人体胚胎干细胞诱导分化内皮细胞

1、人体胚胎干细胞诱导分化内皮细胞最近美国魏尔康奈尔医学院科学家们，利用人体胚胎干细胞诱导分化内皮细胞（一种上皮细胞，形成血管的内壁）。该项研究为解决血液循环类疾病迈出了重要一步。研究者认为，在不远的将来，内皮细胞可以“植入”人体，治愈受损的器官和组织。据悉，该新技术可以产生出大量的内皮细胞，并且是以前的方法的40倍。内皮细胞形成血管的内部“衬里”，是毛细血管的主要组成部分。基于胚胎干细胞演变为内皮细胞的基因控制机制研究结果，可能会产生出新的研究遗传性血管疾病的方法。论文第一作者，魏尔康奈尔医学院安萨利干细胞研究所主任Shahin  Rafii博士说：“这是同类方法中第一个极具治疗各种疾

2、病潜力的技术，可能治疗的疾病包括心血管疾病、中风和糖尿病并发症。”在最近几年，人们对胚胎干细胞治疗疾病方面寄予了厚望。实际上，人体胚胎干细胞可以衍化为超过200种类型的成熟细胞。但是，对于支配它们分化为各种可以修复器官的衍生细胞的因素和路径，人类知之甚少。摆在科学家面前的挑战是：如何提高对人体胚胎干细胞衍化为不同细胞过程的了解和控制，以及培育出足够的内皮细胞，以便用于治疗。魏尔康奈尔医学院科学家为了迎接挑战，首先筛查了在胚胎干细胞衍化为内皮细胞过程中发挥作用的分子因素，研究结果极大的提高了细胞合成的效率。研究者随后用绿色荧光蛋白标记来实时跟踪分化过程。他们发现，在培育过程的适当时机，把胚胎干细

3、胞暴露在转化生长因子-（TGF-beta）的环境中时，内皮细胞繁殖速度显著增强。更为惊人的是，研究者发现，当把培育的内皮细胞置入老鼠体内时，细胞可以正常工作，并迅速被老鼠的循环系统所同化，和正常血管细胞一起工作。魏尔康奈尔医学院兼职教授和霍夫斯特拉大学生物工程教授Sina  Rabbany博士指出，在使用活体内生成的内皮细胞时，要想达到长期的临床效果，现在仍有一些障碍存在。实际上，在再生医学中，血管细胞使用的先决条件是需要在活体血管内进行正确“装配”。  Rabbany博士强调，除了需要操控和内皮细胞分化有关的生物因素，血管内皮细胞内血流量是组成血管器官过程中的关键因素。R

4、abbany博士所在团队利用大量生成的内皮细胞，努力建立起生物支架，形成血管的微观环境，这样制作出的血管具备正常功能，而且可以在病人身上长时间工作。影响培育的内皮细胞临床应用的另外一个主要障碍是，当内皮细胞置入病人体内时，存在潜在的免疫排异反应。为了应对这种风险，可以采用一种办法，就是建立有关人类胚胎干细胞的巨大的遗传“银行”，一旦这些胚胎干细胞衍化为内皮细胞时，可以和病人身体相匹配。克劳迪娅科恩中心生殖医学主任Zev Rosenwaks博士说：“研究小组通过捐赠的正常和病变胚胎来获得人类的胚胎干细胞，这种新方法不仅是在再生医学方面有着广泛的影响，而且在血管类遗传疾病研究方面也有巨大影响。”目

5、前魏尔康奈尔医学院研究人员正在利用干细胞“阵列”或者干细胞“家族”进行培育内皮细胞验证试验。生殖医学部助理教授约拉姆·扎尼诺维奇（Nikica Zaninovic）称，研究人员使用一项高度复杂的细胞衍生技术，利用抛弃的胚胎，制作了11种正常和病变的人类胚胎干细胞“阵列”。使用这种新的细胞分化方法，其中的几种胚胎干细胞“阵列”已经衍生为血管细胞。为了确认细胞在恢复受损器官血液供应方面的能力，下一个重要的步骤是进行人体试验。利用此项新技术和安萨利干细胞研究所等机构的支持，研究小组希望在5年内将此方法应用于实际治疗。科学家目前的研究揭示了人类胚胎血管的形成方法。这种方法在以前由于在利用人类

6、胚胎组织上存在障碍而不可行。  詹姆斯博士解释说:“我们所用的无偏筛选技术是一个重大的技术进步，开辟了揭示了人类胚胎干细胞培育为特定的大脑、肝脏和胰腺等器官的成熟细胞过程的可能性。这种方法能够运用到其它的人体组织，帮助其他干细胞研究小组开发和保持特定的细胞类型，以便尽更大努力来了解人类，治疗不同类型的人类疾病和损伤。原始出处：Nature Biotechnology 17 January 2010 | doi:10.1038/nbt.1605Expansion and maintenance of human embryonic stem cellderived endothelia

7、l cells by TGF inhibition is Id1 dependentDaylon James1, Hyung-song Nam2,7,8, Marco Seandel1,3,8, Daniel Nolan1, Tyler Janovitz1, Mark Tomishima4, Lorenz Studer4, Gabsang Lee4, David Lyden1, Robert Benezra2, Nikica Zaninovic5, Zev Rosenwaks5, Sina Y Rabbany1,6 & Shahin Rafii1Previous efforts to

8、differentiate human embryonic stem cells (hESCs) into endothelial cells have not achieved sustained expansion and stability of vascular cells. To define vasculogenic developmental pathways and enhance differentiation, we used an endothelial cellspecific VE-cadherin promoter driving green fluorescent

9、 protein (GFP) (hVPr-GFP) to screen for factors that promote vascular commitment. In phase 1 of our method, inhibition of transforming growth factor (TGF) at day 7 of differentiation increases hVPr-GFP+ cells by tenfold. In phase 2, TGF inhibition maintains the proliferation and vascular identity of

10、 purified endothelial cells, resulting in a net 36-fold expansion of endothelial cells in homogenous monolayers, which exhibited a transcriptional profile of Id1highVEGFR2highVE-cadherin+ ephrinB2+. Using an Id1-YFP hESC reporter line, we showed that TGF inhibition sustains Id1 expression in hESC-de

11、rived endothelial cells and that Id1 is required for increased proliferation and preservation of endothelial cell commitment. Our approach provides a serum-free method for differentiation and long-term maintenance of hESC-derived endothelial cells at a scale relevant to clinical application.1 Howard

12、 Hughes Medical Institute, Ansary Stem Cell Institute, Department of Genetic Medicine, Weill Cornell Medical College, New York, New York, USA.2 Program in Cancer Biology and Genetics, Memorial Sloan-Kettering Cancer Center, New York, New York, USA.3 Division of Medical Oncology, Department of Medicine, Memorial Sloan-Kettering Cancer Center, New York, New York, USA.4 Developmental Biology Program, Memorial Sloan-Kettering Cancer Center, New York, New York, USA.5 Ronald O. Perelman and Claudia Cohen Center for Reproductive Medicine, New York, New Yo