基于胚胎干细胞的多向分化特性2023-08-16 09:10:35
在心肌细胞学的研究中，分离患者来源CM可能是疾病建模研究的有效工具，但由于伦理问题及其CM在体外培养难度巨大等原因限制了其应用。过去的研究表明，体外将间充质干细胞等多种细胞诱导分化为CM具有可能性，但是由于其诱导分化所产生的细胞为心肌样细胞，不能很好地模拟心脏的发育过程及相关功能，使其应用受到了限制。基于胚胎干细胞的多向分化特性，科学家成功将胚胎干细胞定向分化为具有收缩活性的CM，使体外培养具有功能CM成为可能。经过对心脏发育过程的不断研究，目前从胚胎干细胞及iPSC中高效诱导产生CM已经取得了重大进展。在体外CM分化是通过一系列类似于胚胎心脏发育过程的阶段特异性方式进行的。最初，科学家使用拟胚体的形成来分化为CM，但是其存在分化效率较低等不足；而目前较常见且有效的方法是使用单层培养系统，在分化过程中控制生长因子和小分子的应用，更精确地诱导CM的形成。研究表明，体外CM分化有3个主要阶段：诱导多能干细胞向心肌中胚层分化、心脏祖细胞分化及CM分化。心脏的发育涉及不同时间段精密的信号通路或基因的调控，同样，体外心肌分化也是通过这些信号通路的精密调控而发生的，目前发现包括TGFβ/Activin/Nodal、BMP、Wnt以及FGF信号通路均在心肌分化的过程中发挥重要作用，同时包括p38MAPK和 Notch信号通路在内的其他一些通路也参与调节心肌分化，在向CM的分化过程中，分化方案、分化效率、分化的准确性均可能会对分化结果造成影响，为了有效地诱导多能干细胞通过中胚层分化为心血管细胞类型，科学家对这些通路进行特定的时间和剂量依赖性调节，同时结合一些小分子化合物如抗坏血酸和磺酰肼等显著提高了心肌分化的效率，为iPSC构建有效的心血管疾病模型及临床应用提供了基础保障。
出自《诱导多能干细胞在遗传性心脏疾病模型中的应用与机制》作者马阳光，张雅永，孟明耀.
下一篇： iPSC在遗传性心脏病模型构建中的应用
