发布时间 : 星期四 文章干细胞基本知识、技术发展史、产业介绍更新完毕开始阅读
作为滋养层细胞（feeder），在不添加白血病抑制因子（leukemia inhibitory factor, lif）的情况下，可以诱导神经前体细胞重编程为iPS细胞。该项研究成果发表在PLoS One。11月，该课题组在Hum Mol Genet上报道一种高效建立iPS系的方法：利用人羊
水来源的细胞作为重编程的起始细胞，可以快速高效的建立人iPS系，为人iPS建系所需时间最短、效率最高的手段。
2009年9月，中科院北京生命科学研究院研究员高绍荣的实验室在Cell Research上报道建立β型地中海贫血病人的iPS系，为该病发病机制的研究、治疗药物的筛选及细胞移植治疗提供了有力的工具。
1.3 iPS发育潜能的研究及定向分化
2009年8月，高绍荣的实验室在Cell Stem Cell上首次报道通过四倍体互补实验（tetraploid complementation）得到完全由iPS细胞来源的成体小鼠。9月，中科院动物所周琪研究员的实验室和美国scripps研究所Baldwin KK的实验室在Nature上报道了同样的研究结果。四倍体互补试验是检测干细胞发育潜能最严格的标准，该研究表明iPS具备和ES同样的发育潜能，打消了某些人担心iPS不能完全替代ES的顾虑。
iPS的应用首先要求将iPS高效的分化成功能细胞。2009年8月，邓宏魁的实验室在Cell Research上报道成功将人iPS细胞高效的分化成能分泌胰岛素的成熟胰岛细胞。11月，该研究组又成功的将人iPS细胞分化成肝细胞，该研究同样发表在Cell Research上。2009年12月，裴端卿带领的研究小组发现，通过在培养过程中添加维生素C使iPS诱导效率提高了10倍。通过老鼠和人细胞实验发现，培养时添加维生素C可促进相关基因表达，推动体细胞进入重编程状态。该成果 Cell Stem Cell杂志。
2 干细胞的分离、培养及分化 2.1 干细胞的分离
2009年2月，金颖的实验室在Cell Research上报道成功从大鼠囊胚建立多能干细胞系，将该细胞注射到免疫缺陷小鼠体内能形成具有三胚层组织的畸胎瘤。该研究在国际上首次建立能分化成三胚层细胞的大鼠多能干细胞系。由于技术限制，该研究没有检测该细胞系的胚胎发育潜能。如果能通过囊胚注射形成嵌合体和生殖腺传递，则该细胞系将是国际上首株大鼠胚胎干细胞系。
2009年2月，中科院昆明动物所研究员季维智的实验室在Cell Research上报道成功分离恒河猴（rhesus monkey）的肝脏表皮前体细胞。与胚胎干细胞相比，成体干细胞具有成瘤概率低，容易分化成成熟的功能细胞的优点，更适合临床研究与应用。
2009年2月，中科院动物所研究员段恩奎的实验室在Cell Prolif上报道成功的从小鼠皮肤分离出一类干细胞，并将其分化成产生胰岛素的细胞。该研究为人类糖尿病的自体移植治疗开辟了新的途经。
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2.2 干细胞的培养
2009年2月，邓宏魁的实验室在Stem Cells上报道利用一种小分子（pluripotin）和lif的组合，可以从很难建系的小鼠品系高效的建立胚胎干细胞系。该研究发现，pluripotin和lif的组合可以提高内细胞团增殖时Oct4阳性细胞的比例，为国际首次从很难建系的品系（NOD-scid和SCID beige）高效建立胚胎干细胞系。
2009年8月，周琪的实验室在Reproduction上报道首次开发出一种可以有效支持小鼠核移植胚胎发育的培养基。该研究为重编程机制的研究奠定了坚实的基础。
2.3 干细胞的分化
2009年7月，周琪的实验室报道一种通过单层培养的方法，将恒河猴胚胎干细胞分化成神经前体细胞，该研究结果发表在Reprod Biomed Online上。2009年7月，邓宏魁的实验室在PLoS One上报道首次将人胚胎干细胞分化成肝脏前体细胞。11月，该课题组在J Mol Cell Biol上报道将人胚胎干细胞分化成均质的PDX1阳性的胰腺前体细胞。这些研究为干细胞的临床应用打下坚实的基础。
3 干细胞自我更新及分化机制的研究 3.1 胚胎干细胞自我更新及分化机制的研究
Oct4是维持胚胎干细胞自我更新能力的关键转录因子，有两种亚型Oct4A和Oct4B。Oct4A对维持胚胎干细胞的自我更新能力是必需的，而Oct4B的功能研究的不是很清楚。
中科院遗传发育所研究员戴建武的实验室发现Oct4B有三种转录本，其中Oct4B-190的表达在应激状态下上升，抑制细胞凋亡。该研究揭示了Oct4具有更为复杂的功能，发表在2009年6月的Stem Cells上。另外，金颖的实验室发现Wwp2在人和小鼠的胚胎干细胞中均可以促进Oct4的降解，揭示了一种重要的Oct4蛋白水平调节方式，该研究结果分别发表在2009年5月和12月的Cell Research上。
和Oct4一样，Nanog和Sox2也是维持胚胎干细胞自我更新能力的关键转录因子，它们和Oct4一起构成核心转录调控网络。2009年4月，金颖的实验室在J Biol Chem上报道Nanog的一种表达调控方式。该研究发现一种转录共激活因子p300可以结合到
Nanog的转录调控区域并激活Nanog的表达。该研究组还发现PARP1可以给Sox2加上
PAR修饰并引起Sox2的降解，进而调节Fgf4的表达。该研究发表在2009年8月的J Biol Chem上。
除了Oct4、Sox2和Nanog，越来越多的研究发现，其它蛋白也参与胚胎干细胞自我更新的调控。2009年6月，金颖的实验室在Stem Cells上报道一种锌指核仁蛋白LYAR通过促进胚胎干细胞增殖和抑制凋亡来维持其自我更新潜能。进一步研究发现，LYAR通过和另一种核仁蛋白nucleolin形成复合体并抑制其自我剪切起作用。
胚胎干细胞的自我更新除了受细胞内因子调控外，还受细胞外信号通路的调控。清华大学陈烨光研究组和中科院遗传与发育研究所韩敬东研究组合作发现，BMP信号通路
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的关键分子SMAD1/5和 SMAD4结合到一类发育调控基因上并影响胚胎干细胞的分化。该研究成果发表在2009年11月的Genome Research上。
3.2 成体干细胞自我更新及分化机制的研究
2009年7月，中科院健康科学研究所研究员杨黄恬的实验室在Am J Physiol Cell Physiol上报道了SERCA和NCX在心肌分化中的功能。他们利用小鼠胚胎干细胞分化来
的心肌细胞作为研究模型，发现在心肌分化中胞浆中的钙离子主要由SERCA清除；当
SERCA的功能被抑制时，NCX负责清除胞浆中的钙离子。
中科院上海药物研究所李佳研究员、南发俊研究员和冯林音研究员的实验室合作发现：AMPK信号通路的激活可以引起神经干细胞细胞周期阻滞，进而抑制神经干细胞的自我更新，该研究发表在2009年1月的J Biol Chem上。2009年10月，北京大学李凌松教授的实验室在Stem Cells上报道EGFR介导的信号通路可以促进Sox2的表达，而Sox2又可以结合到EGFR的启动子区域并促进其表达，从而形成一个正反馈环路，促进神经干细胞的自我更新。
2009年4月，中科院动物所研究员陈大华的实验室在Plos Genet上报道在果蝇卵巢中dFmr1通过结合bantam miRNA来抑制生殖干细胞分化，促进其自我更新。该研究组还发现一种E2泛素结合酶Effete通过和dAPC2（一种E3连接酶APC的组分）相互作用，促进Cyclin A的降解，来维持果蝇生殖干细胞的自我更新。该研究发表在2009年11月的Development上。
2009年9月，中科院北京生命科学研究院研究员袭荣文的实验室在J Mol Cell Biol上报道：旁分泌的Unpaired通过JAK/STAT信号通路，一方面和Wg信号通路协同作用，维持小肠干细胞的自我更新；同时拮抗Notch信号通路，控制小肠干细胞的分化。
纵观当今生物医学研究，干细胞研究无疑是最热门的领域。1998年，来自威斯康辛大学的Thomson JA等人在science杂志上报道首次成功建立了人胚胎干细胞系。由于人胚胎干细胞系可以分化成人体任何一种细胞（包括神经、心肌、造血、肝脏、胰腺等细胞）并应用于移植，为多种困扰人类的疾病提供了全新疗法，因此，该研究立即引起科学界巨大轰动，开创了干细胞研究的全球浪潮。2006年，日本京都大学教授山中伸弥（Shinya Yamanaka）等人在Cell杂志上报道通过转染四种转录因子（Oct4，Sox2，Klf4和C-Myc）将小鼠成纤维细胞重编程为诱导多能性干细胞（induced pluripotent stem cells，iPS cells）。由于该方法解决了传统方法建立病人特异多能干细胞的致命缺点（效率低，需要大量卵细胞；建立胚胎干细胞系需要破坏胚胎，引起道德伦理争议；目前尚无人核移植多能干细胞建系的成功报道），因此，该研究立即在全球掀起iPS研究的浪潮，使该领域称为热门中的热门。2009年，奥巴马上台后宣布废除对胚胎干细胞研究的禁令，该项措施极大推动了美国的干细胞研究。总之，干细胞研究是当前最热门、进展最快、最振奋人心的领域。
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顺应国际形势，在政府大力支持和广大科研人员努力攻关下，我国的干细胞研究发展迅速。在过去的一年里，我国科学家在干细胞研究的多个领域取得重大突破，部分发现属国际首次。下面就各个领域展开点评。
一、 iPS，iPS and iPS
和全球的趋势一样，iPS研究同样是我国干细胞研究最热门的领域。我国科学家在以下方面取得重大突破。
1.1 模式动物iPS系的建立
由于iPS几乎具有ES的所有特性，因此模式动物（尤其是ES建系难度大的物种）iPS系的建立可以极大促进相关领域的科研活动。继2008年12月北京大学邓宏魁教授的实验室在Cell Stem Cell上报道首次建立恒河猴（rhesus monkey）iPS系，2009年1月中科院生化细胞所肖磊研究员的实验室在Cell Stem Cell上和美国scripps研究所丁盛的实验室同时报道首次建立大鼠iPS系。由于大鼠是一种重要的模式动物，应用于多种疾病模型，且在该项研究之前尚无大鼠胚胎干细胞成功建系的报道，因此该项研究在国际上引起巨大轰动，Cell Stem Cell对该发现做出专门评论。2009年4月，肖磊实验室完成了猪iPS细胞的建立，相关研究成果被J Mol Cell Biol杂志接受；随后，中科院广州生物医药与健康研究院的裴端卿教授的实验室也在J Biol Chem上报道建立西藏小型猪（Tibetan miniature pig）的iPS系。由于猪的许多生理功能指标更接近人类，因此这两项研究具有极大的应用前景。
1.2 iPS建系优化及病人特异iPS系的建立
2009年8月，中科院健康科学研究所金颖研究员的实验室发现，利用人成纤维细胞作为滋养层细胞（feeder），在不添加白血病抑制因子（leukemia inhibitory factor, lif）的情况下，可以诱导神经前体细胞重编程为iPS细胞。该项研究成果发表在PLoS One。11月，该课题组在Hum Mol Genet上报道一种高效建立iPS系的方法：利用人羊
水来源的细胞作为重编程的起始细胞，可以快速高效的建立人iPS系，为人iPS建系所需时间最短、效率最高的手段。
2009年9月，中科院北京生命科学研究院研究员高绍荣的实验室在Cell Research上报道建立β型地中海贫血病人的iPS系，为该病发病机制的研究、治疗药物的筛选及细胞移植治疗提供了有力的工具。
1.3 iPS发育潜能的研究及定向分化
2009年8月，高绍荣的实验室在Cell Stem Cell上首次报道通过四倍体互补实验（tetraploid complementation）得到完全由iPS细胞来源的成体小鼠。9月，中科院动物所周琪研究员的实验室和美国scripps研究所Baldwin KK的实验室在Nature上报
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