细胞谱系示踪技术.pdf

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1、生理科学进展２０１４年第４５卷第５期·３７９·倡细胞谱系示踪技术１１１１，２，△李晓刚苏楠杜晓兰陈林１（第三军医大学大坪医院野战外科研究所创伤实验室，骨代谢与修复中心，创伤、烧伤与复合伤国家重点实验室；２康复理疗科，重庆４０００４２）摘要细胞谱系示踪（ｃｅｌｌｌｉｎｅａｇｅｔｒａｃｉｎｇ）是指利用各种方式标记细胞，并对包括其后代所有细胞的增殖、分化以及迁移等活动进行追踪观察。自２０世纪以来，谱系示踪技术为研究器官发育、组织损伤修复以及单细胞的分化命运提供了重要的手段。近些年，随着基因工程技术的飞速发展，细胞谱系示踪技术也有所突破，尤其是诱导性重组酶Ｃｒｅ／ｌｏｘｐ系统

2、的应用，极大地拓宽了细胞谱系示踪技术的应用范围。本文将结合细胞谱系示踪技术在多种研究中的应用，对该技术的原理、特点以及最新进展做一综述。关键词谱系示踪；基因打靶；活体示踪中图分类号Ｑ３３；Ｒ３９４１１１１，２，△１CellLineageTracingＬＩＸｉａｏ-Ｇａｎｇ，ＳＵＮａｎ，ＤＵＸｉａｏ-Ｌａｎ，ＣＨＥＮＬｉｎ（StateKeyLaboratoryofTrauma，BurnsandCombinedInjury，CenterofBoneMetabolismandRepair，InstituteofSurgeryRe-２search；DepartmentofRe

3、habilitationMedcine，DapingHospital，ThirdMilitaryMedicalUniversity，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ４０００４２，Ｃｈｉｎａ）AbstractＣｅｌｌｌｉｎｅａｇｅｔｒａｃｉｎｇｉｓｔｏｔｒａｃｋｃｅｒｔａｉｎｃｅｌｌａｎｄａｌｌｏｆｉｔｓｐｒｏｇｅｎｙ．Ｆｒｏｍｔｈｅ２０ｔｈｃｅｎｔｕｒｙ，ｌｉｎｅ-ａｇｅｔｒａｃｉｎｇｈａｓｐｒｏｖｉｄｅｄａｐｒｅｄｏｍｉｎａｎｔｍｅｔｈｏｄｔｏｓｔｕｄｙｏｒｇａｎｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ，ｔｉｓｓｕｅｒｅｐａｉｒｉａｅｄｃｅｌｌｆａｔｅ-ｄｅ-ｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ．Ｒｅｃｅｎｔｌ

4、ｙ，ｔｈｅｒａｐｉｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｔｅｃｈｎｉｑｕｅｆｏｒｇｅｎｅｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙｔｈｅａｐｐｌｉｃａ-ｔｉｏｎｏｆＣｒｅ／ｌｏｘｐｒｅｃｏｍｂｉｎａｓｅｓｙｓｔｅｍｅｘｐａｎｄｓｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｒａｎｇｅｏｆｌｉｎｅａｇｅｔｒａｃｉｎｇ．Ｈｅｒｅｗｅｄｉｓｃｕｓｓｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｌｉｎｅａｇｅｔｒａｃｉｎｇｔｅｃｈｎｉｑｕｅｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｔｕｄｉｅｓ，ａｎｄｓｕｍｍａｒｉｚｅｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｎｄｒｅ-ｃｅｎｔｐｒｏｇｒｅｓｓｅｓｏｆｔｈｉｓｔｅｃｈｎｉｑｕｅ．Keyw

5、ordsｌｉｎｅａｇｅｔｒａｃｉｎｇ；ｇｅｎｅｔａｒｇｅｔｉｎｇ；ｉｎｖｉｖｏｃｅｌｌｔｒａｃｋｉｎｇ多细胞生物的生长发育基于细胞分裂和分化。程，其根本是发育问题。但细胞示踪是一个较笼统在哺乳动物的胚胎发育早期阶段，每个细胞就已经的概念，指标记和追踪细胞。被赋予了特定的分化潜能（ｃｅｌｌｔｏｔｉｐｏｔｅｎｃｙ），这种特对于细胞示踪技术的探索起源于２０世纪初，早性在后期发育过程中才逐渐表现出来，最终分成为在１９０５年，Ｃｏｎｋｌｉｎ等利用了海鞘胚胎早期分裂球不同的组织、器官类型。另外一方面，某些终末分化着色差异的特性，对分裂球的分裂过程进行观察，的成体细胞在一定的生理或

6、者病理条件下会发生去Ｗｅｔｗｅｌ等则应用了慢速摄影（ｔｉｍｅ-ｌａｐｓｅｃｉｎｅｍａｔｏｇ-分化（ｄｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｔｉｏｎ）或者转分化（ｔｒａｎｓｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａ-ｒａｐｈｙ）技术拍摄活体胚胎的发育。此后，研究者尝ｔｉｏｎ），变为另外一种细胞或组织类型，例如肿瘤的试利用水溶性染料、脂溶性染料、过氧化物酶以及荧［１］发生、心脏成纤维细胞再编程转分化为心肌细胞光染料等，通过物理的方式注入到细胞内对其进行等现象。细胞的命运决定是指单个细胞及其所有后标记追踪，尽管这些技术手段解决了当时的一些问代细胞的分化和发育活动，对细胞的命运决定进行追踪和观察称为细胞谱系示

7、踪。细胞谱系示踪和广倡国家重大科学计划（９７３）（２０１４ＣＢ９４２９０４），国家自然科学义上的细胞示踪（ｃｅｌｌｔｒａｃｋｉｎｇ）有本质区别，细胞谱基金项目（８１２７００１２，８１１７０８０９）资助课题△系示踪所要研究的问题是一种细胞的命运改变过通讯作者·３８０·生理科学进展２０１４年第４５卷第５期题，然而在现在看来还存在许多缺陷。首先通过物较高能量激发光激发时发生构象改变而引起。理的方法无法保证精准地标记目标细胞；其次，在细荧光蛋白由于荧光信号强，便于观察追踪，现已胞的分裂过程中标记染料会被逐渐稀释直至消失，广泛应用示踪研究中，其中最常用的荧光蛋