胚龄及分离方法对小鼠胚胎生殖细胞扩增效率的影响

目的:应用原始生殖细胞进行全能干细胞的研究具有与胚胎干细胞同样广阔的前景,尤其适合于难以从囊胚内细胞团中分离培养胚胎干细胞的动物.但胚胎生殖细胞体外培养条件一直是制约这方面发展的瓶颈.实验设计了体外有效扩增小鼠原始生殖细胞的方法,拟搭建稳定高效的原始生殖细胞培养平台.方法:实验于2006-10/2007-08在重庆医科大学组织胚胎学教研室重庆市生物化学分子药理学重点实验室完成.①实验材料:清洁级昆明孕鼠由重庆医科大学动物实验中心提供,见阴栓计为0.5 d胚龄,实验过程中对动物处置符合动物伦理学标准.②实验方法:取胚龄8.5 d胎鼠尾端尿囊及周围组织, 取胚龄9.5～10.5 d胎鼠后肠及周围组织,取胚龄11.5 d,12.5 d胎鼠生殖嵴及周围组织,分别经0.25%胰酶-0.02?TA消化并接种于0.1%明胶包被的培养皿中.比较不同妊娠时间点取材对原代、F1代胚胎生殖细胞克隆形成的影响.采用SSEA-1免疫组织化学法计数细胞阳性率,计数胚胎生殖细胞克隆联合MTT法比较胚龄11.5 d,12.5 d两个时间点原始生殖细胞的增殖能力.比较上述两种取材培养方法对胚龄11.5 d,12.5 d原始生殖细胞扩增的影响.采用碱性磷酸酶染色、免疫组化检测SSEA-1、免疫荧光检测Nanog,体外分化实验鉴定分化能力.结果:①胚龄11.5 d,12.5 d胎鼠原代和F1代集落形成率较胚龄8.5～10.5 d高,扩增效率显著提高(P < 0.01).②免疫组织化学法检测分离的胚龄11.5 d,12.5 d原始生殖细胞 SSEA-1阳性率差异不显著 (P > 0.05).原代第3天克隆计数显示,胚龄11.5 d胎鼠高于12.5胚龄胎鼠 (P < 0.01),MTT数据显示11.5胚龄组稍高于12.5胚龄组.③两种方法对胚龄11.5 d,12.5 d胎鼠胚胎生殖细胞集落形成无显著性差异(P > 0.05),但生长方式有所不同.④克隆胚胎生殖细胞呈典型的胚胎干细胞样集落生长,能稳定传代;碱性磷酸酶、SSEA-1、Nanog表达强阳性;体外能分化为囊状类胚体.结论:胚龄11.5 d和12.5 d胎鼠,尤其是胚龄11.5 d胎鼠扩增原始生殖细胞效率较高,在这两个时间点运用与周围组织共培养法和生殖嵴分离培养法均适宜.     

胚胎干细胞梗死区中心和周边移植治疗急性心肌梗死

背景:现有治疗手段不足以补充梗死心肌,研究表明干细胞移植有可能促使心肌和血管再生,改善心功能和预后.目的:观察急性心肌梗死区中心和周边移植胚胎干细胞后心肌组织形态学及血液动力学的变化.设计、时间及地点:随机对照动物观察,于2007-03/2008-10在中南大学湘雅医学院人体解剖学与神经生物学系神经生物学实验室完成.材料:SPF级Wistar大鼠40只,随机分为4组:正常对照组、梗死模型组、中心移植组、周边移植组,10只/组.胚胎干细胞-D3株(embryonic stem cells-D3,ES-D3)、布法罗大鼠肝细胞均由中国科学院上海细胞所提供.方法:ES-D3细胞复苏后,以(2.0～5.0)× 107L-1种植于培养瓶中,加入含布法罗大鼠肝细胞的条件培养基体外培养分化.除正常对照组外,余3组结扎冠状动脉左前降支建立急性心肌梗死模型.造模后1周接受细胞移植,ES-D3细胞于移植前1 d进行BrdU标记,以胚胎干细胞培养基调整密度至1×109L-1.中心移植组在梗死区选3个点,每点注入10 μL细胞悬液(含104个细胞)至心室壁内;周边移植组在梗死区周边选3个点同法注入等量细胞悬液.主要观察指标:免疫组化及血流动力学指标检测结果.结果:布法罗大鼠肝细胞条件培养基体外培养的ES-D3细胞,呈相对规则的巢状集落样生长,分化8d即可见部分拟胚体出现自发的节律性收缩活动,心肌肌钙蛋白T免疫染色呈阳性,电镜下可见肌管、肌纤维等肌性结构,证实已分化为心肌细胞.周边移植组BrdU免疫荧光染色呈阳性,而中心移植组呈阴性,进一步对BrdU免疫荧光染色阳性细胞行双抗染色,可见心肌肌钙蛋白T呈阳性表达.移植后4周与正常对照组比较,梗死模型组左室收缩、dp/dtmax均减小(P＜0.01),左室舒张末期压上升(P＜0.01),左室质量、左室质量指数均升高(P＜0.01).与梗死模型组比较,中心移植组各项血流动力学指标无明显变化(P＞0.05);周边移植组左室收缩压、±dp/dtmax均显著升高(P＜0.01),左室舒张末期压显著减小(P＜0.01),左室质量、左室质量指数,梗死面积均显著减小(P＜0.01).结论:急性心肌梗死后于梗死周边区移植胚胎干细胞可以阻止心室重构、减少瘢痕面积、改善心功能.     

胚胎干细胞与胚胎生殖细胞的生物学特性及应用前景

目的:分析胚胎干细胞和胚胎生殖细胞的生物学特性、体外培养条件、周围微环境对其增殖分化的影响,了解胚胎干细胞和胚胎生殖细胞的关系和应用前景。方法:应用计算机检索万方数据库2000/2007有关生殖细胞、胚胎干细胞、胚胎生殖细胞的相关研究文章,检索词:生殖细胞,胚胎干细胞,胚胎生殖细胞,并限定文章语言种类为中文;同时应用计算机检索PUBMED2000/2006相关文章,检索词:Germ Cells,Primordial germ cells,Embryonic stem cells,Embryonic Germ Cells,限定文章语言种类为“English”。对资料进行初审,纳入标准为有关生殖细胞、胚胎干细胞、胚胎生殖细胞的生物学特性、体外培养及生长抑制因子的作用等相关文章,并查找全文。主要选择基础研究类文章,无论有无对照组均纳入。结果:共检索到相关文章59篇,排除比较陈旧的文章,最后纳入38篇进行总结分析。胚胎干细胞与胚胎生殖细胞分别从附置前早期胚胎内细胞团和早期胎儿生殖嵴原始生殖细胞分离克隆出来,均具有自我更新、无限增殖能力及多向分化潜能,在体外培养条件下可保持稳定的二倍体核型,诱导分化后可形成3种胚胎生殖层。饲养层细胞是人胚胎生殖细胞体外培养的必要条件,常用饲养层细胞有鼠STO细胞系、鼠胚胎成纤维细胞,体外生长所需主要细胞因子包括干细胞生长因子、碱性成纤维细胞生长因子和白血病抑制因子,然而只要在培养基中加入鼠成纤维细胞的上清液和碱性成纤维细胞生长因子,胚胎干细胞可在无饲养层的条件下进行体外培养。结论:胚胎干细胞和胚胎生殖细胞具有相似的增殖特性,一定条件下可以分化为包括生殖细胞在内的所有功能细胞,并可相互转变,在胚胎发育、基因治疗、药物筛选、新药开发、生殖医学及人类疾病的移植治疗中具有广泛的应用前景。     

胎儿骨髓源性胚胎后亚全能干细胞分离培养及向肝细胞的诱导分化

背景:目前研究认为在胚胎发育后的多种组织中存在一类干细胞群体,可分化为不同胚层的组织细胞;但又不同于胚胎干细胞,随着妊娠期间胚胎的发育胚胎干细胞会逐渐失去部分分化潜能,会出现一些特殊表型或分子标记,如CD105,称其为胚胎后亚全能干细胞.目的:根据胚胎后亚全能干细胞表达CD105的特性分离胎儿骨髓源性胚胎后亚全能干细胞,经体内外诱导使其分化为肝细胞样细胞并检测其功能.设计、时间及地点:动物随机分组,细胞分子生物学实验,于2003-03/2005-03在天津市第三中心医院卫生部人工细胞工程技术研究中心完成.材料:取22周龄左右胎儿股骨和胫骨骨髓分离出胚胎后亚全能干细胞.以雌性成年SCID鼠作为干细胞移植的受体.CD105免疫磁珠为德国Miltenyi Biotec产品.鼠抗人白蛋白抗体为美国Sigma产品.碱性成纤维细胞生长因子、肝细胞生长因子为英国PEPROTECH产品.方法:利用密度梯度离心结合免疫磁珠方法分离胎儿骨髓CD105(+)胚胎后亚全能干细胞,体外培养,用含30 μg/L肝细胞生长因20 μg/L碱性成纤维细胞生长因子的诱导培养基将其向肝细胞样细胞诱导分化.将24只SCID鼠随机分为干细胞治疗组和对照组,每组12只,均按800 mg/kg的剂量向腹腔内注射D-氨基半乳糖制备肝损伤模型.造模次日,干细胞移植组鼠在肝原位输注106左右CD105(+)细胞,对照组分别输注106左右的CD105(-)细胞或同等体积的培养液.主要观察指标:于干细胞移植后2,7d,1,3个月对肝脏组织行免疫组化检测人源白蛋白表达.结果:免疫磁珠筛选后的细胞免疫细胞化学检测CD105呈弱阳性表达:细胞在对数生长期的倍增时间为30 h左右:约传10代后进入衰退期.SCID鼠移植胚胎后亚全能干细胞3个月后在小鼠肝脏中可见有点状或小灶状的人白蛋白表达,对照组未见表达.结论:来源于胎儿骨髓的胚胎后亚全能干细胞可以在肝脏微环境下转化为肝细胞样细胞.     

黄芪注射液促进脐血干细胞向肝细胞分化 具有增强移植干细胞治疗大鼠肝衰竭的效果

背景:在脐血干细胞移植治疗肝功能衰竭研究中,文献报道黄芪制剂可刺激造血干/祖细胞的增殖.目的:观察黄芪注射液在体内外促进脐血干细胞向肝细胞的分化,以及增强脐血干细胞移植治疗大鼠肝衰竭的效果.方法:取传至三四代的人脐血干细胞,药物筛选实验设立4组,分别加入0,40,200,400 mg/L黄芪,筛选适宜脐血干细胞生长的黄芪浓度;干细胞分化实验设立2组,分别加入肝细胞生长因子10 μg/L、肝细胞生长因子10 μg/L+黄芪200 mg/L.采用腹腔内注射D-氨基半乳糖法制备大鼠肝衰竭模型,建模48 h后仍存活的大鼠随机分为6组:模型对照组、黄芪组、鼠外周血单个核细胞组、联合组、联合+环磷酰胺组、联合+地塞米松组.RT-PCR法检测大鼠肝脏组织甲胎蛋白及白蛋白mRNA的表达,观察相关肝功能指标的变化.结果与结论:不同质量浓度的黄芪制剂对人脐血干细胞生长影响不同,200 mg/L黄芪最适宜细胞生长和增殖.与单纯加入肝细胞生长因子的人脐血干细胞比较,另加入200 mg/L黄芪的人脐血干细胞白蛋白免疫组化染色阳性细胞数明显增加(P < 0.05).随干预时间的延长,联合组、联合+环磷酰胺组、联合+地塞米松组肝脏组织白蛋白mRNA的表达均强于鼠外周血单个核细胞组;而甲胎蛋白mRNA的表达在早期均强于鼠外周血单个核细胞组,在后期则表达消失.干预7 d后,联合组、联合+环磷酰胺组、联合+地塞米松组的丙氨酸氨基转移酶、天门冬氨酸氨基转移酶及总胆红素下降幅度均明显大于模型对照组、黄芪组、鼠外周血单个核细胞组(P < 0.05),而此3组间各项指标的变化无明显差异(P > 0.05).提示200 mg/L黄芪在体内及体外均可以促进人脐血干细胞生长并分化为肝细胞,减轻肝脏损害,增强脐血干细胞移植治疗肝衰竭的效果.     

上皮型钙粘蛋白在小鼠胚胎干细胞体外分化中动态表达及与细胞黏附状态关系

背景:体内胚胎期,上皮型钙粘蛋白对肝脏组织的发育起到决定作用,探讨其在胚胎干细胞分化中的动态表达对于肝脏组织的体外发育可行性具有重要意义.目的:观察上皮型钙粘蛋白在小鼠胚胎干细胞体外分化过程中的动态表达,及其与细胞间黏附状态的关系.设计、时间及地点:细胞学体外观察,于2007-12/2098-12在中山大学附属第一医院外科实验室完成.材料:BALB/c系小鼠胚胎干细胞由中山大学眼科中心黄冰教授建系和保存.清洁级BALB/c系孕13 d小鼠20只,由中山大学实验动物中心提供.方法:BALB/c系小鼠胚胎干细胞克隆经胰酶消化后,利用含胎牛血清、2-巯基乙醇、HEPES、青霉素、链霉素的DMEM培养基悬浮培养,使其自然发育5 d形成拟胚体,第6天转至培养板使其贴壁生长.取BALB/c系孕13 d小鼠,取其胎鼠肝脏组织制备胎肝细胞及冰冻切片,作为对照组.主要观察指标:按胚胎干细胞初分化、拟胚体形成、细胞分化群落形成等阶段,于细胞分化第1,5,9,13,17天利用RT-PCR和免疫细胞化学法检测上皮型钙粘蛋白的表达,观察其表达水平与细胞黏附状态的关系.结果:RT-PCR检测结果显示,在胚胎干细胞自然分化系统中,上皮型钙粘蛋白mRNA于分化第1天未表达,在第5天拟胚体形成后表达最强,其后表达能力逐渐降低,至17 d时不再表达,作为对照的BALB/c系小鼠胎肝细胞表达较强的上皮型钙粘蛋白mRNA.免疫细胞化学检测结果亦体现相同规律.胚胎干细胞在形态学上由单细胞发育为致密的包含3胚层结构的拟胚体,再继续分化为松散的细胞群落.结论:上皮型钙粘蛋白在胚胎干细胞体外培养系统中的表达水平与分化细胞间黏附状态变化呈一定的相关性,其在体外环境中丧失表达可能是分化细胞不能组织化的一个重要原因.     

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降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_人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.     

大鼠骨髓间充质干细胞体外诱导为肝细胞样细胞

背景:目前体外诱导骨髓间充质干细胞分化为肝细胞样细胞的研究主要集中在不同诱导因子的诱导作用,而微环境的诱导作用研究较少.目的:观察肝细胞生长因子、胎肝细胞对骨髓间充质干细胞体外诱导分化为肝细胞样细胞的影响.方法:采用密度梯度离心法分离大鼠骨髓间充质干细胞,反复贴壁法纯化扩增骨髓间充质干细胞;采用Ⅰ型胶原酶消化法分离孕3周大鼠胚胎肝脏细胞,差速贴壁法纯化肝脏细胞;阴性对照组骨髓间充质干细胞只加入含体积分数为10%胎牛血清的L-DMEM培养基.诱导组在阴性对照组基础上加入一定浓度肝细胞生长因子或者与胎肝细胞共培养进行诱导分化.结果与结论:诱导组白蛋白、甲胎蛋白水平均高于非诱导组(P < 0.01),诱导组糖原染色阳性,免疫细胞化学染色CK-18阳性,而非诱导组糖原染色、CK-18均阴性.结果显示肝细胞生长因子和胎肝细胞均可在体外诱导大鼠骨髓间充质干细胞分化为具有肝细胞样细胞表型和功能的类肝细胞.     

鸡胚胎干细胞分离方法和培养体系的优化

背景:胚胎干细胞是从动物早期胚胎的内细胞团或原始生殖细胞分离出来的具有发育全能性的一种未分化的无限增殖细胞系。而鸡胚胎干细胞则是从X期鸡胚的胚盘分离而来。目的:优化鸡胚胎干细胞分离方法和离体培养体系。方法:采用滤纸纸环-发环的方法从X期鸡胚分离胚盘细胞,并采用STO细胞作为饲养层和大鼠肝细胞(BRL)条件培养基(CM)+细胞因子作为离体培养体系对分离的胚盘细胞进行培养。结果与结论:滤纸纸环-发环法获得的完整胚盘率为75%～85%,克隆形成率约为50%。BRL-CM+饲养层培养体系,鸡胚胎干细胞可传至7代,而BRL-CM+饲养层+细胞因子培养体系,鸡胚胎干细胞可传至25代。分离到的鸡胚胎干细胞,经碱性磷酸酶染色、SSEA-1染色鉴定,表明鸡胚胎干细胞处于未分化状态。提示,实验不仅优化了鸡胚胎的分离方法,获得完整且杂质少的胚盘,而且进一步优化了鸡胚胎干细胞体外培养体系。     

昆明小鼠胚胎干细胞最佳分离方法及培养液选择

背景:到目前为止已经建立数百个小鼠胚胎干细胞系,昆明小鼠是中国应用最多的实验小鼠,其建系成功报道极少.目的:建立一简单有效的昆明小鼠胚胎干细胞分离培养体系,以提高昆明鼠胚胎干细胞建系成功率.方法:用添加血清替代物或胎牛血清培养液的小鼠胚胎成纤维细胞制备饲养层.昆明小鼠经孕马血清促性腺激素和人绒毛膜促性腺激素促排卵,交配后 3.5 d 冲洗子宫取胚胎,将胚胎接种在饲养层中培养,观察胚胎贴壁、内细胞团集落形成率.4～6 d 后在 0.05%trypsin-0.02%EDTA 消化液中用切割法处理增殖的内细胞团块,再接种到新的饲养层上.倒置显微镜下观察形成的胚胎干细胞样集落形态.结果与结论:妊娠 3.5 d 孕鼠适合胚胎干细胞的分离培养;在 0.05%trypsin-0.02%EDTA 消化液中采用切割法进行内细胞团集落的分离,集落增殖快、分化低;在含胎牛血清培养液中进行干细胞培养较血清替代物培养液中传代次数多,此培养液更适宜进行分离培养昆明鼠胚胎干细胞.