人胚胎干细胞向肺脏成熟细胞诱导分化的研究

Human embryonic stem cells (hESCs) are undifferentiated cells that have the potential to differentiate into different functional cell types and particular type of tissue and organ. Stem cell therapy is becoming today's cutting-edge medical treatment. But using undifferentiated hESCs have the risk of forming teratoma and other tumors, so for security reasons, they need to be differentiated into functional cells in vitro before being used for clinical treatment. hESCs have been successful differentiated into a variety of cells in vitro, but to get the functional lung cells has been the difficulty of the field. In this study, by mimicking the multiple cellular signaling pathways that happened in natural embryonic development, we try to optimize BMP, TGF-β, Wnt and FGF signaling pathways that involved in two key steps regulating the lung differentiation process to obtain highly differentiated functional lung cells that have specific cell surface marker expression. By transplanting the differentiated lung cells into the mouse model of asthma, we can study their ability to repair the damaged lung tissue, which will provide a theoretical basis for stem cell regenerative medicine and cell transplantation in the clinical field.

人胚胎干细胞是一种未充分分化，尚不成熟的细胞，具有分化成多种功能细胞及再生各种组织器官的潜在功能。干细胞疗法正成为当今的前沿医疗手段。但是使用未分化干细胞存在畸胎瘤和其他肿瘤形成的风险，因此出于安全性考虑，需要体外分化成为功能性细胞后再用于临床治疗。人胚胎干细胞已经成功在体外分化成多种细胞，但是功能性肺脏细胞的分化一直是该领域内的研究难点。本研究通过模拟胚胎自然发育过程中的多种细胞信号通路，调控优化肺脏分化过程中两个关键步骤(从内胚层到肺前体细胞；从肺前体细胞到成熟肺脏细胞)的细胞信号通路（BMP、TGF-β、Wnt、FGF），获得高效分化的有清晰表面标志物表达的功能性肺脏细胞，移植哮喘小鼠模型，考察其对受损肺脏组织的修复功能。为干细胞再生医学和细胞移植在临床领域中的应用提供理论基础。

人胚胎干细胞是一种未充分分化，尚不成熟的细胞，具有分化成多种功能细胞及再生各种组织器官的潜在功能。干细胞疗法正成为当今的前沿医疗手段。但是使用未分化干细胞存在畸胎瘤和其他肿瘤形成的风险，因此出于安全性考虑，需要体外分化成为功能性细胞后再用于临床治疗。人胚胎干细胞已经成功在体外分化成多种细胞，但是功能性肺脏细胞的分化一直是该领域内的研究难点。本研究通过模拟胚胎自然发育过程中的多种细胞信号通路，调控优化肺脏分化过程中两个关键步骤(从内胚层到肺前体细胞；从肺前体细胞到成熟肺脏细胞)的细胞信号通路（BMP、TGF-β、Wnt、FGF），获得高效分化的有清晰表面标志物表达的功能性肺脏细胞，获得了以下研究结果：探索出一种无需酶催化的、化学成分确定、且不含动物成分的干细胞传代新方法；优化了前前肠分化过程中的两个关键信号通路的作用时间及组合；尝试探索了多细胞信号通路对牙髓干细胞向肺脏细胞诱导分化的影响；此研究为干细胞再生医学和细胞移植在临床领域中的应用提供理论基础。