鼠尾胶原三维诱导E14小鼠胚胎干细胞分化为甲状腺类似细胞的初步研究

目的 在体外贴壁诱导E14小鼠胚胎干细胞分化为甲状腺细胞的基础上,不改变诱导因子,探索鼠尾胶原三维结构体外诱导胚胎干细胞分化为甲状腺细胞的可行性。方法 E14小鼠胚胎干细胞半固体培养基悬浮培养6d生成拟胚体,随后在鼠尾胶原三维结构中继续诱导分化11d,全程添加诱导因子促甲状腺素及胰岛素,第14天时开始添加碘化钾。结果 拟胚体在鼠尾胶原上生长状态良好,分化细胞贴壁后逐渐陷入鼠尾胶原;电镜下诱导细胞高尔基体、内质网丰富,部分诱导细胞胞质内见不典型分泌颗粒,与人成体甲状腺细胞超微结构类似。结论 胚胎干细胞在鼠尾胶原三维结构中可以分化为甲状腺类似细胞,并具备合成、分泌的功能;三维结构为体外诱导胚胎干细胞分化为甲状腺细胞提供了新的方法。 [关键词] 胶原; 胚胎; 干细胞 ;细胞分化; 甲状腺     

小鼠胚胎干细胞诱导为甲状腺细胞的实验研究

目的探讨体外定向诱导胚胎干细胞（ESCs）分化为甲状腺细胞的可行性。方法E14小鼠ESCs诱导发育为拟胚体，再逐步添加促甲状腺素（TsH）、胰岛素（insulin）、KI等共培养。观察细胞分化过程的形态学变化，并以体外培养的成年小鼠甲状腺细胞为阳性对照；RT—PCR法检测甲状腺细胞分化相关基因TSHR、PAX8、NIS、TPO、Tg等表达情况：激光共聚焦显微镜双色荧光检测甲状腺细胞分化标记物PAX8和TTF-1的共表达；在荧光检测得甲状腺细胞分化率的基础上。送检电镜观察分化细胞的超微结构。结果诱导培养第6d分化细胞中有甲状腺细胞特有基因PAX8、NIS、TPO、Tg、TSHR的表达；第8d检测到分化细胞中甲状腺细胞标记物TSHR、TTF-1、PAX8、TTF-2的表达；细胞形态类似对照甲状腺细胞。结论ESCs经胚胎体发育阶段，在特定条件下可定向分化为甲状腺细胞。     

缺氧对体外培养的鼠胚神经干细胞分化的影响

目的分离大鼠胚胎皮质神经干细胞（NSCs）进行体外培养,探讨缺氧对体外培养的鼠胚大脑皮质神经干细胞分化的影响。方法对孕14d（E14d）大鼠取鼠胚脑皮质用无血清培养技术分离培养神经干细胞,血清：培养基贴壁诱导分化。通过免疫细胞化学染色检测细胞分化情况;NSCs采用三气培养箱予以不同缺氧干预,缺氧培养后再用10％胎牛血清培养基进行贴壁分化,用MAP2免疫荧光染色检测缺氧对NSCs向神经元方向分化的影响。结果①大鼠胚胎脊髓可成功分离神经干细胞,分化后可表达神经元、星形胶质细胞的特异性抗原;②缺氧干预实验中,5％O2组尤以72h组可诱导NSCs向神经元方向分化。结论从大鼠胚胎皮质可成功分离NSCs,缺氧可影响NSCs的分化,适度缺氧可诱导离体培养的大鼠脑皮质NSCs向神经元方向分化。     

单层法诱导小鼠胚胎干细胞的成骨分化研究

目的 以单层贴壁方法,高浓度维甲酸处理小鼠胚胎干细胞,以期建立一种高效成骨诱导的新体系. 方法将差速贴壁后的小鼠胚胎干细胞以1.5×104个/cm2的密度接种,成骨培养液+10 μmol/ml维甲酸诱导,4 d后更换为成骨诱导液,直至28 d,同时通过细胞的形态学观察、RT-PCR、茜素红染色对其成骨分化进行鉴定.结果 随着分化时间的延长,胚胎干细胞逐渐分化为梭形细胞,且呈漩涡状排列,至分化15 d左右产生结节样团块,21 d时结节样物质较普遍.RT-PCR检测表明成骨诱导14 d时,表达CD73+和I型胶原,说明细胞继续向成骨分化,且已进入了基质分泌阶段.21 d时,表达Ⅰ型胶原和骨钙素,表明已产生了成熟的成骨细胞,并进入了矿化后期.同时成骨诱导28 d时,茜素红染色显示细胞已产生大量钙结节.结论 以高浓度维甲酸,在单层贴壁状态下对小鼠胚胎干细胞进行诱导,可获得大量成熟、具备矿质化特性的成骨细胞,为成骨细胞的体外诱导分化提供了新的途径,同时该体系也成为体外探讨成骨细胞表型决定机制的一个重要模型.     

类胚体中残留细胞分化全能性维持与外源性白血病抑制分化因子的关系

目的 研究小鼠胚胎干细胞体外类胚体分化后残留未分化细胞的分化能力,探讨其分化全能性维持与外源性白血病抑制分化因子(LIF)的关系.方法 小鼠R1胚胎干细胞体外经20 d的类胚体诱导分化后,胰酶消化为单细胞悬液,在不含LIF的DMEM培养液中贴壁培养.扩增后的细胞用流式细胞仪分析未分化及分化表面标志(CD9、 SSEA1和Flk-1)的表达情况.分别于再次类胚体诱导分化前后,RT-PCR检测Oct-4、 Nanog、Rex1、FGF5、Nestin、Brachyury、Flk-1和GATA6表达.将扩增后的残留细胞注射至裸鼠皮下,检测畸胎瘤形成能力.Oct-4/GFP 转基因小鼠胚胎干细胞在半固体培养基上作单细胞分化,20 d后统计分化残留率.结果 在不含LIF的DMEM培养液中的残留细胞呈克隆样生长,表达未分化胚胎干细胞标志CD9、SSEA1、Oct-4、Nanog和Rex1.残留细胞体外可再次诱导分化,表达3个胚层的分化标志.残留细胞裸鼠皮下注射6周后形成畸胎瘤.单细胞分化实验表明,常规培养的小鼠胚胎干细胞中约14%的细胞具有分化残留能力.结论 残留胚胎干细胞全能性维持不依赖外源性白血病抑制分化因子;常规培养的胚胎干细胞仅部分具有残留能力.     

猪胚胎生殖细胞分化实验研究

目的 利用维甲酸(RA)和二甲基亚砜(DMSO)诱导猪胚胎生殖细胞(EG细胞)分化,证明猪胚胎生殖细胞能够在体外分化为多种组织细胞.方法 利用悬浮培养和无饲养层培养,将猪胚胎生殖细胞分化为拟胚体,再将拟胚体分别培养于添加维甲酸(Retinoic acid, RA)和二甲基亚砜(Dimethylsulphoxide, DMSO)诱导剂的培养基中培养,诱导胚胎干细胞分化.结果 当悬浮培养时猪EG细胞形成拟胚体,再经RA和DMSO诱导分化为类桑椹胚体、类ES样细胞集落、神经样细胞和滋养层样细胞.结论 猪胚胎生殖细胞能够在体外分化为多种组织细胞,证明猪EG细胞具有多能性.     

胚胎干细胞向肝细胞定向诱导分化的体外实验研究

目的 探讨胚胎干细胞体外定向诱导分化为肝细胞的条件和机制。方法 选用Balb／c小鼠胚胎干细胞,经过拟胚体发育分化5d后开始定向诱导培养,将拟胚体转入白明胶处理的培养板中贴壁生长,在不同时间段分别在细胞培养基中添加酸性成纤维细胞生长因子(aFGF)、肝细胞生长因子(HGF)等细胞生长因子进行肝细胞定向诱导。细胞分化过程的形态学变化用倒置显微镜追踪观察;用放免法对细胞培养上清中抗小鼠甲胎蛋白(AFP)和抗小鼠白蛋白(ALB)进行动态检测,用免疫细胞化学法检测肝细胞分化标记物AFP,ALB,CK8,CK18,并计算其阳性表达率(肝细胞分化率)。结果 胚胎干细胞在重组小鼠白血病抑制因子(LIF)存在的情况下保持未分化生长状态,撤去LIF后很快发育为拟胚体并继续分化。在第8天检测到上清中AFP出现,浓度为3．4n/ml,ALB在第11天开始检测到,浓度为0．2μg／ml,随培养时间延长,AFP和ALB浓度逐渐增加。第8天分化细胞开始出现AFP阳性,第10天出现CK8、CK18阳性,第11天出现ALB阳性,阳性细胞结构符合正常肝细胞结构特点。计算分化细胞中ALB阳性细胞率,得到肝细胞的分化率为30％。结论 胚胎干细胞经过拟胚体发育阶段,在特定培养条件和aFGF、HGF、等生长因子的作用下,可定向分化为肝细胞,这种细胞分化系统有望成为肝细胞替代疗法中的新型肝细胞来源。     

小鼠胚胎干细胞定向诱导分化为软骨样细胞的初步研究

目的全反式维生素A酸(RA)联合转化生长因子-β1(TGF-β1)及骨形态发生蛋白-2(BMP2)等多种因子定向诱导小鼠胚胎干细胞(ESC)分化,探索这几种细胞因子对ESC的成软骨定向诱导分化作用.方法小鼠ESC在小鼠胚胎成纤维细胞(MEF)饲养层上培养扩增,在1 ×10.mol/L全反式RA条件下制备拟胚体(EB),贴壁后联合应用TGF-β1及BMP2诱导分化,经形态学、免疫细胞化学和RT-PCR检测细胞性质.结果 ESC在悬浮培养下,经RA初步诱导后给予TGF-β1及BMP2等因子继续诱导,贴壁后EB周边可爬出多角形分化细胞,诱导分化细胞和EB表达Ⅱ型胶原和软骨发生早期特异性转录因子Scleraxis.结论在RA预诱导EB分化后,TGF-β1和BMP2等因子可定向诱导小鼠ESC表达软骨特异性相关基因和蛋白,为胚胎干细胞成为软骨组织工程种子细胞提供了可能.     

胚胎干细胞分化为胰岛素分泌细胞的诱导条件

目的：探索胚胎干细胞ES—D3分化为胰岛素分泌细胞的诱导条件。方法：ES—D3细胞培养于鼠胚成纤维细胞滋养层上，对数生长期时转入无血清含bFGF的DMEM液中，隔天换液，2周后，用DTZ染色、ELISA、免疫细胞化学染色等方法鉴定诱导生成的胰岛素分泌细胞及其所分泌的胰岛素。结果：ES—D3细胞在不含白血病抑制因子和滋养细胞的无血清培养体系中呈悬浮生长，并于第4天形成拟胚体，加入促分化因子bFGF可使胚胎干细胞向胰岛素分泌细胞分化，诱导生成的胰岛素分泌细胞在培养基中自我组装形成三维立体细胞簇。诱导第17天，DTZ染色发现大量被染成暗红色的胰岛素分泌细胞，免疫细胞化学染色亦证实了胰岛素分泌细胞的存在；同时，用ELISA法检测到胰岛素分泌。随着诱导天数增加，DTZ染色阳性细胞数及胰岛素含量均增加?结论：胚胎干细胞ES—D3在无血清含bFGF培养基中能被诱导分化为胰岛素分泌细胞，且该细胞能够分泌胰岛素。     

类胚体中残留细胞分化全能性维持与外源性白血病抑制分化因子的关系

目的 研究小鼠胚胎干细胞体外类胚体分化后残留未分化细胞的分化能力,探讨其分化全能性维持与外源性白血病抑制分化因子（LIF）的关系。方法 小鼠R1胚胎干细胞体外经20 d的类胚体诱导分化后,胰酶消化为单细胞悬液,在不含LIF的DMEM培养液中贴壁培养。扩增后的细胞用流式细胞仪分析未分化及分化表面标志（CD9、SSEA1和Flk-1）的表达情况。分别于再次类胚体诱导分化前后,RT-PCR检测Oct-4、Nanog、Rex1、FGF5、Nestin、Brachyury、Flk-1和GATA6表达。将扩增后的残留细胞注射至裸鼠皮下,检测畸胎瘤形成能力。Oct-4/GFP 转基因小鼠胚胎干细胞在半固体培养基上作单细胞分化,20 d后统计分化残留率。结果 在不含LIF的DMEM培养液中的残留细胞呈克隆样生长,表达未分化胚胎干细胞标志CD9、SSEA1、Oct-4、Nanog和Rex1。残留细胞体外可再次诱导分化,表达3个胚层的分化标志。残留细胞裸鼠皮下注射6周后形成畸胎瘤。单细胞分化实验表明,常规培养的小鼠胚胎干细胞中约14%的细胞具有分化残留能力。结论 残留胚胎干细胞全能性维持不依赖外源性白血病抑制分化因子;常规培养的胚胎干细胞仅部分具有残留能力。     

抗坏血酸诱导体外培养小鼠胚胎干细胞分化为心肌细胞

目的探讨采用抗坏血酸诱导体外培养小鼠胚胎干细胞（mouse embryonic stem cell,mESC）分化为心肌细胞的可行性。方法未分化ES细胞在滋养层上长至汇合,胰酶消化成单个细胞经旋转生物反应器（RCCS）制备拟胚体（em-bryoid bodies,EBs）,EBs贴壁后用抗坏血酸诱导分化为心肌细胞。通过光镜观察跳动的心肌细胞,采用免疫组织化学、激光共聚焦显微镜（CLSM）和RT—PCR的方法鉴定心肌细胞。结果抗坏血酸能有效地诱导小鼠胚胎干细胞向心肌细胞的分化,诱导效率为90％;分化的心肌细胞自发而有节律地收缩,心肌肌钙蛋白T（cTnT）、α-辅肌动蛋白（α—actinin）、肌动蛋白（actin）表达阳性。此外,分化的心肌细胞还表达调控心肌发育的基因α—MHC、β—MHC。结论抗坏血酸能有效地诱导体外培养小鼠胚胎干细胞分化为心肌细胞。     

类胚体中残留未分化胚胎干细胞的初步研究

目的 探讨类胚体中残留未分化胚胎干细胞(ESC)的特性.方法 小鼠R1和Oct-4-GFP转基因ESC细胞株,体外类胚体分化20 d后消化打散,重新给予ESC常规培养液培养.观察类胚体中残留未分化细胞形态;流式细胞仪和免疫荧光染色检测和观察残留细胞表面标志物及体外再次分化能力.将残留细胞扩增后注射入裸鼠背部皮下和大腿肌肉内,6周后注射部位取材进行大体和组织学检查.结果 分化20 d的类胚体中存在残留未分化ESC,生长形态呈克隆样,表达SSEA1、CD31、CD9和Oct-4等未分化ESC标志;细胞能反复传代,并可在体外再次分化和残留.残留细胞注射部位形成畸胎瘤,瘤体组织中存在成熟的内胚层、中胚层和外胚层组织.结论 胚胎干细胞分化为类胚体后仍存在残留未分化全能ESC,残留细胞在体内、外可再次分化,并能在体外分化中再次残留.     

小鼠胚胎干细胞定向分化为神经细胞的研究进展

小鼠胚胎干细胞（embryonic stem cell,ES cell）体外培养可以分化成为外胚层组织,并进一步分化为神经元和神经胶质细胞。这些细胞已用于中枢神经系统疾病的细胞替代治疗和治疗药物的研发。小鼠胚胎干细胞定向分化为神经细胞的方法主要有拟胚体介导的神经细胞分化、基质细胞诱导的神经细胞分化、默认模式介导的神经细胞分化、单层粘附培养诱导的神经细胞分化和遗传工程介导的神经细胞分化等。本文综述了这些分化方法。     

类胚体中残留未分化胚胎干细胞的初步研究

目的 探讨类胚体中残留未分化胚胎干细胞（ESC）的特性。方法 小鼠R1和Oct-4-GFP转基因ESC细胞株,体外类胚体分化20 d后消化打散,重新给予ESC常规培养液培养。观察类胚体中残留未分化细胞形态;流式细胞仪和免疫荧光染色检测和观察残留细胞表面标志物及体外再次分化能力。将残留细胞扩增后注射入裸鼠背部皮下和大腿肌肉内,6周后注射部位取材进行大体和组织学检查。结果 分化20 d的类胚体中存在残留未分化ESC,生长形态呈克隆样,表达SSEA1、CD31、CD9和Oct-4等未分化ESC标志;细胞能反复传代,并可在体外再次分化和残留。残留细胞注射部位形成畸胎瘤,瘤体组织中存在成熟的内胚层、中胚层和外胚层组织。结论 胚胎干细胞分化为类胚体后仍存在残留未分化全能ESC,残留细胞在体内、外可再次分化,并能在体外分化中再次残留。     

大鼠诱导性多能干细胞向神经前体细胞诱导分化研究

目的探讨大鼠来源的诱导性多能干细胞(iPS细胞)向神经前体细胞(NPC)定向诱导分化的方法。方法在大鼠iPS细胞培养到悬浮类胚体阶段加入维甲酸(RA)诱导分化,对分化获得的细胞,分别通过免疫荧光染色和实时定量PCR方法检测NPC标志物、用BrdU免疫荧光染色检测其增殖能力、并通过大鼠视网膜下腔移植对其存活、整合情况及分化能力进行检测。结果经诱导分化获得的细胞能够在贴壁培养条件下形成Rosette结构、表达NPC标志物并且绝大多数呈BrdU阳性,移植到大鼠视网膜下腔后能分化为神经元和胶质细胞。结论大鼠iPS细胞能够通过悬浮EB加RA诱导的方法分化为NPC,有可能作为细胞移植治疗视网膜退行性疾病的供体细胞。     

Study on Transplanting Germ Like Cells Differentiated from Embryonic Stem Cell into Mouse Seminiferous Tubules

Objective To investigate whether germ like cells isolated from embryoid body formed by mouse embryonic stem cells could survive and initiate spermatogenesis in seminiferous tubules of adult mice. Methods SSEA-1+ cells were isolated from embryoid bodies prepared from mouse EGFP-ES cells, after retinoic acid treatment, the cells were detected for the expression of alkaline phosphatase, Rnh2, stella, fragilis, Tex14, Sry, Hsp90-a, Stra8 and integrin a6, and then, the cells were transplanted into seminiferous tubules of busulfan-treated adult mice. Results Six days after retinoic acid treatment, alkaline phosphatase expressing cells could still be found in embryoid body (EB) derived cells, indicating the existence of retinoic acid-resistant primordial germ cells. When the SSEA-1+ cells isolated from embryoid bodies were stimulated with retinoic acid for 6 days, some of these cells expressed cell markers of Hsp90-a, Stra8 and integrin a6, resembling the expression profile of spermatogonial stem cells. Forty-five days after cell transplantation, a little amount of GFP-expressing cells attached to the basement membrane of seminiferous tubule and formed small colonies; Three months later, these cells started amplification in the form of cell chains with varied length, and moving towards the lumen of the seminiferous tubules. Five months after the transplantation, multilayered cell mass was found in seminiferous tubules of two, out of four recipient mice. There was no GFP-expressing cells existed in non-cell-transplanted seminiferous tubules. Conclusion In our study, although full-termed spermatogenesis was not observed in all of the recipients, the results did indicate that the embryoid body contains germ like cells, and these cells can survive and initiate amplification in seminiferous tubules of adult mouse.     

体外诱导小鼠胚胎干细胞血管形成

目的探讨体外定向诱导胚胎干细胞向内皮细胞分化的条件,模拟体内血管生成和血管新生过程,为研究新血管的形成提供一种新思路.方法体外培养小鼠胚胎干细胞诱导形成胚胎小体,将11 d的胚胎小体种植到胶原中诱发出芽性血管新生;通过免疫组织化学染色方法检测胚胎小体及其出芽向内皮细胞和功能血管的分化.结果胚胎干细胞在体外能自发形成胚胎小体,其内部含有血管样结构,并伴有平滑肌的分化;种植到胶原中的胚胎小体能再现出芽性血管新生.结论胚胎干细胞在体外不但能定向分化成内皮细胞,还能再现体内血管生成、血管新生及动脉生成过程.     

诱导小鼠胚胎干细胞分化获取血管平滑肌和内皮细胞

目的 探讨从诱导分化的小鼠胚胎于细胞中获取体外构建组织工程化血管种子细胞的可行性.方法 利用Flk-1作为小鼠胚胎干细胞分化来源的血管前体细胞标志,流式细胞仪分选分化的类胚体中Flk-1阳性细胞,分别添加血小板源生长因子(PDGF)、血管内皮生长因子(VEGF),诱导血管前体细胞向血管平滑肌细胞和血管内皮细胞分化.免疫荧光染色鉴定诱导分化后细胞的相关标志表达;流式细胞仪分析诱导分化后细胞的分化效率和纯度.结果 流式细胞仪分析显示,在分化第4天类胚体中有50%左右的细胞表达Flk-1,经分选的Flk-1阳性细胞通过进一步诱导,可以得到(95.9±3.5)% α-SMA阳性的血管平滑肌细胞和(59.1±4.8)%CD31阳性的血管内皮细胞.结论 成功应用流式细胞分选法从诱导分化的小鼠胚胎干细胞中获取血管平滑肌细胞和血管内皮细胞,实验为组织工程化血管构建中种子细胞来源提供了新途径.