含人AGM区、胎肝及骨髓基质细胞培养体系程序化诱导小鼠胚胎干细胞向造血干细胞的分化

背景：前期已分别制备人主动脉-性腺-中肾区基质细胞系及胎肝基质细胞系,发现前者可促进小鼠胚胎干细胞定向分化为造血干细胞。 目的：模拟胚胎发育过程中永久造血发育的时空顺序,探讨人主动脉-性腺-中肾(AGM)区、胎肝(FL)及骨髓(BM)基质细胞对小鼠胚胎干细胞体外诱导分化为造血干细胞的支持作用,以寻求更佳的诱导条件。 方法：将小鼠E14胚胎干细胞诱导为拟胚体(EB),并利用Transwell非接触共培养体系依次在人主动脉-性腺-中肾区、胎肝及骨髓基质细胞饲养层上进一步诱导分化,按不同诱导阶段分为拟胚体对照、EB/AGM、EB/AGM+FL和EB/AGM+FL+BM共4组。共培养6 d后分别收获各组拟胚体来源细胞,以流式细胞仪检测Sca-1+c-Kit+细胞含量,进行各系造血细胞集落形成单位分析并观察细胞形态。 结果与结论：①EB/AGM+FL组和EB/AGM+FL+BM组收获细胞涂片均发现原始造血细胞。②拟胚体来源细胞经AGM区基质细胞诱导后Sca-1+c-Kit+ 细胞明显升高(P < 0.05)。③拟胚体对照组造血细胞集落形成单位低于其他各组(P < 0.05), 而EB/AGM+FL、EB/AGM+FL+BM组造血细胞集落形成单位计数亦较EB/AGM组明显增高。提示AGM+FL和AGM+FL+骨髓基质细胞微环境对原始造血干细胞的扩增效应均明显高于单纯主动脉-性腺-中肾饲养层。     

小鼠胎盘间充质干细胞移植对造血系统自然衰老的影响*

背景：造血系统作为人体重要组成部分,随着年龄的增长会出现功能不断衰退。 目的：观察小鼠胎盘间充质干细胞对小鼠造血系统自然衰老的延缓作用。 方法：取孕13.5 d Balb/c小鼠胎盘,制备胎盘间充质干细胞。6月龄Balb/c小鼠48只随机分均为细胞移植组和对照组。细胞移植组尾静脉输注胎盘间充质干细胞,每月1次,共6次;对照组输注生理盐水。第3个月进行外周血象、骨髓有核细胞计数、成纤维细胞集落培养、造血祖细胞集落培养和外源性脾集落形成单位计数检测;第6个月时增加骨髓切片观察、骨髓细胞重建造血能力测定。 结果与结论：细胞移植组小鼠一般情况优于对照组;干预第3个月,细胞移植组的骨髓有核细胞计数、巨噬系祖细胞、巨核系祖细胞多于对照组,其他指标无明显差别;干预第6个月,除外周血象仍无差别外,其他的上述指标均明显高于对照组;观察期内两组的上述指标均随时间延长呈下降趋势,但细胞移植组下降速度明显慢于对照组,差异有显著性意义(P < 0.05)。组织学观察发现,细胞移植组骨髓造血组织较对照组丰富,而对照组骨髓脂肪化显著增加;实验还发现细胞移植组骨髓细胞的造血重建能力明显优于对照组。结果提示,小鼠胎盘间充质干细胞能够延缓小鼠造血系统的衰退。     

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。     

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。     

造血的胚胎起源★

背景：哺乳动物的胚胎期造血包括原始造血和永久造血。原始造血发生于卵黄囊已被普遍认可，但永久造血的起源部位一直是造血领域争论的焦点。 目的：探索永久造血的胚胎起源。 方法：第一作者应用计算机检索2000-01/2010-03 PubMed数据库相关文章，检索词为“hematopoietic stem cell， hematopoiesis，yolk sac，AGM region ”，同时检索2000-01/2010-03 CNKI数据库相关文章，检索词为“造血干细胞，造血，卵黄囊，AGM区”。共检索到文献682篇，排除重复性研究，最终纳入42篇。 结果与结论：传统观点认为永久造血起源于胚外卵黄囊，但近些年的一系列研究表明永久造血首先起源于胚内AGM区。胎盘是新近发现的从主动脉-性腺-中肾(AGM)区到胎肝阶段可能生成造血细胞的部位。在卵黄囊和PSp/AGM区中，造血细胞的祖细胞分别表现为两种不同的模式:在卵黄囊中，造血细胞和内皮细胞共同来源于成血血管细胞；在主动脉-性腺-中肾区中，背主动脉腹侧壁的生血内皮生成造血干细胞。此外，造血发育过程受多个信号通路的调节。     

三种不同饲养层上人胚胎干细胞生长状态的比较★

背景：人胚胎干细胞传代培养的关键是抑制其自发分化、保证细胞的全能性。以小鼠胚胎成纤维细胞或人包皮成纤维细胞作为饲养层尽管能够维持胚胎干细胞的未分化状态，但存在细胞克隆不饱满、平铺情况明显等问题。 目的：制备小鼠胚胎成纤维细胞与人包皮成纤维细胞的混合饲养层，观察人胚胎干细胞在其上面的生长状态。 设计：多样本观察比较。 单位：海南医学院附属医院生殖医学中心。 材料：实验于2006-04/2007-07在海南医学院附属医院生殖医学中心完成。包皮来自于行包皮环切的儿童，由海南医学院附属医院泌尿外科提供，儿童家属对治疗及实验均签署知情同意书，实验经医院医学伦理委员会批准。人胚胎干细胞系HN-1由本实验室从人类囊胚中分离培养并鉴定。清洁级孕12.5~14.5 d的胎鼠11只，实验过程中对动物的处置符合动物伦理学标准。 方法：胎鼠麻醉后去除头、四肢和内脏，按常规胰蛋白酶反复消化法获得细胞悬液进行接种培养，待生长汇合后冻存部分原代细胞，用丝裂霉素C处理2.0~3.0 h后，按1×108 L-1密度接种于明胶包被的中心皿内，即小鼠胚胎成纤维细胞饲养层。人包皮成纤维细胞的分离培养与饲养层制备同上。上述两种成纤维细胞分别计数后，按1∶0，3∶1，1∶1，1∶3，0∶1比例混合，然后以1×108 L-1密度接种于明胶包被的中心皿内，即混合饲养层。观察体外传代培养的人胚胎干细胞在3种不同饲养层上的生长状态，并对生长在混合饲养层上的人胚胎干细胞进行碱性磷酸酶检测、OCT-4表达免疫组化检测、OCT-4及端粒酶mRNA表达RT-PCR检测。撤除饲养层，观察人胚胎干细胞体外分化情况。 主要观察指标：①不同饲养层上人胚胎干细胞的生长状态比较。②人胚胎干细胞在不同比例混合饲养层上的生长状态比较。③混合饲养层上人胚胎干细胞未分化状态的检测。④体外分化实验。 结果：①：生长在小鼠胚胎成纤维细胞和人包皮成纤维细胞上的人胚胎干细胞克隆扁平、不饱满，而生长在混合饲养层上的人胚胎干细胞克隆饱满、厚实，其克隆形态显著好于其他两种饲养层。②：小鼠胚胎成纤维细胞：人包皮成纤维细胞按1∶1混合时，人胚胎干细胞显著堆积生长，克隆边缘清晰、隆起明显且饱满，按1:3混合时无明显变化，优于其余3种混合比例。③：碱性磷酸酶染色及OCT-4抗原表达均呈强阳性，分别在200~300 bp和300~400 bp处可见OCT-4和端粒酶mRNA表达的特异性条带。④：能形成拟胚体，贴壁后人胚胎干细胞可分化为多种形态的细胞。 结论：①与小鼠胚胎成纤维细胞或人包皮成纤维细胞常规饲养层相比，两者混合饲养层能够更好的支持人胚胎干细胞的体外传代培养，获得更佳的克隆形态。②小鼠胚胎成纤维细胞与人包皮成纤维细胞的混合比例为1∶1时效果较好。     

碱性成纤维细胞生长因子对胚胎干细胞来源集落形成细胞的作用*

背景：有研究表明,在卵黄囊造血、胎肝造血和在胚胎干细胞向造血干细胞分化过程中,碱性成纤维细胞生长因子可强烈表达。 目的：在拟胚体培养阶段施加碱性成纤维细胞生长因子,验证碱性成纤维细胞生长因子对集落形成细胞产生的调控作用。 方法：购买小鼠胚胎干细胞D3细胞系,取第3~5代小鼠原代胚胎成纤维细胞,加入新配制含丝裂霉素C的DMEM生长培养基孵育2.5 h,使饲养层细胞失去增殖能力;加入胰酶消化适度,离心后制成单细胞悬液,以10×104个/cm2的密度种至用明胶包被的培养瓶中,放入孵箱内培养24 h之后使用。复苏胚胎干细胞D3细胞并将其接种于饲养层细胞之上。在拟胚体培养阶段按培养基成分不同分为2组：对照组(标准培养基+血管内皮生长因子+干细胞因子组)、实验组(标准培养基+血管内皮生长因子+干细胞因子+碱性成纤维细胞生长因子组)。各组于培养3,6d时分别计数克隆形成数,通过免疫荧光法检测Flk-1+细胞表达情况,并用IMAGE-PRO PLUS图像分析系统统计阳性细胞数及平均吸光度值。 结果与结论：与对照组比较,在拟胚体培养阶段加入碱性成纤维细胞生长因子可显著增加集落形成细胞的数量(P < 0.01), Flk-1阳性细胞数及平均吸光度值也显著增加(P < 0.01)。证明碱性成纤维细胞生长因子能够有效地促进胚胎体的扩增以及成血管血液干细胞的产生与增殖。     

小鼠胚胎及人包皮成纤维细胞按比例制成混合饲养层上的人胚胎干细胞生长状态★

目的：人胚胎干细胞传代培养的关键是抑制其自发分化、保证细胞的全能性。欲解决以小鼠胚胎成纤维细胞或人包皮成纤维细胞为常规饲养层培养人胚胎干细胞时存在的问题，观察两者按一定比例制成的混合饲养层上人胚胎干细胞的生长状态。 方法：实验于2006-04/2007-07在海南医学院附属医院生殖医学中心完成。①对象：包皮来自于行包皮环切的儿童，由海南医学院附属医院泌尿外科提供，儿童家属对治疗及实验均签署知情同意书，实验经医院医学伦理委员会批准。人胚胎干细胞系HN-1由本实验室从人类囊胚中分离培养并鉴定。清洁级孕12.5~14.5 d的胎鼠11只，实验过程中对动物的处置符合动物伦理学标准。②实验方法：将去除头、四肢和内脏的胎鼠按常规胰蛋白酶反复消化法获得细胞悬液进行接种培养，待生长汇合后冻存部分原代细胞，用丝裂霉素C处理2.0~3.0 h后，按1×108 L-1密度接种于明胶包被的中心皿内，即小鼠胚胎成纤维细胞饲养层。人包皮成纤维细胞的分离培养与饲养层制备同上。上述两种成纤维细胞分别计数后，按1∶0，3∶1，1∶1， 1∶3，0∶1比例混合，然后以1×108 L-1密度接种于明胶包被的中心皿内，即混合饲养层。③实验评估：观察体外传代培养的人胚胎干细胞在3种不同饲养层上的生长状态。并对生长在混合饲养层上的人胚胎干细胞进行碱性磷酸酶检测、OCT-4表达免疫组化检测、OCT-4及端粒酶mRNA表达RT-PCR检测。撤除饲养层，观察人胚胎干细胞体外分化情况。 结果：①不同饲养层上人胚胎干细胞的生长状态比较：生长在小鼠胚胎成纤维细胞和人包皮成纤维细胞上的人胚胎干细胞克隆扁平、不饱满，而生长在混合饲养层上的人胚胎干细胞克隆饱满、厚实，其克隆形态显著好于其他两种饲养层。②人胚胎干细胞在不同比例混合饲养层上的生长状态比较：小鼠胚胎成纤维细胞：人包皮成纤维细胞按1∶1混合时，人胚胎干细胞显著堆积生长，克隆边缘清晰、隆起明显且饱满，按1∶3混合时无明显变化，优于其余3种混合比例。③混合饲养层上人胚胎干细胞未分化状态的检测：碱性磷酸酶染色及OCT-4抗原表达均呈强阳性，分别在200~300 bp和300~400 bp处可见OCT-4和端粒酶 mRNA表达的特异性条带。④体外分化实验：能形成拟胚体，贴壁后人胚胎干细胞可分化为多种形态的细胞。 结论：①与小鼠胚胎成纤维细胞或人包皮成纤维细胞常规饲养层相比，二者混合饲养层能够更好的支持人胚胎干细胞的体外传代培养，获得更佳的克隆形态。②小鼠胚胎成纤维细胞与人包皮成纤维细胞的混合比例为1∶1时效果较好。     

猪苓多糖对脐血造血干细胞体外扩增及干细胞移植后免疫重建的调节效应★

目的：人脐血造血干细胞得以移植于小鼠体内，其理论基础是放射线照射使小鼠骨髓枯竭，龛位腾出，为移植的脐血造血干细胞提供空间，而猪苓多糖是从中药猪苓中提取的多糖成分，具有免疫调节抗肿瘤作用，也是一种非T细胞促有丝分裂素，对放射线照射有一定的防护作用。观察猪苓多糖对脐血造血干细胞体外扩增及干细胞移植后免疫重建效应。 方法： 实验于2004-06/2006-05在兰州大学基础医学院免疫研究所完成。①实验材料：清洁级BALB/c小鼠由兰州生物制品研究所提供，8周龄，体质量约20 g，雌雄各半，实验过程中对动物处置符合动物伦理学标准。脐血样本由兰泰医院妇产科提供，产妇及家属对实验知情同意，并经医院伦理委员会批准。猪苓多糖由兰州大学第一医院提供。②实验方法：应用20，17.5，12.5，7.5 mg/L猪苓多糖体外扩增培养脐血造血干细胞，并测定细胞增殖率及CD34+细胞数。将BALB/c小鼠分为正常对照组：尾静脉、腹腔注射等量生理盐水；照射空白组：3.5Gy经60Coγ放射线照射联合尾静脉、腹腔注射等量生理盐水；照射药物组：3.5Gy经60Coγ放射线照射联合尾静脉注射等量生理盐水、腹腔注射猪苓多糖；照射移植组（n =15）：3.5Gy经60Coγ放射线照射联合脐血造血干细胞移植、腹腔注射等量生理盐水；照射移植药物组：3.5Gy经60Coγ放射线照射联合脐血造血干细胞移植、腹腔注射猪苓多糖。③实验评估：观察小鼠生存状况及血常规变化，流式细胞仪测定CD3、CD4、CD8、CD19水平。 结果：57只小鼠均进入结果分析。①12.5 mg/L猪苓多糖增殖效率最为显著（P < 0.01），流式细胞仪测定显示CD34+细胞数扩增了6.33倍。移植药物组小鼠死亡率最低，死亡高峰集中在照射移植后7~14 d左右。②移植药物组小鼠血象恢复正常，并且时间明显短于其他实验组（P < 0.05）。③细胞及体液免疫恢复情况，移植药物组小鼠各项指标水平与正常小鼠无差别（P > 0.05），与其他各组小鼠比较，除CD4、CD19水平与照射移植小鼠无差别外均有差别（P < 0.05）。 结论：猪苓多糖对脐血造血干细胞有明显扩增作用，并能促进脐血造血干细胞移植小鼠免疫造血重建。     

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隆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,五六天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。     

The multiple facets of hematopoietic stem cells

Hematopoietic stem cells (HSCs) have long been defined as a cell with the capacity to repopulate the hematopoietic system of a lethally irradiated host. In clinical medicine, this property has been employed to reconstitute an individual's diseased hematopoietic system following ablation with a healthy, normal-functioning hematopoietic system by performing autologous and allogeneic stem cell transplantations. However, despite the widespread utilization of these pragmatic procedures for multiple human bone marrow diseases, much about the basic biology of the HSC and related primitive cells, such as the ontogenic origin of the HSC, the identification of the putative hemangioblast, and the potential of the HSC to contribute to alternative tissues, remains elusive. Basic scientists continue to investigate actively the origin of HSCs during mammalian ontogeny, the stimuli that induce HSCs to divide and differentiate normally, the relationship of HSCs to hemangioblasts, and the potential capacity of HSCs to transdifferentiate to other tissues such as endoderm-derived liver cells and ectoderm-derived neurons. This article will summarize the historical salient studies that have characterized the HSC and will review the active research currently being conducted to understand and define further the biologic properties and potential faculties of HSCs. The application of these studies to improved therapies for human disease, from leukemia to myocardial infarction, will be discussed.     

Skeletal muscle is enriched in hematopoietic stem cells and not inflammatory cells in cachectic mice

OBJECTIVE: Cachexia, a debilitating syndrome characterized by skeletal muscle wasting, is associated to many chronic diseases and diminishes the quality of life and survival of patients. Tumor-derived factors and proinflammatory cytokines, including TNF-alpha, IL-6 and IL-1 beta, mediate cachexia. In response to elevated cytokine levels, increased proteasome-mediated proteolysis and auto-phagocytosis result in muscle wasting. The histologic features of muscle cachexia are not fully elucidated. Therefore, we analysed alterations of different cell populations in cachectic muscle. METHODS: By immunohistochemical and cytological approaches, we characterized changes in the abundance of cellular populations in the musculature of a murine model of cancer cachexia (C26-bearing mice). RESULTS: Cachectic muscle displayed a decreased DNA content proportional to muscle mass wastage. A decrease in the number of nuclei occurred in the muscular but not in the stromal compartment. Cachectic muscle showed: mild modulation of myeloperoxidase activity, a neutrophil marker; reduction of macrophages in the endomysium; decrease in CD3(+) lymphocyte number. Conversely, a statistically significant enrichment in Sca-1(+) CD45(+) hematopoietic stem cells (HSCs) occurred in cachectic muscle. DISCUSSION: The elevated levels of cytokines which characterize cachexia may represent a trigger for inflammatory cell activation. However, we find that in cachexia, inflammatory cells in muscle are not increased while muscle tissue nuclei decline. Our data suggest that the inflammatory cell-mediated stress is not an etiologic component of muscle wasting in cachexia. The relative increase in HSCs in cachectic skeletal muscle suggests an attempt to maintain muscle homeostasis by recruitment and/or activation of stem cells.     

Targeted gene therapy to antigen-presenting cells in the central nervous system using hematopoietic stem cells

Abstract

Background: Hematopoietic stem cells (HSC) have been previously used as vectors for gene therapy of systemic disease. The effectiveness of HSC-mediated gene therapy largely depends on efficient gene delivery into long-term repopulating progenitors and targeted transgene expression in an appropriate progeny of the transduced pluripotent HSCs. In the present study, we examined the feasibility of using HSC transduced with self-inactivating (SIN) lentiviral vectors for the delivery of gene therapy to the central nervous system (CNS).

Material and methods: We constructed two SIN lentiviral vectors, EF.GFP and DR.GFP, to express the green fluorescent protein (GFP) gene controlled solely by the promoter of either a housekeeping gene EF-1α or the human HLA-DRα gene, which is selectively expressed in antigen-presenting cells.

Results: We demonstrated that both vectors efficiently transduced human pluripotent CD34⁺ cells capable of engrafting NOD/SCID mice. Only the DR.GFP vector mediated transgene expression in the murine CNS containing human HLA-DR⁺ cells. These cells express surface markers characteristic of resident CNS microglia. Furthermore, human dendritic cells derived from transduced and engrafted human cells potently stimulated allogeneic T cell proliferation.

Conclusions: The present study demonstrated successful targeting of transgene expression to CNS microglia after stable gene transduction of pluripotent HSC.     

Targeted gene therapy to antigen-presenting cells in the central nervous system using hematopoietic stem cells

BACKGROUND: Hematopoietic stem cells (HSC) have been previously used as vectors for gene therapy of systemic disease. The effectiveness of HSC-mediated gene therapy largely depends on efficient gene delivery into long-term repopulating progenitors and targeted transgene expression in an appropriate progeny of the transduced pluripotent HSCs. In the present study, we examined the feasibility of using HSC transduced with self-inactivating (SIN) lentiviral vectors for the delivery of gene therapy to the central nervous system (CNS). MATERIAL AND METHODS: We constructed two SIN lentiviral vectors, EF.GFP and DR.GFP, to express the green fluorescent protein (GFP) gene controlled solely by the promoter of either a housekeeping gene EF-1alpha or the human HLA-DRalpha gene, which is selectively expressed in antigen-presenting cells. RESULTS: We demonstrated that both vectors efficiently transduced human pluripotent CD34+ cells capable of engrafting NOD/SCID mice. Only the DR.GFP vector mediated transgene expression in the murine CNS containing human HLA-DR+ cells. These cells express surface markers characteristic of resident CNS microglia. Furthermore, human dendritic cells derived from transduced and engrafted human cells potently stimulated allogeneic T cell proliferation. CONCLUSIONS: The present study demonstrated successful targeting of transgene expression to CNS microglia after stable gene transduction of pluripotent HSC.     

Neuropeptide Y is involved in the regulation of quiescence of hematopoietic stem cells

Differentiation, self-renewal and quiescence of Hematopoietic stem cells (HSCs) is tightly regulated in order to protect the HSCs from the strain of constant cell division and depletion of the stem cell pool. The neurotransmitter Neuropeptide Y (NPY) is released from sympathetic nerves in the bone marrow and has been shown to indirectly affect HSC function through effects on bone marrow (BM) multipotent Mesenchymal Stromal Cells (MSCs), osteoblasts (OBs) and macrophages. Although the absence of NPY has been shown to be accompanied by severe BM impairment and delayed engraftment of HSCs, the direct effects of NPY on HSCs have never been assessed. Here, we aimed to explore the effect of NPY on the regulation of HSCs. All NPY receptors Y1, Y2, Y4 and Y5 were found to be highly expressed on most HSCs and mature hematopoietic cell subsets. In culture, in particularly expression of the Y1 receptor was shown to decrease in time. Doses of 300 nM NPY suppressed HSC proliferation in cell cultures, as confirmed by an increase of HSCs in G₀ phase and an increase in the gene expression levels of FOXO3, DICER1, SMARCA2 and PDK1, which all have been shown to play an important role in the regulation of cell quiescence. These data support the idea that NPY may have a direct effect on the regulation of HSC fate by modulating cell quiescence.     

慢性粒细胞白血病患者骨髓间充质干细胞的生物学特性及其造血调控

由于慢性粒细胞白血病存在造血微环境异常和免疫异常,推测间充质干细胞可能在慢性粒细胞白血病的病理过程中扮演了一个重要角色。 目的：观察慢性粒细胞白血病骨髓间充质干细胞的生物学特征和对造血调控的影响,比较其与正常人骨髓来源的间充质干细胞的异常。 方法：分离正常人和慢性粒细胞白血病患者的骨髓间充质干细胞,分别检测它们的形态、表型、生长曲线和对T细胞活化的能力;将它们分别与脐带血干细胞共培养,检测共培养体系中对集落形成的影响和相关分子表达的差异。 结果与结论：慢性粒细胞白血病患者和正常志愿者骨髓来源的间充质干细胞的细胞形态、表型和干细胞的倍增时间均没有差异,慢性粒细胞白血病患者的骨髓间充质干细胞抑制T细胞活化的能力减弱;共培养体系中,悬浮细胞簇增加,说明造血干细胞与间充质干细胞之间的黏附性减弱,同时蛋白和RNA水平显示慢粒组中基质金属蛋白酶9升高,同时使ICAM-1的KitL从膜形式转变为可溶性形式。结果提示,慢性粒细胞白血病骨髓间充质干细胞是细胞分化发育的微环境,其基础的机制在于基质金属蛋白酶9对细胞外基质的降解和黏附分子的裂解,改变骨髓微环境对造血干细胞黏附,增殖和分化的支持作用,导致造血干细胞异常增殖和动员,降低了恶变细胞对免疫细胞的敏感性导致免疫逃逸。     

脂肪源性间充质干细胞联合造血干细胞共移植治疗顽固性重型再生障碍性贫血2例

选取2002-08/2007-12在河南省血液病研究所收治的2例顽固性重型再生障碍性贫血患儿,脂肪源性间充质干细胞分别来源于HLA半相合患儿母亲,外周血造血干细胞来源于HLA全相合的患儿同胞哥哥或妹妹。患儿1接受外周血造血干细胞与脂肪源性间充质干细胞(1×106/kg)共移植,输注的单个核细胞数4.5×108/kg,其中CD34+细胞和CD3+细胞分别为4.41×106/kg及0.11×105/kg;患儿2接受外周血造血干细胞与半相合脂肪源性间充质干细胞(1×106/kg)共移植,输注的单个核细胞数6.5×108/kg,其中CD34+细胞和CD3+细胞分别为4.62×106/kg及0.12×105/kg。结果两例患儿均移植成功,随访2年来患儿状态良好、未给予其他任何治疗,无输血依赖性。     

Neuroprotective effect of adult hematopoietic stem cells in a mouse model of motoneuron degeneration

Degenerative spinal motor diseases, like amyotrophic lateral sclerosis, are produced by progressive degeneration of motoneurons. Their clinical manifestations include a progressive muscular weakness and atrophy, which lead to paralysis and premature death. Current pharmacological therapies fail to stop the progression of motor deficits or to restore motor function. The purpose of our study was to explore the possible beneficial effect of mouse adult hematopoietic stem cells (hSCs) transplanted into the spinal cord of a mouse model of motoneuron degeneration. Our results show that grafted hSCs survive in the spinal cord. In addition, the number of motoneurons in the transplanted spinal cord is larger than in non-transplanted mdf mice at the same spinal cord segments and importantly, motor function significantly improves. These effects can be explained by the increased levels of glial cell line derived neurotrophic factor (GDNF) around host motoneurons produced by the grafted cells. Thus, these experiments demonstrate the neuroprotective effect of adult hSCs in the model employed and indicate that this cell type may contribute to ameliorating motor function in degenerative spinal motor diseases.