三种不同饲养层上人胚胎干细胞生长状态的比较★

背景：人胚胎干细胞传代培养的关键是抑制其自发分化、保证细胞的全能性。以小鼠胚胎成纤维细胞或人包皮成纤维细胞作为饲养层尽管能够维持胚胎干细胞的未分化状态，但存在细胞克隆不饱满、平铺情况明显等问题。 目的：制备小鼠胚胎成纤维细胞与人包皮成纤维细胞的混合饲养层，观察人胚胎干细胞在其上面的生长状态。 设计：多样本观察比较。 单位：海南医学院附属医院生殖医学中心。 材料：实验于2006-04/2007-07在海南医学院附属医院生殖医学中心完成。包皮来自于行包皮环切的儿童，由海南医学院附属医院泌尿外科提供，儿童家属对治疗及实验均签署知情同意书，实验经医院医学伦理委员会批准。人胚胎干细胞系HN-1由本实验室从人类囊胚中分离培养并鉴定。清洁级孕12.5~14.5 d的胎鼠11只，实验过程中对动物的处置符合动物伦理学标准。 方法：胎鼠麻醉后去除头、四肢和内脏，按常规胰蛋白酶反复消化法获得细胞悬液进行接种培养，待生长汇合后冻存部分原代细胞，用丝裂霉素C处理2.0~3.0 h后，按1×108 L-1密度接种于明胶包被的中心皿内，即小鼠胚胎成纤维细胞饲养层。人包皮成纤维细胞的分离培养与饲养层制备同上。上述两种成纤维细胞分别计数后，按1∶0，3∶1，1∶1，1∶3，0∶1比例混合，然后以1×108 L-1密度接种于明胶包被的中心皿内，即混合饲养层。观察体外传代培养的人胚胎干细胞在3种不同饲养层上的生长状态，并对生长在混合饲养层上的人胚胎干细胞进行碱性磷酸酶检测、OCT-4表达免疫组化检测、OCT-4及端粒酶mRNA表达RT-PCR检测。撤除饲养层，观察人胚胎干细胞体外分化情况。 主要观察指标：①不同饲养层上人胚胎干细胞的生长状态比较。②人胚胎干细胞在不同比例混合饲养层上的生长状态比较。③混合饲养层上人胚胎干细胞未分化状态的检测。④体外分化实验。 结果：①：生长在小鼠胚胎成纤维细胞和人包皮成纤维细胞上的人胚胎干细胞克隆扁平、不饱满，而生长在混合饲养层上的人胚胎干细胞克隆饱满、厚实，其克隆形态显著好于其他两种饲养层。②：小鼠胚胎成纤维细胞：人包皮成纤维细胞按1∶1混合时，人胚胎干细胞显著堆积生长，克隆边缘清晰、隆起明显且饱满，按1:3混合时无明显变化，优于其余3种混合比例。③：碱性磷酸酶染色及OCT-4抗原表达均呈强阳性，分别在200~300 bp和300~400 bp处可见OCT-4和端粒酶mRNA表达的特异性条带。④：能形成拟胚体，贴壁后人胚胎干细胞可分化为多种形态的细胞。 结论：①与小鼠胚胎成纤维细胞或人包皮成纤维细胞常规饲养层相比，两者混合饲养层能够更好的支持人胚胎干细胞的体外传代培养，获得更佳的克隆形态。②小鼠胚胎成纤维细胞与人包皮成纤维细胞的混合比例为1∶1时效果较好。     

人胚胎干细胞在人源和鼠源饲养层上的生长特性比较**☆◆

背景：不同来源饲养层条件下,人胚胎干细胞是否具有相同或相似的生物学特性尚不清楚,该问题的解决有利于建立标准化的饲养层体系。 目的：观察比较人胚胎干细胞在人源和鼠源饲养层上的生长特性是否相同？ 设计、时间及地点：细胞学体外观察,于2007-09/2009-02在中国科学院昆明动物所完成。 材料：清洁级孕12.5~13.5 d的ICR小鼠2只,由昆明医学院动物中心提供。永生化人成纤维细胞由美国约翰霍普金斯大学医学院建系并赠送,人胚胎干细胞株BG02由中国科学院昆明动物所提供。 方法：无菌条件下取ICR胎鼠,组织块胰酶消化法分离培养小鼠胚胎成纤维细胞,永生化人成纤维细胞按常规培养,两种细胞经γ射线处理后,以2.5×104/cm3接种在明胶包被的6孔板中。取人胚胎干细胞,分别接种在小鼠胚胎成纤维细胞或永生化人成纤维细胞饲养层上,加入含β-巯基乙醇的DMEM/F12培养基,使用前添加碱性成纤维细胞生长因子。 主要观察指标：两种饲养层上的人胚胎干细胞的形态、特异性标记表达、Oct-4阳性率、细胞倍增时间。 结果：培养在小鼠胚胎成纤维细胞和永生化人成纤维细胞饲养层上的人胚胎干细胞,其形态相似,呈圆形或椭圆形集落;均表达SSEA-3,SSEA-4,TRA-1-60,TRA-1-81和Oct-4,但不表达SSEA-1。与小鼠胚胎成纤维细胞饲养层比较,永生化人成纤维细胞饲养层上人胚胎干细胞Oct-4阳性细胞率明显升高(P < 0.05),倍增时间明显延长(P < 0.05)。 结论：人源和鼠源成纤维细胞饲养层上的人胚胎干细胞体外培养生物学特性存在明显差异。     

小鼠饲养层细胞制备与小鼠胚胎干细胞SF1-G的培养

背景：小鼠胚胎干细胞系SF1-G是由雌性C57BL/6 小鼠与雄性M. spretus 小鼠交配后,取桑葚胚期胚胎在STO饲养层细胞上分离培养获得,STO细胞较昂贵,而由小鼠胚胎成纤维细胞制备的饲养层细胞不仅取材容易,而且形成胚胎干胞的克隆率、维持胚胎干细胞正常核型的能力均比STO细胞要好一些,因此,建立一种适宜SF1-G细胞扩增的培养体系,保持其未分化状态生长是充分利用胚胎干细胞资源的前提。 目的：建立有效的小鼠胚胎成纤维细胞的分离培养及胚胎干细胞饲养层细胞制备体系;以建立有效的小鼠胚胎干细胞(SF1-G细胞)扩增培养体系。 方法：从孕12.5~14.5 d的ICR小鼠分离培养原代小鼠胚胎成纤维细胞;取 3~5 代的小鼠胚胎成纤维细胞,以丝裂霉素C抑制其增殖能力制备饲养层细胞;在饲养层细胞上增殖培养SF1-G细胞;染色体G显带分析法检测SF1-G细胞核型,SF1-G细胞碱性磷酸酶染色和RT-PCR检测Oct4、Nanog基因表达。 结果与结论：从孕鼠胚胎有效分离到小鼠胚胎成纤维细胞,以3~5代细胞制备的饲养层细胞能够支持胚胎干细胞SF1-G呈边界清晰的克隆样生长。染色体核型检测 SF1-G保持正常核型,碱性磷酸酶、表面标志物检测均呈阳性。实验建立了有效的小鼠胚胎成纤维细胞分离培养体系,并制备供胚胎干细胞进行增殖培养饲养层细胞体系,能够在实验室对 SF1-G细胞保持正常未分化状态培养。     

小鼠囊胚在胚胎成纤维细胞饲养层上向胚胎干细胞的生长发育

背景：到目前为止已建立了数百个小鼠胚胎干细胞系,一般情况下实验室培养的胚胎干细胞有3个细胞来源,即胚泡内的内细胞群、胚胎生殖嵴的原始生殖细胞和应用克隆技术制造人体胚胎并提取干细胞。 目的：尝试用自制的小鼠胚胎成纤维细胞饲养层分离培养小鼠胚胎干细胞。 设计、时间及地点：细胞学体外观察,于2005-12/2007-09在辽宁医学院完成。 材料：妊娠14.5 d的孕鼠40只,由辽宁医学院实验动物中心提供。 方法：无菌条件下剪开孕鼠子宫壁,取出胚胎,去除头、尾、内脏和四肢后采用胰蛋白酶消化法分离培养小鼠胚胎成纤维细胞,经丝裂霉素C处理3.5 h后接种于6孔板中,细胞贴壁后即为成纤维细胞饲养层。收集3.5 d的小鼠囊胚,在显微镜下将囊胚置于上述6孔板的中央,五六天后取隆起生长的内细胞团块,分离后再培养。 主要观察指标：成纤维细胞饲养层的制备情况,胚胎干细胞的生长状态、碱性磷酸酶染色结果及分化趋势。 结果：光镜下小鼠胚胎成纤维细胞呈不规则形,生长较快,传代比例为1∶4,经丝裂霉素C处理后细胞贴壁较慢,失去分裂增殖能力。小鼠囊胚孵出透明带的时间为24~72 h,从胞膜中孵出约为1 d,3~5 d后可形成胚胎干细胞集落,7 d后集落呈“鸟巢”状。组织化学染色后可见细胞内有大量的蓝紫色颗粒沉积,连续培养20 d,期间不换培养液,可见胚胎干细胞团分化为亮度较小、界限清楚的单核细胞。 结论：小鼠囊胚在胚胎成纤维细胞饲养层上可发育成胚胎干细胞,并能进行传代。     

人胚胎干细胞饲养层的制备及生物学活性

背景：建立一种既可以大量制备,又能保存并保持较高活性的饲养层是胚胎干细胞培养研究不可缺少的环节。 目的：体外分离培养、冻存复苏ICR小鼠胚胎成纤维细胞,观察其生物学特性。 方法：取ICR小鼠13.5 d胚胎,用胰蛋白酶分步消化法分离培养小鼠成纤维细胞,对冻存复苏后的小鼠胚胎成纤维细胞形态、生长曲线、贴壁率、细胞化学染色及支持人胚胎干细胞生长特性等进行观察。 结果与结论：复苏后的小鼠胚胎成纤维细胞在体外传代30 min时80%以上细胞贴壁,生长曲线显示细胞增殖活跃,细胞化学染色AKP、PAS、POX阴性,能长期支持人胚胎干细胞传代生长。提示此方法所获得的小鼠胚胎成纤维细胞复苏后有较高的生物学活性,可为人胚胎干细胞扩增提供稳定、优质的饲养层细胞。     

染色体16三体人胚胎干细胞系的建立

背景：研究显示部分人胚胎干细胞系在建系或体外培养过程中出现染色体异常的现象,建立染色体异常的人胚胎干细胞系,可分析染色体对人胚胎干细胞特性的影响。 目的：拟建立染色体异常的人胚胎干细胞系。 设计、时间及地点：细胞学体内外观察,于2006-10/2008-02在南京大学医学院附属鼓楼医院生殖医学中心完成。 材料：冷冻人胚胎由南京大学医学院附属鼓楼医院生殖医学中心提供,4周龄NOD-scid鼠1只及ICR胎鼠成纤维细胞由南京大学医学院附属鼓楼医院实验动物中心提供。 方法：将人冷冻胚胎解冻后,置于囊胚培养基中微滴培养,胚胎发育至扩张囊胚期时分离囊胚中的内细胞团,以ICR胎鼠成纤维细胞作为饲养层,机械法传代,建立的人胚胎干细胞系命名为NJGLChES2。 主要观察指标：对10代以后的细胞进行核型分析,选择核型异常的人胚胎干细胞系鉴定其碱性磷酸酶和特异性标记物的表达,通过体外类胚体形成实验及体内畸胎瘤成瘤实验观察其分化能力。 结果：NJGLChES2人胚胎干细胞系核型分析结果呈16号染色体三体（47,XX,+16）,呈人胚胎干细胞克隆样生长,碱性磷酸酶和胚胎特异性标记物OCT-4,SSEA-3,SSEA-4,TRA-1-60,TRA-1-81的表达均为阳性。体外悬浮培养的NJGLChES2人胚胎干细胞可形成囊状拟胚体,体内接种至NOD-scid鼠腹股沟皮下后在接种部位可形成畸胎瘤,肿瘤组织含有来源于鳞状上皮、横纹肌和呼吸道黏膜上皮3个胚层的多种细胞类型。 结论：成功建立16号染色体三体人胚胎干细胞系NJGLChES2,可长期稳定增殖并保持未分化状态,且在体内外具有多向分化潜能。     

人胚胎干细胞的保存方法*☆

目的：胚胎干细胞经传代长期培养后会导致核型出现异常、未分化细胞的克隆数减少，因此经低温保存后复苏的胚胎干细胞必须要保持其未分化状态及生物学特性。实验拟比较程序降温法、改良慢速冻存法及传统慢速冻存法对人胚胎干细胞冷冻保存的效率，以及解冻后细胞生长与分化的状态。 方法：实验于2006-07/2007-04在解放军军事医学科学院野战输血研究所完成。①材料：清洁级孕13.5 d的ICR小鼠由军事医学科学院动物中心提供，用于制备鼠成纤维细胞饲养层，实验过程中对动物的处置符合动物伦理学标准。人胚胎干细胞系PKU由北京大学第三医院生殖中心建立并提供；kryo-550-16程序降温仪为英国planner公司产品，由液氮压力泵、液氮罐、层流冷冻箱、温度传感器组成。 ②实验方法：将人胚胎干细胞系PKU接种在胚胎鼠成纤维细胞饲养层上，胶原酶Ⅳ消化传代，分3组冷冻保存人胚胎干细胞。程序降温法：用吸管将消化后人胚胎干细胞吹成若干团块，取65个团块移入配制的冻存液中，装入麦管进行三段式降温，即22 ℃~-7 ℃，每分钟降温2.5 ℃→-7 ℃置核后停留5 min→-7 ℃~-30 ℃，每分钟降温0.3 ℃→-30 ℃~-150 ℃，每分钟降温10 ℃。降至-150 ℃时置液氮中保存。改良慢速冻存法：A管含人胚胎干细胞培养基和血清替代品，B管含人胚胎干细胞培养基和二甲亚砜，将60个团块置入A管，再将B管液体移入A管，混匀后-70 ℃过夜，第2天移入液氮中保存。传统慢速冻存法：将60个团块直接放入添加二甲亚砜的人胚胎干细胞培养基中混匀，分装入冻存管，-4 ℃放置1 h，-70 ℃过夜，第2天移入液氮长期保存。③实验评估：解冻后，将保持完整形态且细胞未散离的人胚胎干细胞团块回收，比较3组细胞复苏率、复制生长状态、克隆分化程度。鉴定程序降温组人胚胎干细胞的生物学特性。 结果：①复苏率：程序降温组、改良慢速冻存组、传统慢速冻存组的细胞复苏率分别为78.5%、56.7%和23.3%，组间比较差异有显著性意义（x2=6.81~13.89，P < 0.01）。②复制生长与克隆分化程度：解冻后第7天与传统慢速冻存组比较，程序降温组及改良慢速冻存组细胞克隆均明显增大（t=7.36，P < 0.05；t=6.89，P < 0.05），且解冻后克隆不易分化（x2=20.47，P < 0.01；x2=9.69，P < 0.01）。③生物学特性鉴定：程序降温组解冻后第10代人胚胎干细胞染色体核型正常，人胚胎干细胞特异性表面抗原SSEA-4及TRI-1-81表达呈阳性，RT-PCR可检测到nanog基因表达，SSEA-4及OCT-4阳性表达率分别为83.44%、89.38%。 结论：①程序降温法是冷冻保存人胚胎干细胞的有效方法，解冻后的干细胞在继续培养过程中仍可保持其正常核型和生物学特性。②在不具备程序降温仪的条件下，采用改良慢速冻存法保存胚胎干细胞也是可行的。     

利用冷冻胚胎建立人类胚胎干细胞系

背景：目前人胚胎干细胞建系的技术路线主要有囊胚法、核移植法和胚胎单卵裂球法,但由于破坏胚胎,涉及诸多伦理问题。 目的：探讨利用冷冻胚胎建立人类胚胎干细胞系的可行性。 设计、时间及地点：细胞学体内外实验,于2005-01/2006-08在沈阳市妇婴医院生殖中心完成。 材料：妊娠13.5 d的ICR鼠20只用于制备小鼠胚胎成纤维细胞饲养层,10周龄SICD鼠2只用于人胚胎干细胞体内分化实验。行IVF/ICSI助孕患者自愿捐献的冷冻胚胎,由沈阳市妇婴医院生殖中心提供。 方法：复苏冷冻的胚胎,采用序贯培养法进行囊胚培养,用免疫外科方法去除滋养细胞,将得到的胚胎内细胞团接种于丝裂霉素C灭活的小鼠胚胎成纤维细胞上培养并传代。 主要观察指标：取不同代次的培养细胞,分别进行生长特性、碱性磷酸酶染色、转录因子OCT-4、阶段特异性胚胎抗原SSEA-4、SSEA-1、肿瘤排斥抗原TRA-1-60、TAR-1-81、核型及体内分化全能性鉴定。 结果：20个解冻卵裂期胚胎,获得9个囊胚,分离完整的内细胞团共7个,从7个内细胞团培养出2个人胚胎干细胞系,其中一个细胞系连续培养76代(20个月)。所培养的细胞具有人胚胎干细胞的共同生物学特性,即细胞呈扁平或圆形,可见1~3个核仁;碱性磷酸酶以及SSEA-3,SSEA-4,TRA-1-81,TRA-1-60,OCT-4均呈阳性表达,而SSEA-1呈阴性;核型正常,为46,XX核型;将细胞注射入SCID鼠皮下形成肿瘤,病理切片显示为成熟畸胎瘤;短串联重复分型结果显示所形成的畸胎瘤与人胚胎干细胞为相同的遗传背景。 结论：实施体外受精-胚胎移植的夫妇怀孕后,多余的冷冻保存胚胎所分离培养的细胞具备人胚胎干细胞的所有特性,是建立人胚胎干细胞系很好的材料来源。     

小鼠胰腺干细胞饲养层条件下的连续传代培养

背景：胰腺干细胞具有分裂与高度分化潜能的特性,可以在体外进行成功分离和培养,但体外如何对其进行有效扩增是亟待解决的问题。 目的：在胎鼠成纤维细胞饲养层条件下体外传代培养小鼠胰腺干细胞。 设计、时间及地点：细胞学体外观察,于2007-07/2008-01在广西中医学院基础医学院细胞无菌培养室完成。 材料：SPF级新生昆明小鼠20只,孕14 d昆明小鼠多只,均购自广西中医学院实验动物中心。 方法：取SPF级新生昆明小鼠的胰腺组织,Ⅴ型胶原酶消化,未消化完全的组织块自然沉降后,收集上层的含细胞离散液,离心弃上清,加入含角质细胞生长因子、碱性成纤维细胞生长因子的无血清低糖DMEM培养基,在经多聚赖氨酸溶液处理的24孔板中培养。取孕14 d昆明小鼠,剖腹取胎鼠,去除头部及内脏,将躯干及四肢采用组织块胰蛋白酶消化法分离培养成纤维细胞,调整密度为5×108 L-1接种于24孔板中,传至第3代经丝裂霉素适当处理制备饲养层细胞。取原代培养5 d的胰腺干细胞,按30个/cm2密度种入铺有饲养层细胞的孔板中,当胰腺干细胞铺满小孔底部面积的80%时继续传代。 主要观察指标：倒置显微镜下观察细胞形态变化,原代培养48 h对细胞进行碱性磷酸酶染色,通过免疫组织化学染色鉴定胰腺干细胞特异分子标志物巢蛋白的表达。分别于传代后2,3,4,5 d检测碱性磷酸酶、巢蛋白和胰十二指肠同源盒基因1的表达。 结果：原代培养的来源于胰腺组织的细胞中,可见一些大、圆、单个核的细胞,胞浆折光性强,核浆比例大,呈附壁生长,碱性磷酸酶染色呈阳性,表达胰腺干细胞特异性分子标志巢蛋白,且具有活跃的分裂增殖能力。在小鼠胚胎成纤维细胞饲养层条件下对胰腺干细胞进行体外传代培养,可连续传至第3代,各代胰腺干细胞仍保持大、圆、单个核、核浆比例大及增殖能力强等特性,传代后各时间点碱性磷酸酶、巢蛋白染色均呈阳性,胰十二指肠同源盒基因1蛋白染色呈阴性反应,可保持未分化状态。 结论：以小鼠胚胎成纤维细胞作为饲养层,经丝裂霉素C处理后可分泌供胰腺干细胞生长所需的因子,并抑制胰腺干细胞的自主分化,体外连续传至第3代仍能够保持较好的生长特性、高度增殖能力及未分化状态。     

高效制备昆明鼠胚胎成纤维细胞饲养层

背景：小鼠胚胎成纤维细胞作为饲养层是胚胎干细胞培养最常用的方法,能有效抑制胚胎干细胞分化并促进其增殖,但其制备过程繁琐,工作量大,准备周期长。 目的：探索建立小鼠胚胎成纤维细胞饲养层简单、高效的培养体系。 方法：取13.5 d胎龄胎鼠用改良组织块法及简化酶消化法分离培养原代成纤维细胞,倒置显微镜下观察不同方法培养的原代和传代鼠胚胎成纤维细胞的生长形态、结构及细胞数量变化。收集鼠胚胎成纤维细胞进行冻存,复苏后细胞经不同浓度作用时间的丝裂霉素C处理,制备饲养层。 结果与结论：两种简化方法培养的原代鼠胚胎成纤维细胞生长状态良好,得到高效优质足量细胞,操作过程简单,省去了多次消化、离心、细胞计数等繁琐操作,均适宜于鼠胚胎成纤维细胞的原代培养。简化复苏法复苏后的细胞,按其生长汇合情况,以丝裂霉素C 10 mg/L作用1.5~2.0 h或1 mg/L培养过夜,省时并可获得细胞生长状态最佳的饲养层。     

小鼠胚胎成纤维细胞成熟化过程中肿瘤坏死因子α的作用

背景：近年的研究表明,肿瘤坏死因子α对不同组织成纤维细胞的作用具有组织特异性及浓度依赖性。 目的：观察肿瘤坏死因子α及其信号传导途径中特异性激酶抑制剂对小鼠胚胎成纤维细胞成熟化所起的作用。 方法：体外培养小鼠胚胎成纤维细胞,将细胞分为3组：第1组用含体积分数2%血清的DMEM高糖培养基培养作为空白对照组;第2组用含100 μg/L肿瘤坏死因子α的培养基培养;第3组先加入质量浓度为50 μg/L的Anti-TNFRSF1B作用1 h后,倒出培养基再加入含有肿瘤坏死因子α的培养基继续培养。采用RT-PCR 法测定各组Ⅰ型胶原蛋白和基质金属蛋白酶3 mRNA 表达、Western Blot法测定各组Ⅰ型胶原蛋白和基质金属蛋白酶3蛋白表达。 结果与结论：小鼠胚胎成纤维细胞在一定质量浓度肿瘤坏死因子α作用下,其信号传导途径特异性激酶发生磷酸化或蛋白被激活,信号通路被激活,促进基质金属蛋白酶3的活化,明显降低Ⅰ型胶原的表达。加入其信号传导途径的抑制剂Anti-TNFRSF1B后,肿瘤坏死因子α的效应得到了一定的抑制,但并未完全消除,这更进一步证明肿瘤坏死因子α对小鼠胚胎成纤维细胞活化的作用。     

Vascularization of the human embryonic optic nerve

Vascularization was examined in perfusion-fixed optic nerves from human embryos aged from 8 to 18 weeks post-conception. The volume density of blood vessels increased from 0.7% at 8 weeks to 24% at 18 weeks; the surface area of blood vessels increased from 2.1 mm2/mm3 at 8 weeks to 49.9 mm2/mm3 at 18 weeks. At all ages endothelial cells were joined by zonulae occludentes. Capillary basement membranes were present at all ages and blood vessels not lying in developing fibrous septa were invested with a complete glial sheath from 8 weeks of age. Only extremely rarely were parts of small capillary walls not covered by glial processes. Arterioles were absent from the optic nerves until 18 weeks post-conception. At first vascularization was most obvious in the central part of the nerve but there was no evidence for the presence of a central artery of the optic nerve. There did not appear to be a direct correlation between the degree of vascularization and increase in glial or axonal number.     

The antimitotic effect of bromocriptine on human fibroblasts

Summary The effect of bromocriptine on tritiated thymidine incorporation into nuclei of human fibroblasts has been investigated. A dose-dependent decrease of the labelling index has been found. This observation suggests that the antimitotic action of bromocriptine is a more general phenomenon not restricted to the adenohypophysial cells.This paper was supported by the Polish Academy of Sciences, grant No 10.4.04.5.     

Developmental neurotoxicity screening using human embryonic stem cells

Research in the area of stem cell biology and regenerative medicine, along with neuroscience, will further our understanding of drug-induced death of neurons during their development. With the development of an in vitro model of stem cell-derived human neural cell lines investigators can, under control conditions and during intense neuronal growth, examine molecular mechanisms of various drugs and conditions on early developmental neuroapoptosis in humans. If the use of this model will lead to fewer risks, or identification of drugs and anesthetics that are less likely to cause the death of neurons, this approach will be a major stride toward assuring the safety of drugs during the brain development. The ultimate goal would be not only to find the trigger for the catastrophic chain of events, but also to prevent neuronal cell death itself.     

Induced neuronal differentiation of human embryonic stem cells

Human embryonic stem (ES) cells are pluripotent cells capable of forming differentiated embryoid bodies (EBs) in culture. We examined the ability of growth factors under controlled conditions to increase the number of human ES cell-derived neurons. Retinoic acid (RA) and nerve growth factor (betaNGF) were found to be potent enhancers of neuronal differentiation, eliciting extensive outgrowth of processes and the expression of neuron-specific molecules. Our findings show that human ES cells have great potential to become an unlimited cell source for neurons in culture. These cells may then be used in transplantation therapies for neural pathologies.     

Transplantation of human embryonic retina to adult rat retina

Human embryonic retinas (postconceptional age 3-10 weeks) with or without retinal pigment epithelium were grafted to the retina of immuno-suppressed adult rat hosts. The development of the xenografts was followed up to 37 weeks of total age by histology and by immunohistochemistry for S-antigen. The donor tissue became rearranged in folded sheets with rosettes. The grafts developed approximately according to their intrinsic timetable, but with a developmental delay in the later stages. Occasionally, the grafts were well fused with the host retina. At 13 weeks of total age, the grafts contained areas of inner plexiform layer with presumptive ganglion cells, one neuroblastic layer, and cone precursor cells around rosettes. At 19 weeks, an outer plexiform layer and inner segments of the cones started to form. At 20 weeks, the first immunoreactivity for S-antigen was observed in photoreceptor precursors. Cone inner segments were clearly distinguishable at 28 weeks, and more S-antigen-positive rods were seen. At 31 weeks, rods were more differentiated, showing S-antigen-positive inner and outer segments. An inner limiting membrane with an apparent ganglion cell layer was only seen in one cograft of retina and retinal pigment epithelium at 37 weeks, indicating an important role of retinal pigment epithelium for graft differentiation. This study shows that human embryonic retina can be grafted to immuno-suppressed adult rat retina with long-term survival. A high degree of maturation can be obtained in the grafted tissue comparable to the layering of newborn human retina. It appears that most cell types develop. This model opens up possibilities for studying human retinal development with the goal of reaching a treatment for human degenerative retinal disorders.     

Myelin basic protein immunoreactivity in the human embryonic CNS

Myelin basic protein (MBP) is a major myelin constituent produced by oligodendrocytes in the central nervous system (CNS). Expression of MBP was considered to be a marker for oligodendrocyte differentiation and myelination in the developing CNS. In this study, expression of myelin basic protein (MBP) and its messenger RNA (mRNA) was examined in human embryos and fetuses ranging in age from 5 to 20 gestational weeks (g.w.). We were able to demonstrate that MBP antibody labels cells in both human nervous and non-nervous tissues beginning from early embryonic life (5–6 g.w.). MBP positive (MBP+) cells were rounded, with either no cell processes or only 1–2 short processes, and were located in caudal regions of the CNS. MBP+ cells were also observed in the non-nervous tissue, such as leptomeninges, choroid plexus, and connective tissues. A number of MBP+ cells in nervous and non-nervous tissues were morphologically similar to macrophages and showed a positive reaction to macrophage–microglia markers: lectin (RCA-1) and the monoclonal antibody (EBM-11) to human macrophage antigen CD68, whereas they were negative for neuronal, astroglial, or marker for oligodendrocyte progenitors. At the same embryonic age, 5 g.w. and onward, the MBP mRNA was observed in the CNS by in situ hybridization. The results of this study show that MBP immune reaction is spread in a large area of the CNS prior to myelin appearance. In addition, for the first time it has been demonstrated that the same population of cells could be labelled with both MBP and macrophage markers. These results indicate that MBP, or MBP-related proteins, could represent a link between the immune and nervous system during early development. Thus, besides the well established role in myelination, these proteins might have an additional and still unknown function in development.     

Adhesive interactions between normal and dystrophic human skin fibroblasts

The adhesive properties of skin fibroblasts from patients with Duchenne muscular dystrophy (DMD) were studied by analysing cell aggregate formation in suspensions consisting of normal and DMD fibroblasts. By the use of aggregation kinetics and fluorescent labelling, the genotypic composition of aggregates in mixed-cell suspensions could be visualised. The distribution of normal and DMD cells within these aggregates could then be compared to theoretical binomial distributions which assume no difference in the specific adhesiveness between the two genotypes. Analysis of the 3- and 4-cell aggregates which were produced by co-aggregating normal and DMD cells demonstrate that there is no qualitative (specific) difference in the adhesiveness between normal and DMD fibroblasts. However, quantitative changes in the cell-cell adhesion of DMD fibroblasts may be present, and this is supported by the relatively small proportion of intermediate size heterotypic aggregates which were formed in mixed-genotype cell suspensions. In such mixtures, fewer aggregates consisting of 5 or more cells were formed compared to fibroblast suspensions derived from pairs of normal individuals. Furthermore, cell suspensions from pairs of DMD patients produced even less greater than or equal to 5-cell aggregates than were found in the mixed-genotype experiments. These findings are considered in relation to previous reports of abnormal cell adhesiveness and other adhesion-related mechanisms in DMD cells.