人胚胎干细胞源性间充质干细胞来源的外泌体生物学特性的研究

目的探讨人胚胎干细胞源性间充质干细胞(human embryonic stem cell derived mesenchymal stem cells,hESCMSCs)来源的外泌体的生物学特性。方法将已注册的未分化、人类ESC H9细胞系诱导成间充质干细胞(mesenchymal stem cells,MSCs),通过旋转超滤法从培养基中提取外泌体(exosomes)。流式细胞分析技术鉴定hESC-MSCs表面标志物,对间充质干细胞进行三系分化诱导,利用透射电镜、Izon qNano纳米粒子分析系统观察外泌体的形态和大小,Western blotting鉴定外泌体表面特异性标志物,观察hESC-MSCs-Exo对人微血管内皮细胞(human microvascular endothelial cells,HMEC-1)增殖和迁移的影响。结果成功诱导形成hESC-MSCs,并收集纯化外泌体。诱导后的MSCs CD29、CD73、CD90、CD105、CD146、CD44表达阳性,CD34、CD133、CD45、HLA-DR-PE表达阴性;hESC-MSCs通过诱导完成成骨、成脂和成软骨分化;hESCMSCs-Exo为粒径在40~100nm的囊泡,表达特异性的表面标志物CD9、CD63和CD81;体外促进HMEC-1的增殖和迁移。结论 hESC-MSCs-Exo作为一种生物活性囊泡,能够促进血管内皮细胞的增殖和迁移;hESC-MSCs-Exo来源无限,可为临床组织损伤的修复治疗提供丰富的干细胞外泌体来源。     

Turner综合征羊水干细胞的分离及特征

背景：羊水干细胞的分离培养及生物学特性相关研究取得了明显进展,但未见45,X／46,XX（Turner综合征）羊水细胞建系的报道。目的：建立体外培养人羊水来源干细胞的方法,初步探讨羊水干细胞的生物学特性。方法：孕中期羊膜腔穿刺获得1例染色体核型异常（45,X／46,XX）羊水标本,采用梯度稀释后低密度种植的方法获得羊水干细胞,体外传代培养,倒置显微镜观察细胞的贴壁生长情况,细胞染色体检查确认核型,流式细胞仪检测羊水干细胞特异性表面标志和细胞周期,进行成骨诱导分化及碱性磷酸酶染色和茜素红染色鉴定。结果与结论：羊水干细胞在体外培养体系中增殖迅速,核型为45,X／46,XX,流式细胞仪检测羊水干细胞表达CD29、CD44、CD90和CD105间充质干细胞表面标志,不表达造血干细胞标志CD45和CD34：大部分细胞处于G1期,增殖能力强。羊水干细胞经成骨诱导分化后,碱性磷酸酶染色和茜素红染色阳性。结果可见该实验成功分离获得45,X／46,XX（Turner综合征）羊水干细胞,其增殖能力强,表现间充质干细胞的特性。     

大鼠仔鼠骨髓间充质干细胞体外分离培养与鉴定

目的分离培养骨髓间充质干细胞(mesenchymalstemcells,MSCs)并进行鉴定。方法取周龄大鼠骨髓用percoll分离液分离,DMEM(含20%胎牛血清)培养、传代,碱性磷酸酶和苏丹Ⅳ染色,流式细胞仪测MSCs表面标志CD44和CD45。结果碱性磷酸酶染色和苏丹Ⅳ染色阴性,CD44、CD45表达甚微。结论所分离培养的细胞为未分化的具有较强增殖能力的细胞,可认为是间充质干细胞。     

人脐血间充质干细胞分离、培养及向成骨细胞分化的实验研究

目的探讨脐血间充质干细胞(MSCs)的分离培养及向成骨细胞的分化潜能。方法从足月儿脐血中获得间充质干细胞,体外培养传代,流式细胞检测细胞表面及抗原细胞周期;1.0×10-8mol/L地塞米松,2.0×10-4mol/L抗坏血酸,7.0×10-3mol/Lβ-磷酸甘油的IMDM培养基对MSCs进行诱导向脂肪细胞分化,von-Kossa染色鉴定。结果成功建立了脐血间充质干细胞分离及培养扩增的方法;流式细胞仪检测结果显示,贴壁细胞均表达CD105、CD29和CD44,不表达造血细胞表型CD34、CD45和内皮细胞表型CD31;经脂肪培养液诱导后细胞间可见黑色矿化物沉积阳性。结论脐血间充质干细胞能进行体外分离培养,并能诱导分化为成骨细胞。     

人脐带间充质干细胞体外诱导分化为成纤维细胞

背景：脐带间充质干细胞具有多向分化能力,但其向成纤维细胞分化研究较少。目的：验证人脐带间充质干细胞向成纤维细胞的分化能力。方法：采用贴壁法分离脐带间充质干细胞,流式细胞仪分析其表面抗原。取第3代脐带间充质干细胞进行成脂成骨诱导分化,以碱性成纤维细胞生长因子诱导脐带间充质干细胞向成纤维细胞分化。结果与结论：贴壁法能稳定从脐带中分离出干细胞,脐带间充质干细胞极低表达 CD31、CD45、CD40、HLA-DR,强表达 CD29、CD90、CD44、CD105。脐带间充质干细胞成脂诱导后油红O染色显示胞浆中充满红色的油滴;成骨诱导后茜素红染色可在细胞密集区见红色的钙结节。碱性成纤维细胞生因子诱导后细胞表达Ⅰ型胶原明显高于对照组。提示贴壁法分离脐带间充质干细胞可靠、纯度高,碱性成纤维细胞生长因子可诱导脐带间充质干细胞向成纤维细胞分化。     

人脐带间充质干细胞与肝细胞共培养可分化为肝样细胞

背景：文献报道,从骨髓与脐带中分离获得的间充质干细胞可在体外连续传代培养,仍保持干细胞的特性,并在多种细胞因子的＂鸡尾酒式＂诱导下分化为肝细胞样细胞。目的：进一步验证人脐带间充质干细胞在体外正常人肝细胞共培养体系下是否可分化为肝细胞并探讨其分化方法。方法：采用贴壁法,从脐带中分离培养间充质干细胞,流式细胞仪检测脐带间充质干细胞表面标志。人肝细胞LO2细胞与人脐带间充质干细胞建立共培养体系,不添加外源诱导因子,分别于第7,14,21天,通过RT-PCR法检测肝细胞特异标志物甲胎蛋白、白蛋白、人细胞角蛋白19mRNA的表达,糖原染色进行功能鉴定。结果与结论：从人脐带中可分离得到贴壁生长的间充质干细胞,其中CD29＋细胞比例为96.02%,CD105＋细胞比例为96.6%,CD34-细胞比例为99.65%,CD105＋CD29＋双阳性细胞比例为94.84%。与LO2细胞共培养后第7天仅有甲胎蛋白阳性表达;第14天表达白蛋白、人细胞角蛋白19,第21天时,LO2与人脐带间充质干细胞共培养组未出现甲胎蛋白表达;人细胞角蛋白19和白蛋白的表达比第14天略有增强。共培养21d后,糖原染色呈阳性。结果证实,无需额外添加外源诱导因子,脐带间充质干细胞可在人正常肝细胞共培养的微环境中,向正常肝细胞分化。     

骨髓间充质干细胞体外培养过程中雌雄激素受体的表达

目的：观察骨髓间充质干细胞体外培养中雌激素受体与雄激素受体的表达情况。 方法：实验于2004-03／2005-01在广州中医药大学免疫研究室内完成。从SD大鼠骨髓中分离培养间充质干细胞，流式细胞仪鉴定，免疫细胞化学方法检测雌激素受体与雄激素受体的表达情况。 结果：①流式细胞仪结果显示，各阳性细胞占总细胞数的比例分别为：CD34（0．34％），CD45（0．22％），CD11b（19．40％），CD80（0．44％）．CD86（1．79％）总体表达为阴性，CD29（98．24％），CD44（97．49％），CD166（97．28％）总体表达为阳性，且此结果显示细胞的纯度很高，显示此细胞为骨髓间充质干细胞。②部分间充质干细胞呈雌激素受体阳性、雄激素受体阳性。雌激素受体阳性细胞占总细胞比率约为（23．80&;#177;3．37）％，雄激素受体阳性细胞占总细胞比率约为（31．27&;#177;2．281％。 结论：雌雄激素可直接通过其受体作用于间充质干细胞。雌雄激素减少所致间充质干细胞的异常分化，可能是原发性骨质疏松的发病原因之一。     

人脐带间充质干细胞的分离鉴定及多向诱导分化

背景：脐带间充质干细胞取材方便、无创,不受伦理学限制,比一般干细胞原始,免疫原性小,其应用前景广阔,是一种理想的种子细胞。 目的：分离鉴定脐带间充质干细胞,并诱导其向成骨细胞和成脂细胞分化。 方法：组织块贴壁法分离纯化脐带间充质干细胞,取对数生长期的第3代细胞,观察细胞形态、生长方式;流式细胞仪检测干细胞表型CD90、CD105、CD34和CD45的表达情况,并在体外检测能否将其诱导分化为成脂细胞及成骨细胞。 结果与结论：用组织块法成功分离培养出脐带间充质干细胞,流式细胞学鉴定显示细胞强表达 CD90和CD105,不表达 CD34和 CD45;能在体外将其成功诱导为脂肪细胞和成骨细胞。结果显示组织块贴壁法能够从人脐带中分离出间充质干细胞,该细胞可向成脂细胞及成骨细胞分化。     

体外培养人骨髓间充质干细胞向表皮细胞分化及表皮细胞角蛋白的表达

背景：动物实验已经证实骨髓间充质干细胞体外诱导可分化为表皮细胞。目的：观察体外培养条件下人骨髓间充质干细胞向表皮细胞的分化及表皮细胞角蛋白表达。方法：采用Ficoll-Paque密度梯度离心法提取人胚胎骨髓间充质干细胞,以免疫细胞化学及流式细胞仪测定细胞表面CD33、CD34标记物进行鉴定。取第3代骨髓间充质干细胞以30%条件培养基诱导其向表皮细胞分化,免疫细胞化学染色观察诱导后细胞形态与细胞角蛋白水平变化。结果与结论：采用密度梯度离心法从人胚胎骨髓中分离培养得到细胞成分均一的骨髓间充质干细胞。骨髓间充质干细胞经体外诱导后,出现细胞角蛋白19表达阳性细胞,说明骨髓间充质干细胞在体外诱导后可能发生向表皮细胞分化。     

人胎肾间充质样干细胞分离鉴定及其向脂肪和成骨细胞的分化

目的：分离纯化人胎肾中的间充质样干细胞，在化学因子作用下诱导其定向分化，并对其生物学特性进行初步鉴定。方法：实验于2005—10／2006-01在暨南大学医学院血液病研究所完成。①利用二步离心法、密度梯度离心法及细胞差速贴壁生长特性分离纯化人胎肾间充质样干细胞。细胞来源为自然流产胎儿，供者知情同意。②流式细胞仪检测其细胞周期和表面标志。（3）添加常规诱导液诱导其向脂肪分化[以脂肪诱导分化液（DMEM／F12＋体积分数为0．1的胎牛血清＋1μmol／L地塞米松＋5u／mL胰岛素＋200μmoL／L消炎痛）进行培养]、成骨细胞分化（完全培养基中加入0．1μmoL／L地塞米松，10mmol／L β-磷酸甘油，50μmoL／L维生素C进行培养）并加以鉴定。结果：从人胎肾中成功分离纯化得到间充质样干细胞：（DP6代细胞有79．1％的细胞处于静止期／DNA合成前期。②表达CD29，CD44，CDl05和CD166，不表达造血细胞标志CD15，CD34，CD45。（3）不表达与移植物抗宿主病相关的HLA—DR，CD80，CD86，CD40，CD40L。④在向成骨分化的诱导液中培养后，间充质样干细胞发生形态变化，碱性磷酸酶染色阳性，出现钙结节；在脂肪诱导分化液内培养后，细胞形态发生变化，油红O染色阳性。结论：人胎肾中含有间充质样干细胞，人胎肾间充质样干细胞具有多向分化潜能，且免疫原性弱，可以作为组织工程和细胞治疗种子细胞的来源之一，但目前存在较难分离纯化，细胞产量不大的不足。     

持续 Wnt 信号通路激活促进胚胎干细胞源造血干细胞的增殖简

背景：如何提高胚胎干细胞诱导效率、促进胚胎干细胞源造血干细胞体外增殖成为目前急需解决的课题。目的：以外源性Wnt3a作为诱导剂,激活培养中的小鼠胚胎干细胞Wnt/β-catenin信号通路,观察该通路的激活是否促进胚胎干细胞向造血祖细胞的定向分化。方法：用外源性wnt3a（100μg/L）持续作用ES-E14TG2a小鼠胚胎干细胞21 d,通过细胞免疫荧光及蛋白免疫印迹检测细胞内β-catenin蛋白含量,QRT-PCR检测Wnt下游靶标基因的表达量来确定经典Wnt/β-catenin信号通路是否被激活,然后采用单层贴壁培养法诱导其向造血干细胞分化,流式细胞仪检测造血发育相关表面标志CD34＋/Sca-1＋,同时以QRT-PCR法检测造血相关基因的表达情况。结果与结论：ES-E14TG2a小鼠胚胎干细胞经wnt3a（100μg/L）连续培养21 d后发现β-catenin蛋白在细胞内积累;Wnt信号通路的下游靶标基因Pitx2、Frizzled、Sox17、Oct4的表达量均出现不同程度的增加,可见经典 Wnt/β-catenin 信号通路有被激活;单层贴壁培养法诱导其向造血干细胞分化的过程中检测到CD34＋/Sca-1＋细胞含量在14 d时占总细胞量高达20.2%,而对照组的仅占11.9%。造血相关基因骨形态发生蛋白4、FLK2及CD34的表达量均增加,而Smad5的表达则明显受到抑制。说明Wnt3a持续作用可激活Wnt/β-catenin信号通路,并促进ES-E14TG2a小鼠胚胎干细胞向造血干细胞的定向分化。     

Fabrication of tissue-engineered vascular grafts with stem cells and stem cell-derived vascular cells

ABSTRACT

Introduction: Cardiovascular disease is the leading cause of mortality worldwide. Current surgical treatments for cardiovascular disease include vascular bypass grafting and replacement with autologous blood vessels or synthetic vascular grafts. However, there is a call for better alternative biological grafts.

Areas covered: Tissue-engineered vascular grafts (TEVGs) are promising novel alternatives to replace diseased vessels. However, obtaining enough functional and clinically usable vascular cells for fabrication of TEVGs remains a major challenge. New findings in adult stem cells and recent advances in pluripotent stem cells have opened a new avenue for stem cell-based vascular engineering. In this review, recent advances on stem cell sourcing for TEVGs including the use of adult stem cells and pluripotent stem cells and advantages, disadvantages, and possible future implementations of different types of stem cells will be discussed. In addition, current strategies used during the fabrication of TEVGs will be highlighted.

Expert opinion: The application of patient-specific TEVGs constructed with vascular cells derived from immune-compatible stem cells possesses huge clinical potential. Advances in lineage-specific differentiation approaches and innovative vascular engineering strategies will promote the vascular regeneration field from bench to bedside.     

含人AGM区基质细胞对小鼠胚胎干细胞诱导体外分化为造血干/祖细胞的作用

为探讨人主动脉-性腺-中肾(AGM)区基质细胞对小鼠胚胎千细胞(embryonic stem cells,ESC)体外诱导分化为造血干细胞(HSC)的影响及其作用机制,将小鼠E14 ESC诱导为拟胚体(EB),收获的EB细胞以Tran-swell非接触共培养体系分别在人AGM区、胎肝(FL)或骨髓(BM)基质细胞饲养层上进一步诱导分化,分为EB对照、AGM诱导、FL诱导、BM诱导、AGM + FL诱导和AGM + BM诱导共6组.分别收获各组EB来源细胞,以流式细胞仪检测Sca-1+ c-Kit+细胞含量,并进行各系造血细胞集落形成单位(CFU)分析.结果显示:经不同基质细胞饲养层诱导后EB来源细胞中Sca-1+ c-Kit+细胞比例均较诱导前明显升高(p<0.01),AGM+FL诱导组为(21.96±2.54)%,显著优于其它诱导组(p<0.01),AGM+BM诱导组阳性细胞比例亦较单纯BM诱导组明显增加(p<0.O1);EB对照组造血集落产率明显低于其它诱导组,AGM+FL、AGM+BM诱导组集落产率较高,尤以AGM+FL诱导组最佳(p<0.01).结论:人AGM区基质细胞有助于维持一定的原始HSC数目及高增殖潜能,在AGM区基质细胞诱导基础上可明显提高FL或BM基质细胞对ESC源性原始HSC的进一步扩增作用.     

间充质干细胞在造血干细胞移植术中应用的研究进展

造血干细胞移植(HSCT)是近年来治疗血液系统恶性疾病的有效手段,目前已在临床得到广泛应用.由于移植物排斥、造血恢复延迟、免疫重建缓慢而增加感染及早期移植相关死亡,以及供、受体组织不相容引发的移植物抗宿主病(GVHD),成为了临床医生亟待解决的棘手问题.作为造血微环境重要组成的间充质干细胞(MSC)由于其来源广泛、取材方便、可进行体外扩增、具有多分化潜能、促进造血和具有免疫调节能力等优点,成为了近年来研究的热点,并逐渐被应用于临床治疗,以下就其在造血干细胞移植术中的应用作一综述.     

T否决细胞促进造血干细胞植入的研究

否决效应是一种能特异性抑制识别否决细胞自身表面抗原的细胞毒性T细胞前体细胞(CTL-p)的攻击,而CTL-p对识别第三方抗原无抑制作用。具有否决效应的细胞称为否决细胞。细胞毒性T淋巴细胞(cytotoxic Tlymphocyte,CD8+CTL)是现知否决活性最强的细胞。在异基因造血干细胞移植中,输注供者源的CD8+CTL否决细胞清除宿主同种异体反应细胞可以促进供者干细胞的植入。本文就近年来关于CD8+CTL否决效应的机制、GVH效应、抗肿瘤效应、活体内的应用及与药物和细胞之间的协同作用的研究进展做一综述。     

Mesenchymal stem cells

About 40 years ago Friedenstein described stromal cells in the bone marrow that were spindle shaped and proliferate to form colonies. These cells attach to plastic and are able to differentiate under defined in vitro conditions into multiple cell types present in many different tissues, e.g. osteoblasts, chondroblasts, adipocytes, etc. Later on these cells, obtained from postnatal bone marrow, were called mesenchymal stem cells (MSC) or stromal stem cells. Recently the presence of somewhat similar cells has been demonstrated in many other tissues too. In spite of extensive attempts to characterize these cells we are still lacking definitive in vivo markers of MSC although retrospective functional data strongly support the existence of common adult stem cells that have the capacity to differentiate along various specific differentiation lineages. Since MSC can be rather easily isolated from the bone marrow and can also be expanded in vitro they have become a prime target for researchers of tissue regeneration. These cells have now been extensively used for transplantation experiments in animals and also for some therapeutic trials in humans. However, much new research is needed to learn enough on the molecular mechanisms of MSC differentiation to evaluate their full capacity for tissue regeneration.     

两种细胞因子联合诱导骨髓间充质干细胞向神经样细胞分化简

背景：骨髓间充质干细胞可被定向诱导分化为神经样细胞,理论上骨髓间充质干细胞可作为种子细胞应用于周围神经组织工程。目的：用2种细胞因子联合诱导骨髓间充质干细胞分化为神经样细胞,进一步探讨其在周围神经损伤方面的应用。方法：从Wistar大鼠胫骨和股骨提取骨髓间充质干细胞,采用差速贴壁法进行培养和纯化,联合应用碱性成纤维细胞生长因子和表皮生长因子对细胞进行诱导,观察细胞形态变化,并用免疫组织化学方法检测骨髓间充质干细胞中神经元特异性标志物的表达;并研究终止诱导后骨髓间充质干细胞的形态及免疫组织化学方面的变化。 结果与结论：骨髓间充质干细胞经诱导后呈典型神经细胞样改变,有两个或多个突起,突起之间相互连接成网状,可见细胞核及核仁,免疫组化检测神经元特异性烯醇化酶、神经丝蛋白及突触素蛋白表达阳性。撤除诱导条件后大部分细胞逐渐恢复原来的成纤维细胞样形态,上述3种蛋白的表达量明显下降。表明应用神经营养因子可诱导骨髓间充质干细胞分化为神经样细胞,但其形态及组织学变化仅能维持一段较短的时间。     

按造血发育程序诱导小鼠胚胎干细胞为造血干细胞重建体内造血的实验研究

为研究小鼠胚胎干细胞(ESC)定向诱导分化为造血干细胞(HSC)在体内重建造血的功能,将小鼠E14ESC诱导为拟胚体(EB),EB细胞利用Transwell非接触共培养体系在人主动脉-性腺-中肾(AGM)区、胎肝(FL)及骨髓(BM)基质细胞饲养层上依次诱导,收获各阶段EB细胞,以流式细胞仪检测Sca-1+c-Kit+细胞含量,并接种于NOD-SCID小鼠以检测体内致瘤性。再将不同诱导阶段的EB来源细胞移植到经致死量60Coγ射线照射的BALB/c雌鼠,将受鼠随机分为5组:①AGM组,②AGM+FL组,③AGM+FL+BM组,④照射对照组,⑤正常对照组。观察各组生存率、造血重建和植入状况。结果显示:EB细胞经人AGM区和FL基质细胞共培养后Sca-1+c-Kit+细胞达到峰值(21.96±2.54)%;NOD-SCID小鼠在接种经人AGM区基质细胞诱导的EB细胞后可出现畸胎瘤,而接种经人AGM区+FL基质细胞诱导EB细胞后未见肿瘤形成;AGM组及照射对照组动物全部死亡,而AGM+FL组及AGM+FL+BM组生存率分别为77.8%、66.7%,移植后21天外周血象基本恢复,在存活受鼠检测到供体来源Sry基因。结论:按胚胎造血发育程序,体外经人AGM区、FL及BM基质细胞连续诱导小鼠ESC分化的HSC可安全、有效地重建体内造血。     

Modification of mesenchymal stem cells for cardiac regeneration

Importance of the field: Mesenchymal stem cells (MSCs) have the greatest potential for use in cell-based therapy of human heart diseases, especially in myocardial infarcts. The therapeutic potential of MSCs in myocardial repair is based on the ability of MSCs to directly differentiate into cardiac tissue and on the paracrine actions of factors released from MSCs. However, the major obstacle in the clinical application of MSC-based therapy is the poor viability of the transplanted cells due to harsh microenvironments like ischemia, inflammation and/or anoikis in the infarcted myocardium. Recently, various approaches have been implemented in an effort to improve the survival of implanted MSCs through ex vivo manipulation of MSCs.

Areas covered in this review: Major obstacles in MSC-based therapy are discussed, along with recent advances for enhancing therapeutic potential of engrafted MSCs from the past decade.

What the reader will gain: This review focuses primarily on ex vivo manipulation of MSCs before transplantation, which includes pretreatment, preconditioning and genetic modification of MSCs, and future directions.

Take home message: Modification of MSCs before transplantation has developed into a promising option for enhancing the beneficial effects of MSC-based therapy for cardiac repair after myocardial infarction.     

Characterization of endothelial-like cells derived from human mesenchymal stem cells

BACKGROUND: Blood-derived endothelial progenitor cells (EPC) have been used to treat ischemic disease. However, the number of EPC that can be obtained from adult blood is limited. OBJECTIVE: To characterize endothelial-like cells obtained from human bone marrow and determine their ability to stimulate new blood vessel formation in vivo. METHODS: Mononuclear cells (MNC) were isolated from human bone marrow or umbilical cord blood and cultured in endothelial growth medium (EGM-2). Mesenchymal stem cells (MSC) were isolated from bone marrow and induced to differentiate into endothelial-like cells (MSCE), or adipocytes or osteocytes by growth in EGM-2, adipogenic or osteogenic medium. RESULTS: Cells obtained by culturing bone marrow MNC in EGM-2 formed cord- or tube-like structures when grown on Matrigel(TM) and expressed several endothelial marker proteins. However, cell morphology and the profile of endothelial marker protein expression were different from those of cord blood-derived EPC (cbEPC). Cells with a similar phenotype were obtained by differentiation of MSC into MSCE, which was accompanied by an increase of endothelial marker proteins and a diminished capacity to differentiate into adipocytes. Subcutaneous implantation of MSCE in collagen plugs in non-obese diabetic-severe combined immunodeficient (NOD-SCID) mice resulted in formation of functional blood vessels that had incorporated the MSCE. CONCLUSIONS: Our results show that MSCE and cbEPC are different cell types. The formation of functional blood vessels by MSCE, combined with high yields and a reduced capacity to differentiate into other cell types compared with MSC, makes these cells potentially useful for autologous therapy of ischemic disease.