小鼠胚胎干细胞定向分化为神经细胞的研究进展.docx

小鼠胚胎干细胞定向分化为神经细胞的研究进展【摘要】小鼠胚胎干细胞体外培养可以分化成为外胚层组织，并进一步分化为神经元和神经胶质细胞。这些细胞已用于中枢神经系统疾病的细胞替代治疗和治疗药物的研发。小鼠胚胎干细胞定向分化为神经细胞的方法主要有拟胚体介导的神经细胞分化、基质细胞诱导的神经细胞分化、默认模式介导的神经细胞分化、单层粘附培养诱导的神经细胞分化和遗传工程介导的神经细胞分化等。本文综述了这些分化方法。【关键词】胚胎干细胞;神经细胞;分化Progressindirecteddifferentiationofmouseembryonicstemcellsintoneuralcells【Abstract】Mouseembryonicstemcellscangiverisetoectodermalderivativesincultureandcanbefurtherinducedintoneuronsandgliaforcell-replacementtherapiesinthecentralnervoussystemandforuseindrugdiscovery.Themethodsofdirecteddifferentiationofmouseembryonicstemcellsintoneuralcellsincludeneuraldifferentiationfromembryonicstemcellsviaembryoidbodies,stromalcellinducedneuraldifferentiation,defaultmodelmediatedneuraldifferentiation,adherentmonocultureinducedneuraldifferentiation,geneticengineeringmediatedneuraldifferentiationandsoon.Herewereviewthesemethodologies.【Keywords】embryonicstemcell;neuralcell;differentiation小鼠胚胎干细胞于1981年首次由Evans和Kaufman［1］成功分离建系，它们来源于胚泡的内细胞团，这些细胞具有稳定的二倍体核型，在体外可以分化为三个胚层的多种细胞。将小鼠胚胎干细胞重新植入胚泡可以参与形成胚胎。体外ES细胞维持未分化状态依赖于一些细胞因子的存在，如白血病抑制因子［2］。撤去这种自我更新的刺激信号后，ES细胞很快分化为多种细胞。这些属性使ES细胞成为非常有用的发育生物学和功能基因组学研究的生物系统［3］。1拟胚体内神经细胞的分化小鼠ES细胞通过拟胚体分化为神经细胞主要有以下两种方案。1“4-/4+方案”［4］将小鼠ES细胞无LIF培养4天，形成EB；再用维甲酸处理4天，然后在明胶［5］或层粘连蛋白［4］包被的组织培养皿上培养［6］。培养6天后，细胞出现明显的神经细胞形态，开始表达神经细胞特异的基因，如神经微丝轻链、微管相关蛋白2和5等。这些细胞对一系列神经递质和去极化电流起反应，证实了它们是可以传递兴奋的神经元。这一方案还会分化出神经胶质细胞，多数为星形胶质细胞，但也有少突胶质细胞的存在［7］。RA是一类促神经生长因子，不仅对多潜能干细胞有诱导作用，对神经前体细胞也有促进增殖、成熟的作用。RA与受体RAR、RXR结合，后者活化后与RA反应元件结合，激活神经细胞相关基因并抑制中胚层相关基因的转录［8］。Wiles等人的实验表明RA通过激活抑胰蛋白抑制骨形态形成蛋白而使小鼠ES细胞向神经细胞方向分化［9］。该方案时间短、成本低，是目前使用较为广泛的神经细胞诱导方法。其不足之处是EB的外层细胞先分化而内层细胞仍保持未分化状态,分化不均一，得到的细胞种类复杂，不利于纯化。2“五步法”方案［10］(1)扩增未分化的胚胎干细胞；(2)去除分化抑制剂或促有丝分裂素，ES细胞开始分化，不贴壁悬浮生长，形成EB；(3)去除生长因子，选择巢蛋白阳性细胞；(4)使用神经细胞培养液，添加生长激素、神经营养因子，扩增神经前体细胞；(5)利用促神经元存活因子诱导并维持神经元成熟。该方案不用RA处理EB，而是将EB在一种选择性的无血清培养基上培养。因为EB中的非神经细胞不能在这种培养条件下生存，所以大部分存活下来的细胞是nestin阳性的神经前体细胞［11］。这些神经前体细胞可被高效地诱导分化为神经元［12］。该方案的主要优点是在进一步分化为神经元或神经胶质细胞之前，神经前体细胞已经得到较高的纯化，这有利于特定类型神经细胞的获得。但是，其操作较“4-/4+方案”复杂，而且多种生长激素、神经营养因子的应用增加了成本且不利于分化机制的阐明。通过EB途径由ES细胞分化而来的神