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干细胞再生医学挑战和较新进展:推导神经细胞类型

时间:2021-09-27 14:12:44

  多年来,定向分化领域使用了三种主要策略来指定hPSC中的神经谱系。这些策略是拟胚体的形成,在神经诱导饲养者中共同培养和直接神经诱导。拟胚体形成的早期协议是基于触发人类胚胎干细胞(hescs)的分化,然后选择无血清培养基来丰富神经谱系。随着无血清胚体培养物的发展,hPSCs可以直接诱导神经谱系,在Rho相关蛋白激酶(ROCK)抑制剂化合物Y-的存在下,可以大大提高无血清胚体形成的效率,防止解离的hPSC细胞死亡。


  基于基质饲养者的文化也广泛应用于产生神经上皮细胞和特定的神经种群,包括来自hPSC的中脑多巴胺神经元样细胞。虽然神经诱导的机制(即基质衍生的诱导活性)仍然不清楚,饲养者的使用会使翻译的使用极其复杂,但这种方法一直沿用至今,因为它具有稳定的诱导效率和与其他神经结合的能力。


  直接诱导方案不需要胚状体形成或神经诱导的共同培养。早期直接转化的尝试是基于简单地将heSC培养物转化为无血清培养条件,然后机械地分离自发的神经玫瑰花样培养物。但使用一定的神经诱导剂,如转化生长因子(TGF)和骨形态蛋白(BMP)信号转导的抑制剂(即双SMAD抑制(DSMADi),大大提高了神经诱导的效率和速度。


  DSMADi的一个特别吸引人的特点是同步分化过程,分化后10天内可以产生几乎均匀的早期神经细胞群。结合DSMADi,准确的构图策略可以从HPSC衍生出许多CNS和周围神经系统(PNS)谱系。然而,无论使用哪种特定的神经诱导策略,过去十年的主要挑战是开发可以在体外实施的方案,负责产生特定神经元和神经胶质细胞类型的早期模式事件。直到最近,这些策略才被提高到足以考虑神经谱系子集的翻译应用水平。


  干细胞研究已经从优化hPSC分离的时代发展到正在进行或即将进行的早期临床试验。仍然存在的主要挑战是定义一套更完整的人类疾病,可以从基于hPSC的方法中受益。此外,定向分化除了细胞命运规范外,还应包括控制细胞成熟的方法,以获得完整的细胞类型和阶段用于再生医学。最后,尽管有临床前研究的希望,但安全问题仍然是一个重要问题。经过15年的hesc研究和人类iPSC分离,我们将很快确定hesc在人类疾病中的临床用途。


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