12.3.4 胚胎干细胞的诱导分化
胚胎干细胞是多能性干细胞,从理论上讲,它可分化为体内任何类型的细胞。正是因为其具有如此广泛的发育潜能,胚胎性干细胞才会备受世人的瞩目。胚胎干细胞的定向分化是指在适宜的条件下,胚胎干细胞将按照人们的意愿分化为某一特定谱系的细胞。目前全世界有很多实验室都在进行有关胚胎干细胞定向分化的研究。
胚胎性干细胞定向分化的常用策略有改变细胞的培养条件、导入外源性基因、体内定向分化3种。
1)改变细胞的培养条件
改变细胞的培养条件是胚胎性干细胞进行定向分化的基本策略,其中方法之一是向培养基中添加生长因子、化学诱导剂等;之二是将胚胎干细胞与其他细胞一起进行培养,还有就是将细胞接种在适当的底物上,这些因素将促使胚胎干细胞中某些特定基因的表达上调或下降,从而引发细胞沿着某一特定谱系进行分化。(https://www.daowen.com)
2)导入外源性基因
胚胎性干细胞定向分化的另一种常用方法是导入外源性基因。若把在特定发育阶段中起决定作用的基因导入胚胎干细胞的基因组中,将会使胚胎干细胞准确地分化为某一特定类型的细胞。但在应用这一方法时,首先需要确定决定细胞向不同方向分化的关键基因是哪些,其次还要保证在适当时间将该基因导入ES细胞基因组的正确位置上。目前已有报道表明用这种方法可使胚胎性干细胞定向分化为神经细胞、肌肉细胞、胰腺细胞等。
3)体内定向分化
体内定向分化是指将胚胎性干细胞移植到动物体内的不同部位,在不同的微环境中,这些胚胎干细胞多数将分化为该组织特异性的细胞。Deacon等将小鼠ES细胞直接移植到帕金森病模型大鼠的纹状体中,这些细胞多数分化为多巴胺能神经元及5-羟色胺能神经元,这些神经元的软突可以延伸到宿主的纹状体内,为受损神经元提供有功能的神经支配;除神经系统外,其他组织也存在类似的现象,如将小鼠ES细胞移植到小鼠心脏,这些细胞多数将分化为心肌细胞。