干细胞命运决定的分子调控网络

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1、第19卷第4期生命科学Vol.19,No.42007年8月ChineseBulletinofLifeSciencesAug.,2007文章编号：1004-0374(2007)04-0364-08干细胞命运决定的分子调控网络金志刚，刘　莉，谢治慧，景乃禾*（中国科学院上海生命科学研究院生物化学与细胞生物学研究所，上海200031）摘　要：来源于囊胚期胚胎内细胞团的胚胎干细胞具有独特的生物学特性，包括无限自我更新的能力以及分化为内胚层、中胚层和外胚层各种细胞的潜能。阐明胚胎干细胞全能性维持以及向各种特定细胞分化的分子机制，不仅有助于我们了解胚胎发育过程，而且将促进胚胎干细胞尽早应用于疾

2、病治疗。本文主要就干细胞的一种命运决定过程，维持胚胎干细胞全能性或失去全能性开始分化，结合最新的研究进展讨论该过程中的分子调控网络，包括信号转导通路、表达调控网络以及表观遗传调控。关键词：胚胎干细胞；自我更新；全能性；分化；分子机制中图分类号：Q813　　文献标识码：ARegulatorynetworkinvolvedinthecellfatedeterminationofembryonicstemcellsJINZhigang,LIULi,XIEZhihui,JINGNaihe*(InstituteofBiochemistryandCellBiology,ShanghaiInst

3、itutesforBiologicalSciences,ChineseAcademyofSciences,Shanghai200031,China)Abstract:Embryonicstemcells(ESCs)arederivedfromtheinnercellmassofthepre-implantationembryoattheblastocyststage.Theyarecharacterizedbytheirpotentialtoself-renewindefinitelyandtodifferentiateintoanyofthethreegermlayers-end

4、oderm,mesodermandectoderm.DiscoveringhowESCspluripotencyandlineageinductionisachievedisimportantforunderstandingnormaldevelopmentandforsuccessfullyapply-ingstemcell-basedtherapies.Inthisreview,wewillconsiderthefactorsthatinfluencecellfateofESCs,takingasaprimaryexampleofmaintenanceofpluripotenc

5、yinESCsversuslossofpluripotencyondifferentiation.Keywords:embryonicstemcells;self-renewal;pluripotency;differentiation;molecularmechanism1981年小鼠胚胎干细胞和1998年人胚胎干细胞桥梁，在基因功能分析、发育生物学研究和新药筛的分离培养成功，标志着生物学和医学迈入了一个选等方面发挥重要作用。更为重要的是，胚胎干细崭新的时代[1-3]。胚胎干细胞(embryonicstemcells,胞可以作为某种特定分化细胞的理想来源，用于临ESCs)是来源于

6、胚胎发育囊胚期内细胞团(innercell床上的细胞替代疗法，修复因疾病、事故和衰老等mass,ICM)的具有自我更新能力和发育全能性原因造成的组织损伤，特别是可望为那些仅由一种(pluripotency)的一类细胞。在合适的诱导条件下，或少数几种细胞死亡或功能失调所致的疾病，如帕胚胎干细胞可分化为外胚层、中胚层和内胚层三个金森病、糖尿病等，提供一种有效的治疗手段。胚层来源的各种细胞。因此，人们期望将胚胎干细哺乳动物的发育从单个受精卵开始，经过不断胞作为合适的体外研究系统并作为嫁接体内研究的的增殖与分化，形成两百多种不同的细胞类型，最收稿日期：2007-07-11作者简介：金志刚(

7、1976—)，男，博士，助理研究员；景乃禾(1954—)，男，博士，研究员，*通讯作者，E-mail:njing@sibs.ac.cn第4期金志刚，等：干细胞命运决定的分子调控网络365后发育为成熟个体。在胚胎发育过程中，胚层决定小鼠胚胎干细胞(mESCs)可以在有血清培养液中进行及个体发育的细胞基础是在不同发育阶段中不同细体外增殖并保持发育全能性[1]。研究发现，饲养层胞所做的不同分化命运的选择。从某种意义上讲，提供了一种白介素6家族的细胞因子——LIF动物体的发育