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干细胞评价体系

  • 分类:评价体系
  • 发布时间:2020-02-18 00:00:00
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  胚胎干细胞(ESCs)是受精卵发育到囊化阶段时,内细胞团(ICM)中的细胞。胚胎干细胞因其全能分化能力而在器官移植、细胞替代治疗和基因治疗等方面具有广阔的应用前景,但胚胎干细胞研究存在的伦理学争议、免疫排斥、来源有限等问题又极大地限制了它的发展和临床应用。因此,科学家也积极寻求替代胚胎干细胞的途径,试过经过重编程的方法诱导已分化的体细胞转化为干细胞。

  诱导性多能干细胞(iPSCs)技术就是通过在已分化的体细胞中过表达某些特定的关键转录因子,诱导体细胞重编程获得多能干细胞的技术。这种干细胞在形态学、生长特性、基因表达、畸胎瘤形成及嵌合体形成等方面都与胚胎干细胞非常相似。

RPE和3D视网膜的诱导过程

  由于多种眼科遗传病发病机制复杂且没有完美的疾病模型,iPS技术不使用胚胎细胞或卵细胞,用病人自己的体细胞制备专有的干细胞,存在很多优势,避免了免疫排斥和伦理道德问题,还具有来源广泛、容易获得、重复性好、能得到个体或疾病特异的多能干细胞等优点。因此,iPS 细胞在细胞替代治疗和再生医学中有着很大的应用前景。另外,运用iPS 细胞,生产转基因动物,具有更高效、定向的特点。在进行体细胞移植的时候,可以把iPS 细胞作为供体细胞,更容易获得转基因动物。所以,iPS细胞诱导技术同动物转基因克隆技术相结合在转基因育种、转基因生物反应器和人源性疾病动物模型的制作等方面也具有广阔的应用前景。

  类器官为三维的细胞培养物,重现了所代表器官的一些关键细胞类型和结构特征。这些“迷你器官”提供了高度相关的组织建模,从而可在体外研究复杂的学术问题。

  因此,利用患者体细胞来源的诱导多能干细胞(induced pluripotent stem cells, iPSCs) 体外分化视网膜色素上皮细胞(RPE)和三维视网膜类器官(3D Retinal),构建疾病模型,探讨各基因型遗传病的发生发展过程及机制,为今后的疾病治疗、药物筛选以及视网膜、RPE移植提供新的研究工具。

  在类器官培养中,干细胞(iPSCs )在模拟体内信号环境的信号因子环境下进行培养。干细胞在该环境下增殖并分化为代表器官的细胞类型。总体来说,类器官具有与体内环境类似的结构。

  由于类器官重现了体内的信号通路和细胞间的相互作用,是研究细胞生物学中的宝贵模型,具有其特有的实验优势,它去除了动物模型可能引入的混淆变量。通过结合高水平的生理相关性与体外操作的便宜性,在许多情况下,类器官具有辅助或替代体外使用原代细胞或永生化细胞系和动物实验的潜力。

  另外,类器官在培养中具有高度基因稳定性,维持了来源组织的基因型与表型。因此,类器官可进行疾病建模,用于研究疾病机制和进展,以及预测患者对药物治疗的个体化反应。

  视网膜色素上皮(retinal pigment epithelium, RPE)是视网膜最外层的单细胞层状结构,其位于光感受器细胞外节与 Bruch 膜之间,为血-视网膜屏障的重要组成部分。

IPSC细胞在眼科疾病模型,药物筛选和移植免疫上的应用

 

  RPE 为光感受器细胞提供营养物质和氧气的同时吞噬掉光感受器细胞代谢产生的外节结构,并参与视黄醛的再生循环,对维持光感受器细胞功能起着至关重要的作用。 RPE细胞会向基底方向分泌血管内皮生长因子(VEGF),起到维持脉络膜血管正常功能的作用。在顶部方向, RPE 细胞分泌色素上皮衍生因子(PEDF)和转化生长因子 β(TGF-β),发挥复杂而多样化的作用,其中包括调控免疫反应。目前视网膜不可逆性退行性疾病(包括年龄相关性黄斑变性、视网膜色素变性、 Stargardt 病和 Usher 综合征等)在临床上缺乏有效的治疗手段,利用基因编辑或多能干细胞分化 RPE 进行移植治疗具有广阔的应用前景。 已有的研究表明多能干细胞分化来源的 RPE 细胞在临床上治疗黄斑变性病人能减缓疾病的发展, 取得了明显效果。

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