Hepatic differentiation and transplantation of induced pluripotent stem cells 2015/08/23

Stem cells 受精卵-桑椹胚-囊胚-婴儿-成体

induced pluripotent stem (iPS) cells 2006 MEF MOUSE

iPS cell culture 2012年，加拿大卡尔加里大学，以及多伦多大学，悬浮培养诱导多能干细胞（小鼠）的方法能扩大培育，用于基础研究和应用方面

iPS cell differentiation 分化内中外三个胚层的细胞类型，比如神经细胞，心肌细胞，造血细胞

Patient-pecific iPS cells

Hemophilia B 人类第Ⅸ因子基因已定位Xq27.1，基因总长度为34 kb左右，由8个外显子组成。已鉴定出的突变有100种之多（部分缺失及全缺失者30种，其余为各种类型点突变）。

In vitro In vivo iPS cells hepatocytes hepatic differentiation function 体外：哪些分化方案，检测什么指标 体内：用什么模型，检测什么功能

Fetal liver development 在腹侧内胚层毗邻正在发育的心脏的部位,一部分细胞表达白蛋白,甲状腺素转运蛋白,甲胎蛋白，是第一个分子证据表明肝脏发展。 大约在妊娠3周龄，肝脏和胰腺祖细胞在内胚层的三个独立的区域开始分化:这就是所谓的“specification”。 然后,两侧区域向中间移动形成肝内胚层。在这个阶段,抑制中胚层Wnt和纤维母细胞生长所需因子(FGF)4 是肝诱导早期所需的，维甲酸信号也有助于确定 内胚层器官的前后位置和也帮助肝脏从肠内胚层发展出来。 此外,低浓度的FGF激活MAPK途径也是肝脏编程所需。因此,肝内胚层细胞远离心脏中胚层细胞保持较低浓度FGF FGFs与 BMP-2和BMP-4相互作用，促进肝基因的表达 肝母细胞通过上皮-间质转移，进一步分化，各种复杂的调节 肝母细胞肝同时表达肝胆细胞的mark， 制瘤素OCM是在胎儿肝脏造血细胞，伴随糖皮质激素一起表达，抑制造血系的分化,促进肝脏分化，体外实验也添加OCM对肝祖细胞进行诱导分化 与此同时,一些促有丝分裂的因素,如肝细胞生长因子(HGF)和白介素16(IL-16)通过血管内皮生长因子(VEGF)受体增强肝细胞增殖 Behbahan, I. S., Y. Duan, et al. (2011). Stem Cell Rev

Human Embryonic Stem Cells Differentiate Toward Hepatocytes

Differentiation of iPSCs Toward Hepatocytes

iPS cells hepatocytes Si-Tayeb, K., F. K. Noto, et al. (2010). Hepatology

Differentiation of hepatocytes from human iPS cells SOX17和foxA2内胚层marker AFP：甲胎蛋白 ALB：白蛋白

Integration of hiPS cell-derived hepatocytes into the mouse hepatic parenchyma 7 days 3x105 cells Albumin right lateral liver lobe 白蛋白是个分泌蛋白，它可以被周围的鼠肝细胞摄取，那么为了确定这是人细胞分泌的白蛋白，显微切割白蛋白阳性细胞，进行PCR，确实能扩增出人的白蛋白基因。

Efficient hepatic differentiation of human iPS cells Song, Z., J. Cai, et al. (2009). Cell Res

Efficient generation of hepatocyte-like cells from human induced pluripotent stem cells 80% 50-60% 3 d 60% 60% endoderm marker SOX17,80% endoderm marker forkhead box A2 (FOXA2）50-60% hepatic cell markers alpha fetoprotein (AFP), ALB (albumin) 60% 没有做体内实验 7 d

Differentiation of hES toward a hepatocyte phenotype Stage 1 Stage 2 Stage 3 Day -2 Day 0 Day 3 Day 11 Day 14 EBs Activin A bFGF HGF DMSO DEX +ASGPR Day 18 ASGPR: 唾液酸糖蛋白受体,分选已肝分化的细胞 Basma, H., A. Soto-Gutierrez, et al. (2009). Gastroenterology

Characterization of hepatocyte-directed cells 55% 12% 未分化ES，分化的ES，人原代肝细胞，肝癌细胞，55%细胞表达ALB，只有12%细胞共表达AFP，说明这部分细胞还没完全成熟

Characterization and transplantation of ES-derived cells 70 mg/kg retrorsine惹卓碱,抑制内源性肝细胞的增生，惹卓碱可在肝细胞内代谢为活化状态，使肝细胞DNA烷基化，阻断细胞周期而干扰肝细胞的增殖. 注射的是经过18天分化的细胞 移植后ELISA检测人的白蛋白和α1抗胰蛋白酶的表达 猪的原代肝细胞做阳性对照。

Comparison of directed hepatic differentiation in vitro among iPSC lines (B) DE (definitive endoderm, SSEA3-CXCR4+), (C) HP (hepatic progenitors, AFP+, red), (D) MH (mature hepatocyte-like cells, ALB+ green, and AAT+ red) cytochrome P450 (CYP450)细胞色素P450，一类主要存在于肝脏、肠道中的单加氧酶，多位于细胞内质网上，催化多种内、外源物质的（包括大多数临床药物）代谢 albumin (ALB)白蛋白 Liu, H., Y. Kim, et al. (2011). Sci Transl Med

In vivo engraftment and regeneration potential of hepatic cells derived from human iPSCs and ESCs DMN:二甲基亚硝胺，连续3天注射，一共持续4周，造成慢性肝损伤模型 注射2×106 human iPSC/ESC-derived hepatic cells，尾静脉注射 CYP2E1 (red) and ALB (green)

In vivo engraftment efficiency of human iPSC-derived multistage hepatic cells 当细胞注射量小 0.1×106 to 1×106 to时，注射分化早期的细胞效果好 注射量为2×106后，不同阶段的细胞体内八周的效果差不多

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