OSK-1小鼠诱导型多能干细胞(IPS细胞)的应用

背景^[1-3]

OSK-1小鼠诱导型多能干细胞(IPS细胞)是指通过导入特定的转录因子将终末分化的体细胞重编程为多能性干细胞。分化的细胞在特定条件下被逆转后,恢复到全能性状态,或者形成胚胎干细胞系,或者进一步发育成新个体的过程即为细胞重编程(Cell reprogramming)。

分化是基因选择性表达的结果,并没有改变遗传物质,而重编程在某种意义上就是分化的一个逆转。与经典的胚胎干细胞技术和体细胞核移植技术不同,PSCs技术不使用胚胎细胞或卵细胞,因此没有伦理学问题。此外,利用IPSCS技术可以用病人自己的体细胞制备专有的干细胞,从而大大降低了免疫排斥反应发生的可能性。

iPSCS的岀现,在干细胞、表观遗传学以及生物医学等研究领域都引起了强烈的反响,使人们对多能性的调控机制有了突破性的新认识,进一步拉近了干细胞和临床疾病治疗的距离。iPSCS在细胞替代性治疗以及发病机理的研究、新药筛选以及神经系统疾病、心血管疾病等临床疾病治疗等方面具有巨大的潜在价值。

iPS细胞建立的过程主要包括：

（1）分离和培养宿主细胞；

（2）通过病毒介导或者其他的方式将若干多个多能性相关的基因导入宿主细胞；

（3）将病毒感染后的细胞种植于饲养层细胞上，并于ES细胞专用培养体系中培养，同时在培养中根据需要加入相应的小分子物质以促进重编程；

（4）出现ES样克隆后进行iPS细胞的鉴定（细胞形态、表观遗传学、体外分化潜能等方面）。

应用^[4][5]

用于体内诱导iPS细胞向胸腺上皮细胞分化的研究

将表达绿色荧光蛋白(GFP)的C57BL/6小鼠的iPS细胞,通过显微注射的方法,注射到ICR小鼠胚胎的囊胚腔内,构建iPS细胞嵌合体,再从嵌合子代中获得iPS细胞来源的胸腺上皮细胞,并鉴定iPS来源的胸腺上皮细胞的功能。为iPS细胞定向分化的研究及临床应用奠定实验基础。

研究方法：1.iPS细胞的培养：iPS细胞培养于预先铺有丝裂霉素处理过的小鼠胚胎成纤维细胞(MEF)饲养层上,在37℃、5%C02、饱和湿度的条件下培养,每日换液,每3d传代1次。按照1：3到1：8的比例进行传代。用于囊胚注射的iPS细胞在注射前两日传代,注射当天用差速贴壁法去除MEF细胞,将消化成单细胞的iPS细胞悬浮于培养基中,冰浴备用。

2. 分离获得ICR小鼠囊胚：6-8周龄的雌性ICR小鼠,腹腔注射孕马血清促性腺激素及人绒毛膜促性腺激素刺激超数排卵,并与育龄公鼠合笼。E3.5即交配后第四天上午处死雌鼠,取出子宫,冲胚获得胚胎。

3.iPS细胞囊胚注射：将表达绿色荧光蛋白(GFP)的iPS细胞,通过显微注射的方法,注射到ICR小鼠E3.5胚胎的囊胚腔内,每个囊胚注射10-15个iPS细胞,获得嵌合胚胎。

参考文献

[1]Modeling induced pluripotent stem cells from fibroblasts of Duchenne muscular dystrophy patients[J].Yumei Luo,Yong Fan,Xinjie Chen,Lei Yue,Bolan Yu,Qing Li,Yaoyong Chen,Xiaofang Sun.International Journal of Neuroscience.2014(1)

[2]Pluripotent Stem Cells Induced from Mouse Somatic Cells by Small-Molecule Compounds[J].Pingping Hou,Yanqin Li,Xu Zhang,Chun Liu,Jingyang Guan,Honggang Li,Ting Zhao,Junqing Ye,Weifeng Yang,Kang Liu,Jian Ge,Jun Xu,Qiang Zhang,Yang Zhao,Hongkui Deng.Science.2013(6146)

[3]NuRD Blocks Reprogramming of Mouse Somatic Cells into Pluripotent Stem Cells[J].Min Luo,Te Ling,Wenbing Xie,He Sun,Yonggang Zhou,Qiaoyun Zhu,Meili Shen,Le Zong,Guoliang Lyu,Yun Zhao,Tao Ye,Jun Gu,Wei Tao,Zhigang Lu,Ingrid Grummt.STEM CELLS.2013(7)

[4]Directed Differentiation of Human Embryonic Stem Cells into Thymic Epithelial Progenitor-like Cells Reconstitutes the Thymic Microenvironment In Vivo[J].Xiaoning Sun,Jun Xu,Hongxia Lu,Wang Liu,Zhenchuan Miao,Xin Sui,Haisong Liu,Li Su,Weichao Du,Qihua He,Fangyuan Chen,Yan Shi,Hongkui Deng.Cell Stem Cell.2013(2)

[5]吴翠玲.体内诱导iPS细胞向胸腺上皮细胞分化的研究[D].南方医科大学,2016.