体外定向诱导胚胎干细胞与诱导性多能干细胞分化为神经样细胞.pdf

摘要
摘要
视黄酸(Retinoic acid,RA)在神经系统中起着许多关键作用,例如神经分
化,轴突伸长和神经模式的建成。在过去的几十年里,科学家发表了很多关于
RA促进胚胎干细胞(embryonic stem cells,ESCs)分化形成神经细胞的研究论文,
这些体外诱导实验通常涉及类胚体(embryoid bodys,EBs)的形成。我们现在
报道的体外诱导ESC系R1分化形成神经细胞的方法是在单层贴壁培养系统中引
进RA来实现的。诱导R1分化形成神经细胞的最初两天内,在N2B27培养基中加
入1µM的RA,可以提高ESCs向神经细胞分化的效率,具体表现在神经特异性的
标记基因Sox1、Pax6、Nestin、Tuj1和MAP2表达水平的增加,以及Nestin、Tuj1
和MAP2阳性的细胞数量的增多。另外,RA的添加还可以促进新生的神经元突出
增长。我们的研究结果还显示:在神经发生的过程中, RA添加之后会伴随着
WNT信号通路抑制因子Dickkopf-1(Dkk-1)表达水平的增加。直到目前为止,
RA促进神经发生的机制仍不明确。单层贴壁培养系统不必牵涉复杂的EBs和不明
因素的基质细胞,所以这一系统将能够更好利用到体外研究RA信号通路在神经
发生过程中的作用上。
诱导的多能干细胞(induced pluripotent stem cells,iPSCs)和ESC系R1一样,
能够通过单层贴壁培养系统成功诱导产生神经细胞。实验中,我们选取了两种不
同体细胞重编程产生的iPSCs作为研究对象,分别是来源于脑膜的iPSC克隆C5和
来源于小鼠胚胎成纤维细胞(mouse embryonic fibroblasts,MEFs) 的iPSC克隆
S103f9。经过6天的诱导,两个iPSCs均能够检测到神经特异性的标记Pax6、Nestin、
Tuj1和MAP2的表达,相反此时几乎不能够检测到多能性的标记Oct4的表达。这
些结果与单层贴壁培养系统中诱导R1细胞神经发生时的状况一致,暗示了iPSCs
与ESCs具有相似的神经发生能力。体外诱导病人自身的iPSCs形成神经细胞,可
以作为研究某些神经系统遗传性疾病的模型,也能够为由于各种机能紊乱或年龄
因素造成的神经组织的缺损提供移植治疗的材料。
关键词:视黄酸单层贴壁培养系统神经分化胚胎干细胞诱导的多能干细胞




Ⅰ
ABSTRACT
ABSTRACT
Retinoic acid (RA) plays multiple roles in the nervous system, including
induction of neural differentiation, axon outgrowth and neural patterning. Previously,
RA for neural differentiation of embryonic stem cells (ESCs) always relies on
embryoid body formation. Here we report an in vitro adherent culture system to
induce mouse ESC line R1 into neural cells panied with RA. RA (1µM)
treatment, during initial 2 days of differentiation, can enhance the expression of neural
genes, such as Sox1, Pax6, Nestin, Tuj1 and MAP2, and result in more Nestin, Tuj1
and MAP2 positive cells producing from R1. Furthermore, RA promotes a significant
increase neurite elongation of ESC-derived neurons. Our study also implies that RA
induced Wnt antagonist Dickkopf-1 (Dkk-1) expression for neural differentiation. The
mechanisms of RA triggering neural induction are still obscure. However, our simple
and efficient str