组（接受常规治疗）2. 实验方法（1）干细胞培养与诱导- 从胚胎中提取人胚胎干细胞，进行体外培养。
- 在特定条件下诱导干细胞分化为心肌细胞。
（2）心衰模型建立- 将新西兰大白兔随机分为实验组和对照组。
- 对照组接受常规治疗，包括药物治疗和手术治疗。
- 实验组接受干细胞治疗，将诱导分化的心肌细胞注射到心衰模型动物体内。
（3）心功能评估- 通过超声心动图检测心衰模型动物的心脏射血分数、心脏输出量等指标。
- 通过心脏功能指数评估心功能变化。
（4）生活质量评估- 采用生活质量量表评估心衰模型动物的生活质量变化。
（5）安全性评估- 观察实验组和对照组动物的存活率、不良反应等指标。
四、实验结果1. 心功能指标实验组心衰模型动物的心脏射血分数和心脏输出量均显著高于对照组，表明干细胞疗法能够有效改善心衰模型动物的心功能。
2. 生活质量实验组心衰模型动物的生活质量显著高于对照组，表明干细胞疗法能够提高心衰模型动物的生活质量。
3. 安全性实验组心衰模型动物的存活率与对照组相当，且无严重不良反应发生，表明干细胞疗法具有良好的安全性。
五、讨论本实验结果表明，干细胞疗法能够有效改善心衰模型动物的心功能，提高生活质量，且具有良好的安全性。
