人成纤维细胞饲养层的制备及其对胚胎干细胞生长支持作用

 目的 为建立不含动物细胞成分的人胚胎干细胞( human embryonic stem cell, hESc)体外培养系统,本实验欲用人包皮成纤维细胞(human postnatal foreskin fibroblasts, hPFF)制备细胞饲养层并观察其对hESc体外生长的支持功能及生物学特性的维持作用。方法 利用儿童阴茎包皮环切术后遗弃包皮组织分离培养成纤维细胞,纯化增殖细胞,采用35Gyγ射线照射灭活法制备成饲养层。将hESc（HS181细胞株）接种在该饲养层上,连续传代至20代,倒置显微镜观察其形态学变化,测定其细胞碱性磷酸酶活性,类胚体形成实验及干细胞转录因子表达,严重联合免疫缺陷的小鼠(severe combined immune deficiency mice, SCID)体内畸胎瘤形成及体内全能分化特性实验对hESc生物学特性进行鉴定。 结果 hPFF体外培养过程中生长增殖旺盛,连续传20代以上能保持正常细胞形态学和生物学特性。经γ射线照射使其停止增殖,24h内能较好地保持细胞活力和形态学特征,具备饲养层细胞基本条件。HS181 hESc在hPFF上传到20代任能较好地保持未分化状态,细胞呈克隆性生长,高度表达碱性磷酸酶及Oct-4、Nanog等胚胎干细胞转录因子;悬浮法培养连续传20代的hESc可获得由3个胚层细胞所形成的类胚体（Embryoid bodies, EB）结构, 可检测到CD90、Flt-1、Nestin基因的表达,证明得到的类胚体中含了3个胚层细胞,说明hESc具有体外多能干性特征。体内全能分化实验显示：将第20代的hESc接种到SCID小鼠体内,6周后可形成畸胎瘤,组织学切片分析其包含了源于全部3个胚层的各种分化细胞,直接证明其具有体内多向分化的全能性。结论 hPFF可作为一种来源丰富,取材方便的人源化饲养层细胞,能有效地支持hESc体外生长。克服了目前hESc建系和体外培养过程中使用动物细胞饲养层带来的异种蛋白污染和致病微生物的危险,初步解决了hESc临床应用的生物安全性问题。     

不同滋养层对维持人胚胎干细胞的生长作用

目的 比较不同滋养层对保持连续传代培养的人胚胎干细胞(hESC)不分化和高增殖能力作用的差异.方法 分别用小鼠胚胎成纤维细胞(MEF)、人包皮成纤维细胞(hFF)、人骨髓间充质细胞(hMSC)作为滋养层培养hESC系H9细胞,采用碱性磷酸酶染色和台盼蓝染色观察不同滋养层支持的hESC的碱性磷酸酶阳性克隆数、细胞产量和细胞存活率,并采用免疫荧光染色对传代5代以后的hESC进行生物学鉴定.结果 3种滋养层细胞均可维持hESC呈克隆样生长,但是不同滋养层支持的克隆的形态差异大.3种滋养层细胞支持的hESC的大鼠抗阶段特异性胚胎抗原-3及碱性磷酸酶染色均呈阳性.MEF支持的hESC的碱性磷酸酶阳性克隆数、细胞产量和细胞存活率均显著高于人来源滋养层(均P<0.01).hMSC支持的hESC的碱性磷酸酶阳性克隆数、细胞产量均显著高于hFF的hESC(均P<0.01).结论 3种滋养层细胞均可支持hESC的正常生长.MEF最有利于hESC的增殖,但是两种人来源滋养层细胞为去除动物源性的hESC培养体系奠定了基础.在维持hESC增殖方面,hMSC优于hFF.     

人源饲养层对人胚胎干细胞生长的影响

【目的】 选择最佳人源饲养层,并检测不同组织来源的人源饲养层细胞碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)的分泌情况,探讨其水平与人胚胎干细胞(hESCs)生长是否相关&#65377; 【方法】 原代培养包皮真皮&#65380;子宫内膜基质&#65380;绒毛&#65380;输卵管&#65380;胎儿真皮&#65380;胎儿肌肉及胎鼠成纤维细胞(MEFs);按组织来源分为7组(MEFs为对照),同期接种同一株hESCs,从饲养层细胞密度&#65380;丝裂霉素作用时间等,寻找不同饲养层适合hESCs生长的最佳条件;按人体组织分6组,ELISA方法检测各种人源饲养层细胞分泌的bFGF&#65377; 【结果】 根据饲养层细胞生长特性,饲养层从优到劣依次为:包皮&#65380;子宫内膜&#65380;绒毛&#65380;输卵管&#65380;胎皮&#65380;胎肌;根据hESCs生长状况,饲养层排序为:包皮&#65380;输卵管&#65380;子宫内膜&#65380;绒毛&#65380;胎肌&#65380;胎皮&#65377;输卵管&#65380;包皮&#65380;绒毛&#65380;胎肌&#65380;子宫内膜&#65380;胎皮分泌的bFGF(pg&#8226;10-5&#8226;mL-1)分别为13.23 ± 3.39,1.99 ± 0.17,1.40 ± 0.17,2.02 ± 1.59,0.38 ± 0.28,0.29 ± 0.29&#65377;输卵管与其它组织细胞分泌的bFGF差异均有统计学意义(P < 0.01);包皮&#65380;绒毛&#65380;胎肌之间差异无统计学意义(P > 0.05),与子宫内膜&#65380;胎皮差异有统计学意义(P < 0.05);子宫内膜与胎皮之间差异无统计学意义(P > 0.05)&#65377; 【结论】 包皮来源的饲养层最佳,输卵管细胞分泌的bFGF量最高,饲养层细胞自身分泌的bFGF和hESCs生长无必然相关性&#65377;     

γ射线对ICR小鼠胚胎成纤维细胞的抑制作用研究

目的建立安全有效的小鼠胚胎成纤维细胞饲养层体系,用于人胚胎干细胞的培养和研究。方法取ICR小鼠胚胎制备原代成纤维细胞,观察不同剂量的γ射线对成纤维细胞的抑制作用,用流式细胞仪分析MEF细胞周期的改变,用MTT测定细胞的数量。结果在30Gy剂量的γ射线条件下,能有效地抑制小鼠胚胎成纤维细胞的分裂,且不影响其活力。结论在合适剂量的Y射线照射下,能安全有效的抑制MEF的有丝分裂,为人胚胎干细胞的研究奠定基础。     

小鼠胚胎成纤维细胞的分离与培养

目的 探讨影响小鼠胚胎成纤维细胞（MEF）分离和培养的一些因素，以建立稳定的MEF培养体系。方法 取BALB／c小鼠胚胎分离成纤维细胞，利用体外培养体系，对MEF的生长形态，生长曲线及细胞周期进行观察，并对不同胚胎日龄以及不同胰酶作用时间对MEF分离及培养的影响进行研究。结果 13.5d胎龄鼠胚的MEF分离效果优于10.5d,18.5d胎龄鼠胚；MEF在体外为贴壁生长型细胞，第三代细胞增殖旺盛;在室温条件下，0.25%胰酶消化MEF时间以3－5min为宜。结论 MEF在第3代增殖旺盛，最适宜作胚胎干细胞的饲养层。     

人胚胎干细胞饲养层培养体系的建立

目的建立人胚胎干细胞饲养层培养体系。方法以胎鼠和人胎儿为材料,以DMEM加15％FBS加0．1mM2ME为基础培养液,分别制备胎鼠和胎儿成纤维细胞饲养层。结果分别获得了传16代的胎鼠成纤维细胞和传7代的人胎儿成纤维细胞,建立了人胚胎干细胞饲养层的培养体系。结论胎鼠成纤维细胞和人胎儿成纤维细胞相比较,后者生长速度慢,且较易老化;胎鼠成纤维细胞饲养层更有利于人胚胎干细胞的生长;8～14d龄胎鼠最适宜制备人胚胎干细胞饲养层;在宣温条件下,以0．2％胰酶加0．04％EDTA为消化液处理原代胎鼠组织块时间以15～20min为宜。     

4种全能性基因转入人胚胎成纤维细胞诱导多能性干细胞系的建立及其鉴定

目的：利用人类胚胎成纤维细胞（human embryonic fibroblast cells,hEFs）获得诱导性多能干细胞（induced pluripotent stem cells,iPSCs）系并对其全能性进行鉴定。方法：本研究采用慢病毒感染的方法将含有Oct4,Sox2,Nanog和Lin28全能性基因的慢病毒颗粒转导hEFs,获得iPSCs,并对其进行碱性磷酸酶（alkaline phosphatase,AKP）染色,以及检测表面标记,端粒酶活性,EB分化和畸胎瘤形成等,同时进行核型分析以及短串联重复序列（short tandem repeat,STR）分析。结果：所获得的iPSCs表达多能性细胞的表面标记,具有高的端粒酶活性,可在体内体外向内中外三胚层分化,与hESCs相似。经STR分析证实,iPSCs确实来源于hEFs而非胚胎干细胞的污染。结论：4种全能性基因转入hEFs可诱导获得与胚胎干细胞相似的iPSCs,有助于进一步的表观遗传学重编程以及干细胞多能性维持的研究。     

小鼠胚胎成纤维细胞的分离、扩增和抑制

目的 建立有效的胚胎成纤维细胞饲养层体系，用于分离和克隆胚胎干细胞研究。方法 取胎鼠组织制备小鼠原代成纤维细胞，观察不同分离和培养条件对细胞增殖的影响，以及丝裂霉素C对细胞增殖的抑制作用；细胞增殖的数量用MTT法测定。结果 分离小鼠胚胎原代成纤维细胞的最适胎龄是12．5—14．5d；20℃-25℃时，用0．25％胰蛋白酶消化组织的最佳时间为3min；可在培养3—6d后进行传代。细胞冻存于-80℃3-4个月，复苏后能正常传代。丝裂霉素C抑制胚胎成纤维细胞增殖的合适浓度为每毫升20μg/10^5细胞，作用2-4h，可维持小鼠原代胚胎成纤维细胞9d内不增殖也不死亡。结论 在合适条件下，小鼠原代胚胎成纤维细胞能顺利分离和培养，并能多次传代和冻存；经丝裂霉素C处理后增殖受抑制，可作为饲养层细胞用于胚胎干细胞的研究。     

hTERT基因转染对人胚胎成纤维细胞表型的影响

目的 探讨外源性人端粒酶蛋白催化亚单位(hTERT)基因转染人胚胎成纤维细胞(hEFs)后细胞是否存在恶性表型。方法 应用脂质体法将pIRES2-EGFP-hTERT正义重组质粒及pIRES2-EGFP空载质粒分别导入原代培养hEFs，Western blot分别检测hTERT mRNA和蛋白质的表达。采用染色体核型分析、裸鼠皮下致瘤性实验、DNA倍体实验分析转染细胞是否存在恶性表型。结果 原代培养hEFs中存在较弱水平的hTERT基因mRNA及蛋白质表达，但外源性hTERT基因转染的胚胎成纤维细胞hTERT mRNA及蛋白表达显著增加。hTERT转染后细胞染色体仍为23对，且均为正常二倍体细胞；裸鼠皮下不具有成瘤的能力。结论 外源性hTERT基因转染的胎儿成纤维细胞不具有恶性表型。     

4种全能性基因转入人胚胎成纤维细胞诱导 多能性干细胞系的建立及其鉴定

目的：利用人类胚胎成纤维细胞(human embryonic fibroblast cells, hEFs)获得诱导性多能干细胞(induced pluripotent stem cells, iPSCs)系并对其全能性进行鉴定。方法：本研究采用慢病毒感染的方法将含有Oct4,Sox2,Nanog和Lin28全能性基因的慢病毒颗粒转导hEFs,获得iPSCs,并对其进行碱性磷酸酶(alkaline phosphatase,AKP)染色,以及检测表面标记,端粒酶活性,EB分化和畸胎瘤形成等,同时进行核型分析以及短串联重复序列(short tandem repeat,STR)分析。结果：所获得的iPSCs表达多能性细胞的表面标记,具有高的端粒酶活性,可在体内体外向内中外三胚层分化,与hESCs相似。经STR分析证实,iPSCs确实来源于hEFs而非胚胎干细胞的污染。结论：4种全能性基因转入hEFs可诱导获得与胚胎干细胞相似的iPSCs,有助于进一步的表观遗传学重编程以及干细胞多能性维持的研究。     

玻璃化冷冻法保存人类胚胎干细胞

[目的]探讨玻璃化冷冻方法保存人类胚胎干细胞的效率.[方法]冷冻保存人类胚胎干细胞,按冷冻方法的不同分为玻璃化冷冻组和慢速冷冻组,比较两组解冻后人类胚胎干细胞的细胞复苏率、克隆生长与分化情况,并比较分析解冻后的与未经冷冻的胚胎干细胞的生长、分化情况,鉴定解冻后人类胚胎干细胞的全能性.[结果]玻璃化冷冻组与慢速冷冻组解冻后的细胞复苏率分别为81.9%和22.8%(P＜0.001).慢速冷冻组解冻后克隆生长较玻璃化冷冻组缓慢且更易分化.两组未分化的胚胎干细胞继续培养的生长与分化情况一致.玻璃化冷冻组解冻后第6代人类胚胎干细胞染色体核型正常,SSEA-4、SSEA-3阳性,表达OCT-4基因.人类胚胎干细胞来源的畸胎瘤包含了来源于3个胚层的组织细胞.[结论]玻璃化冷冻是保存人类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全能性.     

人类胚胎干细胞研究中的伦理学问题

目的 探讨人类胚胎干细胞研究中的伦理学问题。方法 由人类胚胎干细胞研究所引发的伦理学争论及带来的伦理忧患，导出应注意的医学伦理方面的问题。结果 人类胚胎干细胞研究应遵循一定的伦理原则。结论 医学伦理学应规范和引导人类胚胎干细胞研究。     

人胚胎干细胞神经分化的方法探讨

【目的】 利用新建系的人胚胎干细胞株SYSU-7,运用胚体形成的方法,探讨不同的分化条件对胚胎干细胞神经分化的影响。【方法】 首先检测人胚胎干细胞株SYSU-7的Oct4、SSEA4(stage-specific embryonic antigen-4)、TRA-1-60和AKP(Alkaline phosphatase)等胚胎干细胞特异性标志物的表达及体内外三胚层分化的能力;之后,应用含20% Knockout Serum Replacement (KSR)的培养液和神经干细胞培养液(neural progenitor medium, NPM)分别诱导细胞形成悬浮的拟胚体(悬浮时间为4 d或7 d),然后将拟胚体贴壁于多聚鸟氨酸(Polyornithine, PO)和纤维粘连蛋白(Fibronectin, FN)包被的培养皿中继续培养4 ~ 10 d。在分化的不同时间点利用免疫荧光染色的方法检测胚胎干细胞和神经细胞相关的标志性抗原。【结果】 SYSU-7胚胎干细胞表达未分化细胞特异性标志Oct4、SSEA4,TRA-1-60,AKP染色呈强阳性,在体内外具有向三胚层分化的潜能;在体外诱导其向神经分化,结果发现KSR培养液比神经干细胞培养液更有利于胚胎干细胞的神经分化,悬浮生长7 d的拟胚体贴壁后出现特征性的玫瑰花环样结构(rosette structure)的时间更早。数量更多。【结论】 SYSU-7细胞系具有自我更新及多向分化潜能等胚胎干细胞特性。本实验为研究人胚胎干细胞的神经分化提供了新的细胞模型和研究思路。     

胰酶和Ⅳ型胶原酶在人胚胎干细胞传代中的作用特点

目的对比人胚胎干细胞(hESC)培养过程中不同的酶消化细胞的特点,探讨适合hESC长期体外培养的消化传代方法。方法将正常生长在小鼠胚胎成纤维细胞(MEF)滋养层上的hESC分别用0.05%胰酶-EDTA和Ⅳ型胶原酶消化,重新接种,了解两种酶消化后的细胞存活率、克隆形成数量、细胞产量、冻存-复苏后细胞的存活率以及长期传代后细胞核型情况。结果用0.05%胰酶-EDTA消化传代后形成的克隆大小均一,每代第3d可获得碱性磷酸酶(AP)阳性克隆数(21.2±3.5)个/10倍视野,每次传代时hES细胞产量可达(4.56±1.29)×105/cm2,传代时细胞存活率高达95.60%,经冻存-复苏后也有81.20%细胞存活率。用Ⅳ型胶原酶消化组每代仅可获得低浓度胰酶消化组AP阳性克隆数的一半,克隆大小不均,细胞产量也比低浓度胰酶消化组少,传代时细胞存活率和复苏后细胞存活率和低浓度胰酶组相似。分别用两种酶处理传代十余代,核型均无异常。结论两种酶消化均适用于hESC培养,二者作用特点不完全相同,分别适用于不同的实验需要。     

人胚胎干细胞源性表皮样干细胞分化潜能

[目的]探讨人胚胎干细胞源性表皮样干细胞的分化潜能,为研究其分化的调控机制及寻找新的人皮肤组织工程种子细胞奠定基础.[方法]将人胚胎干细胞与人羊膜共培养 4 d,定向诱导其分化为表皮样干细胞克隆,用胰酶消化后移植裸鼠皮下 20 d、 30 d及 50 d.对移植后细胞的分化情况进行了形态学和免疫组织化学观察分析.[结果]人胚胎干细胞源性表皮样干细胞在裸鼠皮下 20～ 30 d后,细胞分化为由单层或复层上皮样细胞构成的管状或泡状结构,它们可分别呈 CEA和 CK18阳性.种植 50 d后,除上述结构外,可见角化复层扁平上皮、毛囊样、汗腺样及皮脂腺样等结构.[结论]研究结果提示人胚胎干细胞源性表皮样干细胞具有分化为角化复层扁平上皮及毛囊样、汗腺样和皮脂腺样等结构的潜能.     

体外定向诱导人胚胎干细胞分化为表皮样干细胞的研究

[目的]探索体外定向诱导人胚胎干细胞(hES细胞)分化为表皮样干细胞的条件,为研究其定向分化机理及寻找新的皮肤组织工程种子细胞奠定基础。[方法]将人胚胎干细胞单独(对照组)或与人羊膜上皮面向上全铺或半铺布半孔底共培养4~5 d,观察其形态变化并分别用β1整合素,CK15及CK19免疫组化检测人胚胎干细胞向表皮样干细胞的分化。[结果]人胚胎干细胞与人羊膜共培养4～5 d后,在人羊膜上皮面形成表皮样干细胞集落,表达高水平的表皮干细胞特异标记物β1整合素、CK15和CK19。在无羊膜覆盖处,细胞贴壁生长,形成单层表皮样细胞,细胞呈多边形,排列紧密,大部分细胞表达β1整合素。对照组大量细胞死亡,未见β1整合素阳性细胞。[结论]在体外人羊膜可定向诱导人胚胎干细胞分化为表皮样干细胞,并提示在羊膜上皮面的细胞克隆可能是表皮样干细胞,而贴壁生长的细胞可能大部分是表皮样瞬间放大细胞。     

建立植入前遗传学检测人胚胎来源的无动物源性干细胞系

【目的】在无动物源性的干细胞培养体系中建立植入前遗传学检测（PGT）胚胎来源的人胚胎干细胞系,为医学研究提供疾病模型。【方法】在我们的研究中,对无动物源性的人类包皮成纤维细胞饲养层（XF-HFF）与成分确定的培养基（CDM）构建的无动物源性培养体系进行了评估。在该培养体系中,利用染色体平衡易位患者PGT来源的废弃胚胎建立一个新的人胚干细胞（hESC）细胞系。【结果】新建立的人胚胎干细胞系在无动物源性培养系统中可长期培养传代（>45个代次）。核型分析显示,在传代45代次后,新建立的人胚胎干细胞仍保持一致的核型。XF-HFF/CDM中的hESC仍保持多能性。通过荧光免疫染色检测到SSEA-3、SSEA-4、SSEA-1、TRA-1-60、TRA-1-81等多能标志物的表达;RT-PCR分析显示,在XF-HFF/CDM培养体系上生长的hESC中存在干细胞标记。小鼠体内实验也证实了hESC在体内维持其多能性。【结论】本研究建立了PGT来源的人胚胎干细胞系,为进一步建立携带遗传疾病基因的hESC系并为临床研究和治疗提供疾病模型打下了基础。     

胚胎干细胞与再生医学

由于胚胎干细胞具有分化能力,再生性强;同时由于处于低分化状态,它还具有分化成多种细胞、组织和器官的能力。科学家普遍认为胚胎干细胞的研究将为临床医学提供广阔的应用前景,可以解决长期困扰临床的供体不足和免疫排斥的难题,从而实现人类用人工培养的组织和器官更换疾病组织和器官的目标。本文重点介绍胚胎干细胞在心肌细胞、胰腺细胞、神经细胞等方面的再生研究。