Fe3O4纳米化颗粒标记人羊膜间充质干细胞的合适条件

目的：Fe3O4纳米化颗粒是近来发现的活体示踪剂，由于其毒性可导致标记细胞死亡，寻找合适的浓度进行细胞标记已成为活体示踪的关键。实验以人羊膜间充质干细胞作为靶点，探讨Fe3O4纳米化颗粒标记的合适条件。方法；实验于2007—08在郑州大学完成。①细胞来源及颗粒：人羊膜间充质干细胞由郑州大学第一临床医学院神经外科杨波教授自健康产妇胎盘羊膜中提取，产妇对实验知情同意，实验经医院医学伦理委员会批准。Fe3O4纳米颗粒由美国Sigma公司生产，商品名：菲立磁，批号094k0788。转染剂多聚左旋赖氨酸购自大连宝生生物公司，批号033K4351。②实验方法：向人羊膜间充质干细胞加入含10％胎牛血清、20μg／L碱性成纤维生长因子的DMEM／F12培养基，置于37℃、体积分数为0．05的CO2饱和湿度培养箱中培养，待细胞达80％～90％融合时胰酶消化传代。取传至第3代的细胞，放入含DMEM/F12培养基的10mL培养瓶中，密度调整为1×10^9L^-1。设立3组：单纯Fe3O4组分为4个亚组，即向培养基中分别加入终浓度为20，30，40，80mg／L的Fe3O4纳米颗粒；Fe3O4＋多聚左旋赖氨酸组分为4个亚组，即向培养基中分别加入上述终浓度Fe3O4纳米颗粒后，再加入1．5mg／L多聚左旋赖氨酸；培养基对照组，仅加入DMEM／F12培养基。各组细胞标记12h后，均更换为DMEM／F12培养基培养3周。③实验评估：分别于标记后12h、36h、1周和3周，普鲁士蓝染色检测Fe3O4纳米颗粒进入细胞情况，锥虫蓝染色检测细胞活性。结果：①Fe3O4纳米颗粒标记人羊膜间充质干细胞的效果：终浓度为20mg／L的Fe3O4纳米颗粒细胞标记率为60％，终浓度为30，40，80mg／L的Fe3O4纳米颗粒细胞标记率均为100％。单纯Fe3O4组可见少量蓝染的Fe3O4纳米化颗粒分散于细胞浆内，Fe3O4＋多聚左旋赖氨酸组蓝染颗粒明显增多，部分聚     

超顺磁性氧化铁纳米颗粒体外标记兔骨髓间充质干细胞的安全性以及MRI成像特征

背景：传统的干细胞标记方法常需要病理组织学等侵袭性手段检测,无法动态观察整个实验过程,也不适合临床研究。目的：观察超顺磁性氧化铁纳米颗粒体外标记对兔骨髓间充质干细胞生物学特性的影响以及标记兔骨髓间充质干细胞的体外MRI成像特征。方法：采用红细胞裂解贴壁法培养扩增兔骨髓间充质干细胞。采用不同浓度超顺磁性氧化铁纳米颗粒（100,50,25,12.5mg/L）联合多聚赖氨酸（0.75mg/L）标记兔骨髓间充质干细胞。对标记兔骨髓间充质干细胞进行MRI检测,观察其成像特征。结果与结论：25mg/L的超顺磁性氧化铁纳米颗粒联合0.75mg/L多聚赖氨酸标记兔骨髓间充质干细胞具有较好的安全性和有效性。此浓度对细胞的生长活性没有影响,不影响骨髓间充质干细胞的成骨成脂分化能力。MRI扫描在T2^＊WI序列上能明显有效地显像超顺磁性氧化铁纳米颗粒标记的兔骨髓间充质干细胞。     

量子点标记神经生长因子纳米化颗粒修饰羊膜间充质干细胞移植治疗大鼠实验性脑损伤

目的:量子点是由Ⅱ-Ⅵ族元素或Ⅲ-Ⅴ族元素组成的纳米颗粒,因三维上受到量子限制而表现出独特的光学特征,其标记的神经生长因子纳米化颗粒由于是纳米级,易通过细胞生物膜.实验观察负载此纳米颗粒的羊膜间充质干细胞移植治疗大鼠脑损伤的效果.方法:实验于2007-01/10在郑州大学完成.①材料:SPF级健康成年Wistar大鼠40只,按体质量编号分为4组:神经生长因子细胞组、常规细胞组、损伤模型组、培养基对照组,10只/组,实验过程中对动物的处置符合动物伦理学标准.羊膜间充质干细胞来自健康产妇胎盘羊膜,产妇对实验知情同意,实验经医院医学伦理委员会批准.量子点神经生长因子纳米粒由兰州大学功能有机分子化学国家重点实验室协助构建.②实验方法;向羊膜间充质干细胞中加入含10%胎牛血清、20 μg/L碱性成纤维生长因子的DMEM/F12培养基,置于37 ℃、体积分数为0.05的CO2饱和湿度培养箱中培养,待细胞达80%～90%融合时胰酶消化传代.取传至第3代细胞,分别加入终浓度为20,40,60 μg/L的量子点标记神经生长因子纳米粒进行修饰处理72 h,并设立空白对照和空载量子点对照.4组大鼠均采用Feeney自由落体法建立脑损伤模型,神经生长因子细胞组于大鼠损伤部位注入经40 mg/L量子点标记神经生长因子纳米粒修饰的羊膜间充质干细胞悬液10 μL(约4.0×108 个细胞),常规细胞组注入等量单纯量子点标记的羊膜间充质干细胞悬液,培养基对照组注入等量DMEM/F12细胞培养基,损伤模型组不给予移植操作.③实验评估:经量子点标记的神经生长因子纳米粒修饰后,MTT法检测细胞活性,荧光显微镜观察量子点在细胞内的分布,免疫细胞化学鉴定细胞分化.细胞移植后对各组大鼠运动及感觉功能进行评分,免疫组织化学染色及荧光显微镜观察量子点荧光化羊膜间充质干细胞在脑内存活分化和迁移情况.结果:①细胞生长率:培养72 h后与空白对照和空载量子点对照细胞比较,20,40,60 μg/L量子点标记的神经生长因子纳米粒组细胞生长率均呈增长趋势,40 μg/L时细胞无明显生长抑制,达60 μg/L时增长有所减慢.②体外量子点分布:荧光显微镜连续观察羊膜间充质干细胞.约6 h后开始摄入量子点标记的神经生长因子纳米粒,随着时间延长摄入量逐渐增加,于32 h荧光强度达高峰.③体外免疫细胞化学鉴定:经量子点神经生长因子纳米粒修饰的羊膜间充质干细胞表达神经元烯醇化酶和神经丝蛋白,向神经元方向分化,但不表达胶质纤维酸性蛋白.④神经行为学检测结果:细胞移植后24h,各组神经行为学各项指标评分均基本相似(P＞0.05);移植后10,20 d,损伤模型组与培养基对照组无明显变化,神经生长因子细胞组、常规细胞组运动及感觉功能各项评分均显著降低(P＜0.05),且神经生长因子细胞组下降幅度明显强于常规细胞组(P＜0.05).⑤免疫组织化学和荧光检测结果:经量子点神经生长因子纳米粒修饰的羊膜间充质干细胞在脑组织损伤区存活,并向周围迁移.结论:量子点是一种较好的细胞示踪剂,负载其标记的神经生长因子纳米化颗粒的羊膜间充质干细胞移植能够改善脑损伤大鼠神经功能.     

人脱细胞羊膜对间充质干细胞向神经系细胞分化的影响

背景:成体干细胞在细胞外基质加细胞因子作用下向神经系细胞分化的报道甚少.目的:根据干细胞巢原理,探讨羊膜间充质干细胞体外向神经系细胞诱导分化的条件,及其定向分化过程中神经蛋白的表达.设计、时间及地点:细胞形态学观察及蛋白分子水平检测,于2007-12/2008-04在郑州大学医学院实验中心完成.材料:产妇自愿捐献的羊膜由郑州大学第一附属医院产科提供.维甲酸、碱性成纤维细胞生长因子为Sigma公司产品.方法:体外分离培养、扩增羊膜间充质干细胞,调整细胞密度为4×107L-1,同时通过酶-化学法制作膜样基质.设立2组:诱导组羊膜间充质干细胞以基础培养基预诱导后,按4×107L-1接种在膜样基质上,并以神经基础培养基培养2 d,然后替换为含10-3 mmol/L维甲酸、20μg/Lβ-神经生长因子的DMEM/F12神经诱导培养基,继续培养24 h,换基础培养基继续培养3 d.对照组除不用膜样基质外,余步骤同诱导组.主要观察指标:细胞形态学变化,蛋白分子水平鉴定神经细胞表型.结果:诱导组接种到膜样细胞外基质24 h可见细胞呈球形,紧贴膜样基质,胞体伸出突起,折光性强;第3天大部分细胞突起延伸并相互连接;4～6 d突起形成网状结构且排列具有一定的方向性;对照组3 d时见多个突起,4～6 d细胞又恢复纤维细胞形态.预诱导后,两组巢蛋白、神经元特异性烯醇化酶表达明显增高,突触素、胶质纤维酸性蛋白表达无明显变化;诱导6 d时与对照组比较,诱导组神经元特异性烯醇化酶表达无明显差异(P＞0.05),突触素表达显著升高(P＜0.01),巢蛋白、胶质纤维酸性蛋白表达显著降低(P＜0.01).结论:在膜样细胞外摹质上,羊膜间充质干细胞可显示典型神经元特有的形态特征、表达标记.提示应用基质加细胞因子的诱导程序,可以从羊膜间充质干细胞高效获得神经元前体细胞,并抑制其向神经胶质细胞的分化.     

超顺磁性氧化铁标记骨髓间充质干细胞的体外标准化实验

背景:超顺磁性氧化铁颗粒标记成像可在体观察标记细胞移植后情况,但结合临床细胞治疗剂量,其标记浓度及标记时间对细胞标记率、标记活性及标记后成像效果的综合影响还需进一步分析.目的:筛选超顺磁性氧化铁体外标记大鼠骨髓间充质干细胞的标准化剂量,拟为体内成像提供最佳标记"浓度-时间".设计、时间及地点:细胞学体外对照观察,于2008-02/10在山西医科大学完成.材料:清洁级Wistar大鼠10只,由山西医科大学动物实验中心提供.Resovist中含超顺磁性氧化铁铁颗粒28 g/L,为德国Schering公司产品.方法:全骨髓法分离培养大鼠骨髓间充质干细胞.取Resovist,分别配制含终浓度为0,25,50,75,100,150 mg/L超顺磁性氧化铁的培养基,加入P3代骨髓间充质干细胞中进行孵育标记.主要观察指标:普鲁士蓝法检测细胞标记率,锥虫蓝拒染法检测标记细胞活性,观察标记细胞体外磁共振成像情况.结果:细胞标记率达100%,随着标记时间的延长,胞质内蓝染颗粒逐渐减少.标记1 d和3 d时,与0 mg/L超顺磁性氧化铁组比较,25,50 mg/L组锥虫蓝拒染率无明显差异(F=0.28～3.15,P0.05);与25 mg/L超顺磁性氧化铁组比较,50 mg/L组锥虫蓝拒染率无明显差异(F=0.28～0.79,P0.05).体外磁共振成像示标记3 d时,标记浓度为50 mg/L组的T2WI及T2·WI信号降低最明显.结论:超顺磁性氧化铁"50 mg/L-3 d"体外标记效率高,对细胞活性无影响,且磁共振成像信号降低最明显,为最适"浓度-时间"组合.     

无葡聚糖包被超顺磁性氧化铁纳米颗粒影响骨髓间充质干细胞的增殖

背景：目前关于无葡聚糖包被超顺磁性氧化铁纳米颗粒对细胞增殖活性的影响及毒性效应的研究较少。目的：探究无葡聚糖包被超顺磁性氧化铁纳米颗粒对大鼠骨髓间充质干细胞的毒性、增殖等生物学活性的影响。方法：制备含0,25,50,75,100 mg/L无葡聚糖包被超顺磁性氧化铁纳米颗粒的培养液,采用5种质量浓度的培养液培养大鼠骨髓间充质干细胞,24 h后进行普鲁士蓝染色验证超顺磁性氧化铁纳米标记情况,CCK-8法检测细胞增殖,同时检测细胞上清液中乳酸脱氢酶活性及细胞内超氧化物歧化酶活性。结果与结论：普鲁士蓝染色证实,50 mg/L及以上质量浓度的无葡聚糖包被超顺磁性氧化铁纳米颗粒均可100%标记细胞,但25 mg/L组尚无法达到完全标记。随着质量浓度的增高,无葡聚糖包被超顺磁性氧化铁纳米颗粒对细胞的抑制率及毒性逐渐增大,25 mg/L无葡聚糖包被超顺磁性氧化铁纳米颗粒对细胞的影响最小,50 mg/L无葡聚糖包被超顺磁性氧化铁纳米颗粒虽然对细胞生长的影响较25 mg/L组为高,但二者在统计学上无明显差别（P 〉0.05）。结果表明,50 mg/L无葡聚糖包被超顺磁性氧化铁纳米颗粒对骨髓间充质干细胞标记率高,且细胞毒性及对细胞增殖活性的影响较小。     

残粒脂蛋白诱导大鼠脂肪间充质干细胞的成脂分化

背景:高三酰甘油血症患者血浆中的极低密度脂蛋白和乳糜微粒增多,可被水解为残粒脂蛋白.极低密度脂蛋白可诱导其他前体脂肪细胞的成脂分化,推测残粒脂蛋白也具有诱导脂肪间充质干细胞成脂分化的能力.目的:探讨不同质量浓度残粒脂蛋白对大鼠脂肪间充质干细胞成脂分化的影响.方法:无菌条件下切取大鼠腹股沟脂肪垫,胶原酶消化法获取脂肪间充质干细胞,接种入含胎牛血清的DMEM/F12培养基进行培养,观察细胞形态变化,流式细胞仪检测细胞表面分子的表达.将传至第2代的脂肪间充质干细胞分为4组,对照组单纯以10 mg/L胰岛素进行孵育,剩余3组另加入50,100,200 mg/L残粒脂蛋白,18 d后通过油红O染色评价成脂分化情况.结果与结论:原代脂肪间充质干细胞早期呈集落样生长,随传代次数增加,逐渐呈均一性梭状细胞外观,细胞表达CD105,基本不表达CD34.与对照组比较,加入50 mg/L残粒脂蛋白后油红O染色强度无明显变化(P > 0.05),加入100 mg/L残粒脂蛋白后油红O染色强度明显升高(P < 0.05);加入200 mg/L残粒脂蛋白油红O染色强度明显高于其他3组(P < 0.05).提示残粒脂蛋白以浓度依赖性的方式诱导脂肪间充质干细胞成脂分化.     

超顺磁性氧化铁纳米粒子和CM-DiI荧光双标记骨髓间充质干细胞

背景:细胞移植疗效监测取决于有效的标记方法,从而能够对移植细胞进行示踪.超顺磁性氧化铁纳米粒子(superparamagnetic iron oxide,SPIO)是一种较为理想的新型磁共振对比剂,用SPIO标记细胞可实现对移植细胞进行活体示踪.而荧光活性染料CM-Dil无细胞毒性,不影响细胞的生长,适合标记和示踪细胞.目的:观察SPIO及CM-Dil对骨髓间充质干细胞的标记及示踪效果.方法:全骨髓法培养猪骨髓间充质干细胞,用含50 mg/L铁浓度的SPIO及CM-Dil标记骨髓间充质干细胞,将双标后的骨髓间充质干细胞经冠状动脉注入猪心肌梗死模型.4周后取心脏组织行冰冻切片观察.结果与结论:SPIO及CM-Dil在体外标记骨髓间充质干细胞效率高,几乎达100%.经冠状动脉移植4周后心肌组织可找到双标记的骨髓间充质干细胞,结果提示SPIO及CM-Dil双标记骨髓间充质干细胞体内示踪效果好.     

人羊膜间充质干细胞支持造血的体外实验

背景:骨髓是目前间充质干细胞的主要来源,但由于取材不便、细胞数量受年龄限制等原因,其应用具有一定局限性.近年来,羊膜作为间充质干细胞的新来源受到越来越广泛的关注.目的:探讨人羊膜来源间充质干细胞在体外对造血干细胞的扩增是否有支持作用,以及怎样提高羊膜间充质干细胞和造血干细胞共移植成功率.方法:利用组织块培养法,从足月分娩的人羊膜中分离培养羊膜间充质干细胞.密度梯度离心法分离脐血单个核细胞,采用免疫磁珠分选技术分选其中 CD34+细胞.分别用脐血单个核细胞和 CD34+细胞与羊膜间充质干细胞共培养,连续 4 周,每周计悬浮细胞浓度,并以骨髓间充质干细胞组及无滋养层组作为对照.采用集落形成实验,把扩增的脐血单个核细胞和CD34+细胞分别接种至甲基纤维素半固体培养基中,14 d 后根据典型形态特征计数造血集落数.结果与结论:羊膜间充质干细胞可促进人脐血单个核细胞和 CD34+细胞扩增,扩增后两者在甲基纤维素半固体培养基中能够形成造血祖细胞集落,其造血支持作用与骨髓间充质干细胞相似,两者对比无明显统计学差异.提示,羊膜间充质干细胞体外具有与骨髓间充质干细胞相似的造血支持作用,有可能为造血干细胞体外扩增及临床间充质干细胞与造血干细胞联合移植、提高造血干细胞移植成功率提供一种更加理想的间充质干细胞新来源.     

间充质干细胞在低氧环境下的增殖、代谢与成骨分化:胎盘羊膜及骨髓来源间充质干细胞的对比

背景:目前关于低氧对间充质干细胞成骨分化影响的报道结果有差异,这些差异可能是采用氧体积分数不同引起的,也有可能是间充质干细胞来源不同引起的.目的:比较胎盘羊膜间充质干细胞和骨髓间充质干细胞在低氧下的生物性状差异.方法:两步酶消化法与全骨髓贴壁法分别获得人胎盘羊膜间充质干细胞和兔骨髓间充质干细胞,体外传代培养.分别取相同代次的人胎盘羊膜间充质干细胞和骨髓间充质干细胞,细胞以2×10~4 cells/孔接种于12孔板,加入含体积分数为10%胎牛血清的α-MEM培养基,分别在体积分数为5%O_2或体积分数为20%O_2条件下培养生长12 d.成骨诱导时,细胞以1×10~5 cells/孔接种于12孔板,加入成骨诱导培养基,分别在体积分数为5%O_2或体积分数为20%O_2条件下成骨诱导14 d.观察两种间充质干细胞在不同氧浓度下的生长情况及在不同氧浓度下葡萄糖的消耗与乳酸生成及成骨分化情况.结果与结论:与常氧组相比,低氧促进人胎盘羊膜间充质干细胞和骨髓间充质干细胞的增殖和成骨分化.但与骨髓间充质干细胞相比,低氧能更好地促进人胎盘羊膜间充质干细胞的增殖;低氧下人胎盘羊膜间充质干细胞消耗较少的葡萄糖,产生较少的乳酸.在成骨诱导方面,低氧显著促进骨髓间充质干细胞的碱性磷酸酶表达,且远高于人胎盘羊膜间充质干细胞,但是两者的单位细胞钙沉积量无明显差异.