CHƯƠNG 3 SẢN XUẤT VÀ DUY TRÌ TẾ BÀO GỐC PHÔI PDF

CHƯƠNG 3 SẢN XUẤT VÀ DUY TRÌ TẾ BÀO GỐC PHÔI  STEM CELLS TYPES OF STEM CELLS Based on source of origin Based on potency  STEM CELLS (Based on differentiation potential) Totipotent Able to differentiate into all cell types...

CHƯƠNG 3 SẢN XUẤT VÀ DUY TRÌ TẾ BÀO GỐC PHÔI  STEM CELLS TYPES OF STEM CELLS Based on source of origin Based on potency  STEM CELLS (Based on differentiation potential) Totipotent Able to differentiate into all cell types (only zygote and first cleavage blastomeres) Pluripotent Ability to form all lineage of body (except placanta and extra embryonic membrane) exp- embryonic stem cells Multipotent Adult stem cells having ability to form multiple cell types of one lineage exp- Hematopoietic stem cells Unipotent Cells able to form one cell type only exp- Spermatogonial stem cells (develop in sperm only)  STEM CELLS (Based on source of origin) Embryonic (Embryonic Stem Cells, Embryonic germ Cells) Fetal stem cells (Umbilical cord, placenta, amniotic fluid) Adult Stem Cells - Bone marrow (hematopoietic & mesenchymal) - Tissue: neural, skin, skeletal muscle (satellite cells), endothelial progenitors (EPCs) TẾ BÀO GỐC PHÔI 3.1 ĐẶC ĐIỂM:- Tự tái tạo Vạn năng Biệt hóa thành bất kỳ loại tế bào nào Điểm kiểm tra G1 (G1 checkpoint) vắng mặt Hoạt động telomerase cao Sự vắng mặt của bất hoạt nhiễm sắc thể X Hình thành khối u quái khi được tiêm vào chuột suy giảm miễ dịch CHU KỲ TẾ BÀO  ĐIỂM KIỂM TRA CHU KỲ TẾ BÀO Đây là những cơ chế kiểm soát chu kỳ tế bào trong các tế bào nhân chuẩn. Các điểm kiểm tra này xác minh xem các quy trình ở mỗi giai đoạn của chu kỳ tế bào đã được hoàn thành chính xác trước khi tiến triển sang giai đoạn tiếp theo hay chưa. Có ba trạm kiểm soát chính kiểm soát chu kỳ tế bào trong các tế bào nhân chuẩn. 1. Trạm kiểm soát G1, tại quá trình chuyển đổi G1 / S. 2. Trạm kiểm soát G2, tại quá trình chuyển đổi G2 / M. 3. Điểm kiểm tra trục chính, tại sự chuyển đổi từ metaphase sang anaphase.  CHECKPOINTS.  G1 CHECKPOINT ( Điểm hạn chế G1) Tại trạm kiểm soát G1, tế bào kiểm tra xem các điều kiện bên trong và bên ngoài có phù hợp để phân chia hay không. Dưới đây là một số yếu tố mà một tế bào có thể đánh giá: Kích thước. Tế bào có đủ lớn để phân chia không? Chất dinh dưỡng. Tế bào có đủ dự trữ năng lượng hoặc Các chất dinh dưỡng có sẵn để phân chia? Tín hiệu phân tử. Tế bào có nhận được tín hiệu tích cực (như các yếu tố tăng trưởng) từ các tế bào liền kề không? Tính toàn vẹn DNA. Có bất kỳ DNA nào bị hư hỏng không? Nếu một tế bào không nhận được tín hiệu đi trước mà nó cần tại điểm kiểm tra G1, nó có thể rời khỏi chu kỳ tế bào và đi vào trạng thái nghỉ gọi là pha G0. Một số tế bào ở lại vĩnh viễn trong G0, trong khi những tế bào khác tiếp tục phân chia nếu điều kiện được cải thiện. ĐẶC ĐIỂM:- Tự tái tạo Vạn năng Biệt hóa thành bất kỳ loại tế bào nào Điểm kiểm tra G1 (G1 checkpoint) vắng mặt Hoạt động telomerase cao Sự vắng mặt của bất hoạt nhiễm sắc thể X Hình thành khối u quái  Telomere Các cấu trúc độc đáo ở cuối nhiễm sắc thể là cần thiết cho tính toàn vẹn của nhiễm sắc thể và sự ổn định bộ gen tổng thể được gọi là telomere bảo vệ dữ liệu di truyền của chúng ta, giúp các tế bào có thể phân chia và nắm giữ một số bí mật về cách chúng ta già đi và bị ung thư. Toàn bộ nhiễm sắc thể có khoảng 150 triệu cặp bazơ. Chiều dài telomere khoảng 15000 cặp bazo. Mỗi khi một tế bào phân chia, một người trung bình mất 30 đến 200 cặp bazơ từ đầu telomere của tế bào đó STRUCTURE OF TELOMERE  STRUCTURE….. Telomere bao gồm các chuỗi lặp lại và liên kết bởi nhiều protein tương tác telomeric. Trong các tế bào động vật có vú, DNA telomere chứa các chuỗi kép lặp lại TTAGGG theo sau là phần nhô ra sợi đơn giàu G đầu cuối 3 'G. DNA telomere được cho là áp dụng cấu trúc vòng chữ T, trong đó đầu telomere tự gập lại và phần nhô ra của sợi 3 'G xâm nhập vào DNA sợi đôi (cái gọi là vòng D). Các tế bào thường chỉ có thể phân chia khoảng 50 đến 70 lần, với telomere ngày càng ngắn hơn cho đến khi các tế bào trở nên lão hóa, chết hoặc duy trì tổn thương di truyền có thể gây ung thư. Ví dụ: Trong các tế bào máu người, chiều dài của telomere dao động từ 8.000 cặp base khi sinh đến 3.000 cặp base khi mọi người già đi và thấp nhất là 1.500 ở người cao tuổi. Telomere không rút ngắn theo tuổi trong các mô như cơ tim, trong đó các tế bào không liên tục phân chia.  TELOMERASE Telomerase (TEE-LÓM-ER-ACE) là một phức hợp enzyme ribonucleoprotein (phiên mã ngược) được gọi là enzyme bất tử hóa tế bào. Nó ổn định chiều dài telomere bằng cách thêm hexametric (TTAGGG) lặp lại vào các đầu telomeric của nhiễm sắc thể, do đó bù đắp cho sự xói mòn của telomere xảy ra khi không có nó HOW DOES TELOMERASE WORKS? Telomerase hoạt động bằng cách thêm lại DNA telomeric vào đầu nhiễm sắc thể, do đó bù đắp cho sự mất mát của telomere thường xảy ra khi các tế bào phân chia. Hầu hết các tế bào bình thường không có enzyme này và do đó chúng mất telomere với mỗi lần phân chia.  HOW DOES TELOMERASE WORKS? Ở người, telomerase hoạt động trong tế bào sinh dục, tế bào bất tử in vitro, phần lớn các tế bào ung thư và, có thể, trong một số tế bào gốc. Một số tế bào bất tử vì telomerase của chúng được bật Ví dụ về các tế bào bất tử: tế bào máu và tế bào ung thư ĐẶC ĐIỂM:- Tự tái tạo Vạn năng Biệt hóa thành bất kỳ loại tế bào nào Điểm kiểm tra G1 (G1 checkpoint) vắng mặt Hoạt động telomerase cao Sự vắng mặt của bất hoạt nhiễm sắc thể X Hình thành khối u quái  Đặc trưng Tế bào gốc phôi Tế bào mầm phôi Nguồn gốc Phôi Phôi (Epiblast của ICM) (Tế bào mầm nguyên thủy) Tiềm năng Vạn năng Vạn năng (in vitro) Có nguồn gốc từ Phôi trước khi cấy ghép Phôi sau cấy ghép ICM của phôi nang Vùng tiền sinh dục của thai nhi 5-9 tuần tuổi Khả năng tăng Cao hơn (Tăng sinh liên Ít hơn (tối đa được báo sinh tục lên đến 300) cáo 70-80) Sự hình thành cơ + + thể phôi Hình thành khối u + - quái Karyotype ổn định + + Sự hình thành + - Chimera Đặc điểm tăng Tế bào tụ tập thành khối Tế bào tụ tập lại hình trưởng (in vitro) tế bào nhưng khá phẳng, thành các cụm tròn, nhiều lỏng lẻo lớp  3.2 NGUỒN TẾ BÀO GỐC PHÔI THỤ TINH CHUYỂN HẠT NHÂN BLASTOCYST TẾ BÀO GỐC PHÔI SINH SẢN ĐƠN TÍNH DẪN XUẤT TẾ BÀO GỐC PHÔI TỪ NOÃN BÀO ĐƯỢC THỤ TINH NOÃN (buồng trứng, nhặt noãn) IVM TINH TRÙNG IVF HỢP TỬ Tế bào gốc ICM phôi MORULA BLASTOCYST (16-32 cells) TROPHOECTODERM CÁC TẾ BÀO CÓ NGUỒN GỐC TỪ CHUYỂN GIAO HẠT NHÂN Donor cell Replace with nucleus of Donor cell Trong chuyển nhân, vật liệu di truyền của noãn bào được loại bỏ và thay thế bằng nhân lưỡng bội từ một tế bào soma (cơ thể). Tế bào này phân chia để tạo ra một phôi nang chuyển nhân có gen giống hệt với gen của người hiến tặng tế bào. Phôi nang chuyển nhân , Giống như phôi nang bình thường, có thể được sử dụng để lấy tế bào gốc phôi từ khối tế bào bên trong của chúng. CÁC TẾ BÀO CÓ NGUỒN GỐC TỪ PARTHENOGENESIS Tế bào trứng IVM (trưởng thành in vitro Sinh sản đơn tính (parthenogenesis) là quá trình sinh sản trong đó con cái có thể tạo ra phôi mà không cần thụ tinh trước với trứng bằng tinh trùng Calcium ionophore (5μM;5min) 6-DMAP (4hr) IVC (nuôi cấy in vitro) Blastocyst ICM (inner cell mass) Tế bào gốc phôi PHƯƠNG PHÁP PHÂN LẬP Phẫu thuật miễn dịch Bằng Enzyme Bằng tác động Cơ Nuôi cấy phôi nang nguyên vẹn  PHẪU THUẬT MIỄN DỊCH Phôi nang được ủ với acid tyrode để hòa tan zona pellucida Ủ với kháng thể kháng huyết thanh người (huyết thanh kháng tế bào người từ thỏ) Cho tiếp xúc với bổ thể (huyết thanh chứa bổ thế Guinea-lợn) Kết quả gây độc tế bào có chọn lọc giết chết trophoblasts Số lượng lớn ICM có thể được cách ly đồng thời Cũng có thể gây độc tế bào cho ICM Quy trình hoạt động tốt nhất với phôi chất lượng cao có chứa trophoectoderm còn nguyên vẹn, vì chỉ có tính toàn vẹn cấu trúc của phôi nang mới ngăn ICM dễ bị phản ứng miễn dịch Video  PHÂN LẬP bằng ENZYME Phôi nang mở rộng (chưa loại lớp Zona pellucida) Pronase : cho hòa tan Zona Trypsin : cho T.E. tiêu hóa Chất ức chế trypsin Phôi nang nở (hatched embryos, đã loại bỏ Zona pellucida) Trypsin : cho phân cắt T.E. Chất ức chế trypsin Các enzyme như Collagenase, Trypsin, Dispase thường được sử dụng  MECHENICAL/ MICRODISSECTION Các tế bào ICM được bóc tách cơ học và loại bỏ một phần lớp trophoblast Kim 27G được sử dụng Cách ly được thực hiện dưới kính hiển vi lập thể Zoom Phương pháp phù hợp với phôi nang nở (có thể nhìn thấy ICM) Laser hỗ trợ bóc tách để cô lập ICM Frietas et al., 2011  MỔ XẺ LASER Hai pipet giữ phôi nang với ICM được đặt ở vị trí 9 giờ. 10 xung laser hồng ngoại được bắn ra để tách phôi nang thành hai phần không bằng nhau - phần nhỏ hơn bao gồm ICM, phần lớn hơn chỉ bao gồm trophoblast. Mổ xẻ bằng laser. Phôi nang được bảo đảm bằng hai pipet giữ với khối lượng tế bào bên trong (ICM) được định vị ở vị trí 9 giờ trước (a) và sau (b) được cắt bằng laser với (b) và không có (c) zona pellucida. Mũi tên (b, c) chỉ ra khu vực được cắt bỏ bằng năng lượng laser. Đoạn phôi nang nhỏ hơn (mũi tên trắng) chứa ICM trong khi lớn hơn (mũi tên màu vàng) chỉ là trophoblast (d). Tỷ lệ = 30 μm. Tanaka N. et al.,2006 3.3 DUY TRÌ VÀ TĂNG SINH TẾ BÀO GỐC PHÔI Tế bào ES đòi hỏi sự chăm sóc tỉ mỉ, cần được duy trì cẩn thận và đông lạnh, rã đông và tăng sinh với tỷ lệ sống hợp lý. HAI LOẠI HỆ THỐNG NUÔI CẤY ĐỒNG NUÔI VỚI LỚP TẾ BÀO NỀN (tế bào cơ thai nhi và tế bào biểu mô thai nhi, tế bào biểu mô người lớn, tế bào ống dẫn trứng, tế bào tủy tủy, tế bào nguyên bào sợi và tế bào nhau thai.) NUÔI CẤY KHÔNG CÓ LỚP TẾ BÀO NỀN  NUÔI CẤY VỚI LỚP TẾ BÀO NỀN Lớp tế bào nền (feeder cells): - bao gồm một lớp tế bào không thể phân chia - cung cấp dịch tiết ngoại bào (mạng lưới ngoại chất và cytokine) để giúp tế bào gốc sinh sôi nảy nở và duy trì tình trạng không biệt hóa - Mouse epithelial fibroblast → sialic acid Neu5Gc không có nguồn gốc từ người, gây đáp ứng miễn dịch khi cấy ghép  Tế bào nền (tế bào nguyên bào sợi) được chuẩn bị phủ đầy khoảng 60-70% bề mặt nuôi cấy trước khi cho tế bào gốc lên. Tế bào được điều trị bằng mitomycin C (10u /ml) hoặc chiếu xạ gamma để bất hoạt phân bào Mitomycin C liên kết chéo cộng hóa trị các sợi bổ sung của DNA cả in vitro và in vivo, do đó ngăn chặn sự sao chép DNA  NUÔI CẤY ICM TRÊN LỚP TẾ BÀO NỀN 75% DMEM, 20% ES (FBS), 1mM Glutamin, 1% axit amin không thiết yếu, 50 u/ml penicillin, 50μg / ml streptomycin, 0,1mM b-mercaptoethanol. - chất khử, giúp loại bỏ gốc O tự do - giúp hấp thụ cystein 5ng / ml bFGF Frietas et al., 2011  BASIC PRINCIPLES OF PLURIPOTENCY Ras/Raf/ERK PI3K Wnt Signaling LIF/STAT BMP Secondary Messengers Transcription factors PLURIPOTENCY GENES DIFFERENTIATION GENES HỆ THỐNG NUÔI CẤY KHÔNG CÓ LỚP TẾ BÀO NỀN - Matrigel - Collagen, Laminin, fibronectin - Hyaluronic acid - poly(N-isopropylacrylamide-co-acrylic acid) và chuỗi peptide tổng hợp  Cần bổ sung yếu tố tăng trưởng: bFGF, transforming growth factor beta1 (TGFbeta1)  Tăng sinh tế bào gốc phôi Bằng enzyme: collagenase, dispase trypsin → ít sử dụng lao động hơn và có thể dễ dàng được áp dụng trên quy mô lớn, cung cấp một hệ thống nuôi cấy xác định và tái sản xuất  Bằng tác động vật lý Tách cơ học và chuyển các tế bào gốc phôi người không biệt hóa (hESC) từ các tế bào biệt hóa. Mũi tên chỉ ra phần hESC đã biệt hóa. (A): Các tế bào biệt hóa ở ngày thứ 6, được biểu thị bằng mũi tên vàng trong khuẩn lạc hESC. (B): Các lớp trung chuyển được đẩy ra khỏi các khuẩn lạc hESC bằng cách sử dụng pipet gương, đầu nhọ. (C): Tách hoàn toàn giữa lớp trung chuyển và hESC. (D): Tách các tế bào không biệt hóa khỏi các tế bào biệt hóa bằng pipet mổ xẻ. Các tế bào không biệt hóa được mổ xẻ thành các cụm nhỏ. (E): Các tế bào biệt hóa vẫn còn, và tất cả các tế bào không biệt hóa được mổ xẻ thành các cụm nhỏ. Thanh tỷ lệ, 500 μm.  Nuôi cấy 3D Tuy nhiên, việc giải phóng các tế bào từ các cấu trúc 3D này đòi hỏi phải sử dụng enzyme. Ví dụ, giải phóng hESC từ HA hydrogel đạt được bằng cách bổ sung hyaluronidase vào môi trường tăng trưởng và không chắc chắn việc điều trị bằng enzyme ảnh hưởng đến hESC như thế nào trong nuôi cấy lâu dài. Nhận diện tế bào gốc vạn năng in vitro 1. Tế bào tụ lại thành đám có bờ rõ ràng 2. Bắt màu với alkaline phosphatase Tế bào ES chưa biệt Tế bào ES biệt hóa 3 Tế bào ES biệt hóa 6 hóa ngày ngày Lưu ý: các tế bào xương, gan, ruột non, thận, nhau thai và bạch cầu dương tính với enzyme Alkaline phosphatase 3. Biểu hiện các chỉ thị tế bào gốc: OCT4, SOX2, NANOG, LIN28, SSEA-3, SSEA-4, TRA- 1-60, and TRA-1-81 4. Karotype bình thường sau nhiều lần cấy chuyền 5. Hình thành thể phôi (embryonic body) và tự biệt hóa thành cả 3 lớp tế bào mầm 6. Hình thành khối u ác trong chuột suy giảm miễn dịch  3.4 Biệt hóa tế bào gốc phôi Hầu hết các phương pháp để biệt hóa ES sử dụng những bước sau đây: 1) hình thành thể phôi (Embryoid body - EB) từ nuôi cấy huyền phù, 2) đưa EB trên các dụng cụ nuôi cấy mô phủ gelatin và 3) bổ sung các yếu tố tăng trưởng hoặc các yếu tố gây biệt hóa.  Hình thành cơ thể phôi in vitro Embryoid Body  The Embryoid Body Tế bào gốc được nuôi cấy mà không có bề mặt bám dính, tế bào trung chuyển hoặc ma trận ngoại bào, vì vậy các tế bào kết dính lại với nhau gọi là Embryoid body (EB). Những tế bào kết dính này biệt hóa một cách tự nhiên. Một EB chứa cả ba lớp mầm EB vẫn thường được sử dụng làm giai đoạn biệt hóa ban đầu cho tế bào gốc phôi (ESC) và tế bào gốc đa năng cảm ứng (iPSC). Tất cả các tế bào biệt hóa đều có nguồn gốc từ cấu trúc ban đầu này.  Nuôi cấy huyền phù là phương pháp phổ biến nhất để hình thành EB nhưng cũng khó kiểm soát nhất, đối với cả kích thước và hình dạng EB; EB có thể trở nên lớn và có hình dạng bất thường. Nuôi cấy huyền phù có thể mở rộng cho các lò phản ứng sinh học, mặc dù các phương pháp và yếu tố chính xác như tốc độ khuấy động ảnh hưởng đến kích thước vật lý của EB phải được xác định theo thực nghiệm Thường sử dụng đĩa nuôi cấy vi khuẩn với khả năng kỵ nước cao  Nuôi cấy giọt treo (Hanging drop) mang lại EB nhỏ hơn và đồng đều hơn nhiều. Kích thước của EB có thể được kiểm soát bằng cách kiểm soát số lượng tế bào trong mỗi giọt. Làm cho các giọt (thường là ~ 20 μl) chính thức tốn nhiều công sức, và do đó số lượng EB được tạo ra là thấp. Giờ đây, các phương pháp treo-thả thông lượng cao hơn sử dụng mảng đã được phát triển và sử dụng để kiểm tra độ nhạy của thuốc chống ung thư (Hsaio et al. 2012).  Bioreactor cultures and the rotary cell culture system Thông qua việc tiêm trực tiếp tế bào gốc vào bình quay bằng cánh quạt có cánh khuấy, có thể thu được sự hình thành EB Sự biệt hóa 2D vs. 3D của các tế bào ES  Duy trì và biệt hóa EB trong nuôi cấy ba chiều có thể thúc đẩy tương tác tế bào-tế bào, bẫy ma trận ngoại bào tiết ra và duy trì hình thái tế bào hình cầu. Ngoài ra, nuôi cấy 3D và biệt hóa các tế bào ES cung cấp hỗ trợ cấu trúc cho việc tổ chức và tu sửa mô bậc cao hơn Nathaniel S. Hwang, 2009 Các phương pháp nuôi cấy 3D của các tế bào ES  Hình thành tế bào tiền thân Các tế bào tiền thân biệt hóa một phần hoặc hạn chế của các mô có thể được phân lập từ các tế bào ES, được tinh chế thông qua chọn lọc tế bào và nhân lên trong ống nghiệm để tạo ra các quần thể tế bào tiền thân đầy đủ trước khi chúng có thể được sử dụng một cách an toàn và hiệu quả trong các ứng dụng lâm sàng  Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng biệt hóa của tế bào ES Kích thước của EB – do sự khác biệt về căng thẳng oxy, độ dốc dinh dưỡng giữa các EB và kích thích phụ thuộc cơ học và lực, các EB nhỏ hơn có thể ưu tiên biệt hóa dọc theo một dòng tế bào mầm cụ thể so với các dòng khác Mật độ cấy của tế bào và chất nền nuôi cấy có thể ảnh hưởng đến tiềm năng biệt hóa tế bào tiền thân  Yếu tố tăng trưởng (growth factor) Để bắt chước sự phát triển của phôi, vật liệu sinh học với các hệ thống phân phối yếu tố tăng trưởng khác nhau có thể được sử dụng để bắt chước quá trình tạo phôi Kết hợp các yếu tố tăng trưởng trong vật liệu sinh học sẽ là một cách quan trọng để điều chỉnh sự biệt hóa tế bào và tăng cường chức năng của các tế bào biệt hóa bằng cách cung cấp tín hiệu đầy đủ và tập trung các yếu tố tăng trưởng.  Yếu tố hình thái – Tương tác tế bào-tế bào, dưới dạng các yếu tố hình thái được tiết ra, có thể được sử dụng để điều chỉnh sự cam kết và biệt hóa của tế bào gốc và có thể đóng một vai trò quan trọng trong các ứng dụng tái tạo mô. Các yếu tố tiết ra trong môi trường có điều kiện có thể phù hợp cho sự mở rộng kéo dài của các tế bào ES để biệt hóa mô cụ thể có hướng dẫn trước khi cấy ghép  Chất phân tử nhỏ: examethasone, vitamin C, sodium pyruvate, thyroid hormones, prostaglandin E2, dibutryl cAMP, concavalin A, vanadate, and retinoic acids retinoic acid (RA) enhances expression of neural crest and reduces mesodermal differentiation phân tử điều chế các chức năng GSK-3β gây ra sự biệt hóa của các tế bào ES đa năng thành tế bào thần kinh Khả năng đáp ứng cơ học của tế bào ES chỉ ra rằng các tính chất cơ học của giàn giáo hoặc bề mặt nuôi cấy có thể điều chỉnh sự biệt hóa của tế bào gốc. Các tế bào biệt hóa như nguyên bào sợi, tế bào cơ, tế bào thần kinh và tế bào biểu mô tác dụng các mức lực kéo khác nhau lên chất nền khi chúng được phủ lên và cảm nhận độ cứng của chất nền, dẫn đến hình thái tế bào khác nhau và cân bằng lực giữa các tế bào và chất nền Biệt hóa thành tế bào thần kinh từ tế bào ES FGF2, RA và các chất bổ sung như N2 và B27 đã được sử dụng Stromal-derived inducing activity (SDIA): Stromal cells là các tế bào mô liên kết lỏng lẻo được tìm thấy trong một số cơ quan, chẳng hạn như tuyến sinh dục và tủy xương. Chúng cung cấp hỗ trợ ma trận cho các tế bào khác trong cơ quan hoạt động. Để thúc đẩy sự biệt hóa thần kinh, hESC đã được nuôi cấy đồng thời với sự hiện diện của các tế bào mô đệm.  Tín hiệu axit retinoic (RA): Axit retinoic đóng vai trò quan trọng trong nhiều khía cạnh của sự phát triển và hoạt động thần kinh. Chúng bao gồm tái tạo sợi trục ở người trưởng thành, biệt hóa tế bào thần kinh và mô hình của tấm thần kinh và ống thần kinh trong phôi sớm Bone Morphogenetic Protein (BMP) signaling: Protein hình thái xương là thành viên của siêu họ TGFβ (yếu tố tăng trưởng biến đổi) và chúng đóng nhiều vai trò trong sự phát triển của hệ thần kinh trung ương và ngoại biên. Ở động vật có xương sống, mất tín hiệu BMP có liên quan đến cảm ứng thần kinh từ ectoderm tại hoặc trước khi gastrulation.  Trong đặc tả thần kinh trong quá trình phát triển phôi thai sớm, các phân tử FGF có thể đóng hai vai trò khác nhau: 1) chúng có thể tạo ra trạng thái thần kinh "pro" ở giai đoạn đầu và 2) trong khi hoạt động như chất đối kháng với tín hiệu BMP, chúng có thể ổn định các tế bào thần kinh N2 có một tập hợp con các thành phần B27 bao gồm insulin có thể hoạt động thông qua các thụ thể yếu tố tăng trưởng giống insulin để thúc đẩy sự biệt hóa của hESC và tăng sinh các tế bào biệt hóa. 3.6 Một vài ví dụ về biệt hóa Biệt hóa thành tế bào cơ tim từ tế bào ES Bốn bước chính được yêu cầu để tạo ra tế bào cơ tim từ các tế bào gốc đa năng: (1) hình thành trung bì, (2) mô hình của trung bì về phía trung bì trước hoặc trung bì tim, (3) hình thành trung bì tim và (4) trưởng thành của tế bào cơ tim sớm.