利用冷冻胚胎建立人类胚胎干细胞系

背景：目前人胚胎干细胞建系的技术路线主要有囊胚法、核移植法和胚胎单卵裂球法，但由于破坏胚胎，涉及诸多伦理问题。目的：探讨利用冷冻胚胎建立人类胚胎干细胞系的可行性。设计、时间及地点：细胞学体内外实验，于200501／200608在沈阳市妇婴医院生殖中心完成。材料：妊娠13．5d的ICR鼠20只用于制各小鼠胚胎成纤维细胞饲养层，10周龄SICD鼠2只用于人胚胎干细胞体内分化实验。行IVF／ICSI助孕患者自愿捐献的冷冻胚胎，由沈阳市妇婴医院生殖中心提供。方法：复苏冷冻的胚胎，采用序贯培养法进行囊胚培养，用免疫外科方法去除滋养细胞，将得到的胚胎内细胞团接种于丝裂霉素C灭活的小鼠胚胎成纤维细胞上培养并传代。主要观察指标：取不同代次的培养细胞，分别进行生长特性、碱性磷酸酶染色、转录因子OCT-4、阶段特异性胚胎抗原SSEA-4、SSEA-1、肿瘤排斥抗原TRA-1-60、TAR-1-81、核型及体内分化全能性鉴定。结果：20个解冻卵裂期胚胎，获得9个囊胚，分离完整的内细胞团共7个，从7个内细胞团培养出2个人胚胎干细咆系，其中一个细胞系连续培养76代（20个月）。所培养的细胞具有人胚胎干细胞的共同生物学特性，即细胞呈扁平或圆形，可见1—3个核仁：碱性磷酸酶以及SSEA．3，SSEA．4，TRA-1．81，TRA-1-60，OCT-4均呈阳性表达，而SSEA-1呈阴性：核型正常，为46，XX核型；将细胞注射入SCID鼠皮下形成肿瘤，病理切片显示为成熟畸胎瘤：短串联重复分型结果显示所形成的畸胎瘤与人胚胎干细胞为相同的遗传背景。结论：实施体外受精-胚胎移植的夫妇怀孕后，多余的冷冻保存胚胎所分离培养的细胞具备人胚胎干细胞的所有特性，是建立人胚胎干细胞系很好的材料来源。     

人胚胎干细胞HuES17向造血干细胞的分化

背景:人类胚胎干细胞是来源于着床前囊胚的内细胞团,能在长期培养中无限增殖并保持未分化状态,且具有分化成人体组织各种细胞类型能力的细胞。目的:进一步验证人胚胎干细胞HuES17细胞株向造血干细胞分化的能力。方法:人胚胎干细胞HuES17采用与人包皮成纤维细胞二维共培养的方式培养,采用人胚胎干细胞与小鼠骨髓基质细胞(OP9)二维共培养的方法诱导胚胎干细胞向造血干细胞分化。结果与结论:人胚胎干细胞与小鼠骨髓基质细胞(OP9)二维共培养诱导造血分化的第四五天即开始出现OP9细胞逐渐老化,很快死亡;可以观察到人胚胎干细胞分化,然而,随着OP9细胞死亡,分化的人胚胎干细胞亦死亡,不能诱导人胚胎干细胞向造血干细胞分化。提示人胚胎干细胞HuES17细胞株可能不能向造血干细胞分化,或向造血干细胞分化的能力较低。     

胚胎干细胞定向成血分化研究进展

本文对ES细胞体外定向分化成发育各阶段的血细胞,ES细胞体外成血分化过程与在体胚胎成血发育的相似性,ES细胞体外成血分化体系用于研究哺乳动物成血发育的细胞和分子机理及ES细胞的应用前景等问题作一综述     

人类胚胎干细胞向造血细胞和内皮细胞诱导分化的初步研究

胚胎干(ES)细胞是一种能够自我更新、长期增殖并且具有多向分化潜能的干细胞。近年来的研究表明，小鼠胚胎干细胞体外分化能够模拟体内造血发育的过程。为探讨诱导人类胚胎干细胞向造血细胞和内皮细胞的分化的方法．将人类胚胎干细胞去饲养层，形成拟胚体(EB)培养3天后消化；采用基质细胞条件培养基联合细胞因子的诱导体系。诱导8天后，种植到半固体培养基中培养7—14天。应用RT—PCR检测诱导细胞flk-1、BMI-1、scl、Zeta—globin造血相关基因的表达；流式细胞术检测KDR、CD34等造血细胞表面抗原的表达；免疫组织化学检测集落细胞的表面标记。结果表明：①半固体培养基中出现20—30个细胞组成的集落，集落细胞再种植仍然能够形成大小相似的细胞集落；另外一些较大的细胞集落中CIM5细胞呈阳性．．②部分细胞贴壁生长形成内皮细胞样集落，Ⅷ因子、KDR、UEA检测均为阳性．．③在ES细胞内有少量flk-1、BMI-1表达，而scl、Zeta—globin基因不表达；自发分化3天的EB可见flk-1、BMI-1表达上调；消化形成单细胞并诱导4天，检测到flk-1、BMI-1、scl、Zeta—globin基因的表达。第8天仍然检测到flk-1、BMI-1、scl基因的表达，Zeta—globin基因不表达。④诱导8天的细胞中表达flk-1阳性细胞的率为9．8％．CD34阳性细胞占总细胞量的16．8％，对照组ES细胞阳性率分别为0．04％和0．16％；EB自发分化阳性率分别为0．36％和1．16％。结论：采用基质细胞条件培养基联合细胞因子的培养体系，可诱导人类胚胎干细胞向造血细胞及内皮细胞分化。     

人诱导性多潜能干细胞系的建立

背景:诱导性多潜能干细胞与肿瘤干细胞的发生过程极其相似,而且具有的干细胞特性极其接近人胚胎干细胞。因此,研究诱导性多潜能干细胞有利于人们进一步认识并了解人类发育以及肿瘤的发生过程。目的:掌握建立人诱导性多潜能干细胞系的技术,以便为特异性疾病细胞的重编程建立技术平台,从而利用重编程技术研究疾病的发病机制。方法:将含有Oct4、Sox2、Klf-4和c-Myc 4个转录因子的反转录病毒感染人皮肤成纤维细胞(HS27细胞),在人胚胎干细胞培养条件下诱导产生人胚胎干细胞样的克隆。挑取并进一步扩增,通过克隆形态、碱性磷酸酶活性、免疫荧光检测是否有人胚胎干细胞标记物Oct4、Sox2、c-Myc、Klf-4的表达,悬滴法检测HS27细胞来源的克隆形成畸胎瘤的能力和验证向3个胚层的分化能力。结果与结论:经病毒感染诱导产生的胚胎干细胞样克隆呈绿色荧光蛋白阴性,克隆在细胞形态方面与人胚胎干细胞克隆相似,进一步扩增经碱性磷酸酶检测克隆呈阳性,免疫荧光检测克隆表达Oct4、Sox2、c-Myc、Klf-4,并且HS27细胞来源的克隆注入免疫缺陷小鼠体内可以形成畸胎瘤并经苏木精-伊红染色显示具有向三胚层分化能力。实验成功构建了人诱导性多潜能干细胞系,为下一步开展疾病细胞特异性重编程研究奠定了良好的实验基础。     

人胚胎纹状体来源神经干细胞的体外培养

背景：目前神经干细胞多由动物获得,不适合人类临床移植治疗。目的：探索体外环境下人胚胎纹状体来源神经干细胞的培养方法,同时观察其生物学特性。方法：取经水囊引产的孕8-16周人胚胎纹状体,体外用无血清DMEM培养基进行培养,待细胞形成神经球后进行传代,并应用含体积分数1O％胎牛血清的DMEM,F12培养液进行诱导分化。结果与结论：体外培养的人胚胎纹状体来源神经干细胞生长迅速,表达神经干细胞标志物nestir。克隆形成实验显示细胞克隆形成率为6．0％-7．0％;BrdU掺入实验显示细胞增殖率为37．9％。免疫荧光染色显示经诱导分化的细胞表达神经元标志物Ⅲ型B微管蛋白、星形胶质细胞标志物胶质纤维酸性蛋白及神经干细胞标志物nestin,但不表达少突胶质细胞标志物髓鞘碱性蛋白。可见人胚胎纹状体来源神经干细胞在体外无血清条件下可保持其生物学特点,具有自我更新能力,经胎牛血清诱导后可向神经元及星形胶质细胞分化。     

胚胎干细胞诱导分化为心肌细胞的研究进展

<正>胚胎干细胞(embryonic stem cells,ESC)是一类源于囊胚时期内细胞团的特定细胞群,是具有分化为体内三个胚层来源的各种类型组织细胞潜能的全能干细胞。其基本特征是体外培养可长期保     

红细胞生成素基因修饰的间充质干细胞条件培养基促进人胚胎干细胞向造血细胞分化

本研究探讨EPO基因修饰的间充质干细胞条件培养液对人胚胎干细胞向造血细胞诱导分化的影响。通过重组慢病毒系统感染人间充质干细胞（mesenchymal stem cells,MSC）,建立能够稳定高效表达红细胞生成素（erythropoietin,EPO）的细胞株EPO／MSC。用EB培养液诱导人胚胎干细胞形成拟胚体,然后用EPO／MSC条件培养液处理拟胚体细胞;通过免疫荧光、集落形成实验和RT—PCR检测等方法对诱导的细胞进行了相关鉴定。结果表明：EPO／MSC体外能够稳定表达EPO。条件培养液诱导生成的细胞表达造血干／祖细胞抗原CD34和相关造血基因,可产生不同的造血集落,且明显高于对照组。结论：EPO基因修饰的间充质干细胞条件培养液能显著促进人胚胎干细胞向造血细胞分化。     

序贯法诱导小鼠胚胎干细胞向神经元样细胞的分化

背景:目前小鼠胚胎干细胞体外向神经方向诱导分化的研究报道诸多,但其分化的过程很难控制,很多实验的操作方法复杂,分化比率也很低.目的:建立一种稳定、高效、简便的实验方法,将小鼠胚胎干细胞诱导分化为神经细胞.设计、时间及地点:对比观察实验,于2006-08/2008-01在中国医科大学发育生物学教研室完成.材料:小鼠胚胎干细胞系AB2.1,由美国南加州大学医学院惠赠.方法:在饲养层细胞上培养小鼠胚胎干细胞,采用"序贯诱导法",优化实验条件,将小鼠胚胎干细胞向神经方向诱导,列诱导后细胞进行成熟神经细胞标志物签定,并用流式细胞仪测定诱导分化比率.主要观察指标:①倒置荧光显微镜下观察小鼠胚胎干细胞形态特征.②优化序贯诱导法的3个实验条件.③实验条件优化后诱导至第10天分化细胞的形态特征.④诱导后第10天细胞免疫荧光法和蛋白免疫印迹检测神经细胞特异性标志物的表达.⑤蛋向免疫印迹检测诱导分化第4天和第10天细胞的神经细胞β-微管蛋白J1的表达.⑥流式细胞仪检测神经元特异性核蛋向阳性细胞百分比.结果:①生长于饲养层上的未分化鼠胚胎干细胞聚集呈圆形或椭圆形集落样生长,细胞排列紧密,集落边界清楚.②优化后的"序贯诱导法"在诱导时首次接种所用培养液的血清浓度为12.5%,小鼠胚胎干细胞首次接种最佳密度为1.0×108 L-1,完全更换为无血清培养液的时间为第5天.⑨诱导至第10天分化细胞出现的突起可达胞体长度的10倍以上.也有小部分分化细胞胞体呈多边形,有多个短突起,仅有一个细长突起,出现突触样结构和生长端样结构,类似神经元.④诱导后第10天细胞免疫荧光法检测神经元特异性标志物巢蛋白、神经细胞β-微管蛋白J1、神经元特异性核蛋白、神经细胞黏附分子1表达阳性,神经胶质细胞标志物胶质细胞纤维酸性蛋白表达阴性.⑤与未分化鼠胚胎干细胞相比,诱导分化第4天和第10天的细胞蛋白免疫印迹检测神经细胞β-微管蚩白J1表达升高(P＜0.05).⑥流式细胞仪检测神经元特异性核蛋白阳性细胞百分比,计算出诱导第10天胚胎干细胞分化比率为(89.91±2.03)%.结论:应用优化后的"序贯诱导法",可稳定、简便的诱导小鼠胚胎干细胞高比率分化为神经元样细胞.     

不同发育阶段拟胚体对小鼠胚胎干细胞造血分化的影响

目的 通过对拟胚体(Embryoid body, EB)在造血发育过程中三个不同发育阶段的初步探讨,以了解它们对胚胎干细胞(Embryonic stem cells, ESCs)造血分化的影响.方法 根据不同阶段拟胚体的发育特点,将拟胚体分为三个阶段:EB 3-5天、EB 6-8天以及EB 9-13天.通过形态学、流式细胞仪分析、Realtime PCR以及造血集落形成试验来分析不同阶段拟胚体在造血分化过程的特点.结果 EB培养至第5天、第7天、第10天时,每6000个ES细胞形成EB的数量分别是97、100、88个;流式细胞仪检测CD34+/Sca-1+细胞,结果分别是8.91%、9.23%、12.73%;Realtime PCR结果分别显示EB培养到第6天左右时中胚层发育最为活跃,第10天时造血发育比前两个阶段要活跃;造血集落形成试验显示EB发育至第5天、第7天以及第10天时,每1×105个EB细胞形成的集落数分别是21、26、32.结论 EB 3-5天处于分化早期,各种检测参数数值都相对比较低,适合于次级拟胚体以及爆发集落的培养;EB 6-8天中胚层发育最为活跃;EB 9-13天造血发育相对比较成熟.根据不同阶段拟胚体发育的特点,可以选择适当的拟胚体作为体外造血分化模型来满足不同研究目的 需要.     

应用淤胆血清"病理微环境"从ESC中筛选肝干细胞的研究

目的:探讨淤胆血清"病理微环境" 培养体系诱导胚胎干细胞(ESC)向肝细胞分化的效果及对肝干细胞的筛选作用.方法:将小鼠ESC细胞系E14在无白血病抑制因子培养基中培养,使其自发分化为拟胚体,加入FGF-4和HGF初步诱导,然后置于5%淤胆鼠血清"病理微环境"筛选培养液中继续培养2周,然后进行细胞形态学观察,ALB和CK8/18免疫荧光染色,电镜检查和吲哚氰绿(ICG)摄取试验.结果:经初步诱导分化的ESC置于5%淤胆血清"病理微环境"筛选培养液中培养,初期细胞生长受抑制,部分细胞坏死、凋亡并脱落.1周左右可见上皮样细胞集落呈优势生长.2周左右可见较多肝细胞样集落形成单位(H-CFU),大部分细胞分化为多角形的肝细胞样细胞,呈现较好的均质性,从中央到周边呈逐渐分化成熟的趋势;免疫荧光染色显示ALB和CK8/18表达;电镜检查可见与肝细胞相似的超微结构;吲哚氰绿(ICG)摄取试验可见大量ICG阳性细胞,提示这些细胞具备部分肝细胞特性,且筛选诱导组ICG阳性率显著高于对照组(P ＜ 0.05).结论:采用含淤胆血清的"病理微环境"培养体系从经FGF-4和HGF初步诱导的胚胎干细胞中有效筛选出了具有功能的肝细胞样细胞.     

The use of human amniotic fluid mesenchymal stem cells as the feeder layer to establish human embryonic stem cell lines

Human embryonic stem cells (hESCs) are pluripotent cells that have the potential to differentiate into the three germ layers and possibly all tissues of the human body. To fulfil the clinical potentials for cell‐based therapy, banks of hESC lines that express different combinations of the major histocompatibility genes should be established, preferably without exposing such cells to animal cells and proteins. In this study, we tested human amniotic fluid mesenchymal stem cells (AFMSCs) as feeder cells to support the growth of hESCs. Our results indicated that mitomycin‐treated AFMSCs were able to support the newly established hESC lines CGLK‐1 and CGLK‐2. The hESC colonies cultured on AFMSCs expressed alkaline phosphatase (ALK‐P), SSEA‐4, TRA‐1‐60, TRA‐1‐81, Oct‐4, Nanog and Sox‐2, which are markers for undifferentiated hESCs. Chromosomal analyses of both hESC lines, CGLK‐1 and CGLK‐2, which were cultured on AFMSC feeders for 22 and 14 passages, respectively, were confirmed to be normal karyotypes (46, XX). The ability of AFMSCs as feeder cells to maintain the undifferentiated growth and pluripotency of hESCs was confirmed by in vivo formation of teratomas derived on AFMSC hESCs in severe combined immune‐compromised mice. The use of AFMSCs for feeder cells to culture hESCs has several advantages, in that AFMSCs are not tumourigenic and can be expanded extensively with a short doubling time. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.     

干细胞向卵母细胞样细胞分化研究进展

胚胎干细胞和成体干细胞如骨髓间充质干细胞等在特定的培养条件下可向卵母细胞样细胞分化,但形成的卵母细胞样细胞能否进行减数分裂并进一步生成有受精能力和发育潜能的配子尚不清楚。若能在体外将成体干细胞向有功能的卵母细胞样细胞诱导分化,并通过体外受精的方式生成健康的子代,将为卵子缺乏所致不育女性提供一条新的治疗途径。本文对近年发表的有关干细胞体外向卵母细胞样细胞分化的文献进行综述,以探讨其临床应用的可行性。     

人胚胎脑组织蛋白提取物诱导人胎盘间充质干细胞向神经细胞的分化

背景：选择合适的诱导方法诱导人胎盘间充质干细胞分化为神经元样细胞是临床治疗神经损伤的关键。目的：在人胎盘间充质干细胞中加入商品化的人胚胎脑组织蛋白提取物,观察其诱导分化为神经元样细胞的可行性。方法：采用酶消化法分离培养人胎盘间充质干细胞,传至第3代,将人早期胚胎脑组织蛋白提取物加入诱导培养基培养6 d,加入浓度为20 nmol/L全反式维甲酸和500μg/L音猬因子培养3 d,换新的培养液,包含体积分数为10%胎牛血清,10μg/L脑源性神经营养因子,20μg/L神经胶质细胞源性神经营养因子,50μg/L胰岛素样生长因子Ⅱ型继续培养3 d。结果与结论：胎盘组织经酶消化后获得贴壁细胞,传至第2代细胞形态为梭形,成漩涡样生长,传至第3代细胞形态较均一。诱导后细胞经免疫细胞化学法检测均表达神经元特异性烯醇化酶、巢蛋白、胶质纤维酸性蛋白、神经丝蛋白、神经生长相关蛋白43;ELISA法检测细胞培养上清脑源性神经营养因子、神经营养因子3、神经营养因子4为阳性表达;RT-PCR检测细胞微管相关蛋白、神经元特异性烯醇化酶、神经丝蛋白、神经生长相关蛋白43均为阳性表达。结果表明人胚胎脑组织蛋白提取物使人胎盘间充质干细胞诱导分化为神经元样细胞。     

人骨髓间充质干细胞体外诱导分化为心肌样细胞及鉴定

目的探讨5-氮胞苷作为诱导剂体外诱导人骨髓间充质干细胞(human mesenchymal stem cells,hMSCs)分化为心肌样细胞,并对其进行鉴定。方法采用密度梯度离心法与贴壁培养法相结合分离培养hMSCs,以5-氮胞苷诱导第3代hMSCs,24h后继续培养,观察细胞形态学的变化;培养4周,采用免疫细胞化学法对分化的心肌样细胞特异性蛋白结蛋白、心肌肌钙蛋白I进行鉴定。结果培养7d后hMSCs贴壁呈集落生长,有成纤维细胞样外观;5-氮胞苷诱导7d后细胞呈梭形,排列方向渐趋一致,有肌管样结构形成,免疫细胞化学法检测人心肌特异性蛋白结蛋白、心肌肌钙蛋白I表达阳性,而未经诱导的相同培养时间的hMSCs中均未见表达。结论 hMSCs体外在5-氮胞苷诱导下可定向分化为心肌样细胞。     

Techniques for the induction of human pluripotent stem cell differentiation towards cardiomyocytes

The derivation of pluripotent stem cells from human embryos and the generation of induced pluripotent stem cells (iPSCs) from somatic cells opened a new chapter in studies on the regeneration of the post‐infarction heart and regenerative medicine as a whole. Thus, protocols for obtaining iPSCs were enthusiastically adopted and widely used for further experiments on cardiac differentiation. iPSC‐mediated cardiomyocytes (iPSC‐CMs) under in vitro culture conditions are generated by simulating natural cardiomyogenesis and involve the wingless‐type mouse mammary tumour virus integration site family (WNT), transforming growth factor beta (TGF‐β) and fibroblast growth factor (FGF) signalling pathways. New strategies have been proposed to take advantage of small chemical molecules, organic compounds and even electric or mechanical stimulation. There are three main approaches to support cardiac commitment in vitro: embryoid bodis (EBs), monolayer in vitro cultures and inductive co‐cultures with visceral endoderm‐like (END2) cells. In EB technique initial uniform size of pluripotent stem cell (PSC) colonies has a pivotal significance. Hence, some methods were designed to support cells aggregation. Another well‐suited procedure is based on culturing cells in monolayer conditions in order to improve accessibility of growth factors and nutrients. Other distinct tactics are using visceral endoderm‐like cells to culture them with PSCs due to secretion of procardiac cytokines. Finally, the appropriate purification of the obtained cardiomyocytes is required prior to their administration to a patient under the prospective cellular therapy strategy. This goal can be achieved using non‐genetic methods, such as the application of surface markers and fluorescent dyes. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.     

脉冲电磁场诱导人骨髓间充质干细胞向成骨细胞分化的研究

目的 观察脉冲电磁场(PEMFs)对人骨髓间充质干细胞(hMSCs)向成骨细胞分化的影响。方法 分离并培养hMSCs，取第3代细胞，分为对照组与处理组，处理组细胞接受频率12Hz、场强1．1mT的PEMFs刺激，每日8h；对照组细胞不接受PEMFs刺激。应用透射电镜观察2组细胞超微结构，采用碱性磷酸酶染色、骨钙素免疫组织化学染色、四环素荧光标记等方法进行观测。结果 细胞培养5～6d即可传代，经PEMFs连续刺激3d后，hMSCs细胞形态发生变化，3周后聚集成细胞钙化结节。透射电镜下观察显示：细胞比较成熟，内质网扩张，其碱性磷酸酶染色、骨钙素免疫组织化学染色和四环素荧光标记均为阳性。结论 hMSCs经特定频率和场强的PEMFs体外刺激后，可向成骨细胞分化，符合成骨细胞的形态学和生物学特性，为体外构建组织工程化骨提供自体种子细胞。     

Reproducible methodology for the isolation of mesenchymal stem cells from human umbilical cord and its potential for cardiomyocyte generation

Mesenchymal stem cells (MSCs) are considered to be a source of stem cells in tissue regeneration and therapeutics, due to their ability to undergo proliferation and differentiation. Complications associated with bone marrow-derived MSCs has prompted researchers to explore alternative sources of MSCs. The human umbilical cord is one such source; it is easily available and its collection is non-invasive. The sources of MSCs are non-controversial and thus they are not subjected to ethical constraints, as in the case of embryonic stem cells. MSCs are multipotent stem cells and has the ability to differentiate into various cell types of the mesodermal lineage. The aim of this study was to establish a reproducible method for the isolation of MSCs from human umbilical cord, as the few methods published till date gave inconsistent results and had a mixed population of contaminating endothelial cells. In our isolation strategy, we isolated a pure population of MSCs from Wharton's jelly of the human umbilical cord, which is very rich in collagen, and we used a high concentration of collagenase enzyme in the isolation of MSCs. Extensive phenotypic characterization analysis of these cells, using flow cytometry and antibody staining methods, have shown that we were able to isolate a pure population of the mesenchymal lineage cells that is devoid of haematopoietic and endothelial cell contaminants. When these MSCs were subjected to cardiomyocyte differentiation, we observed a change in the morphological characteristics, which was accompanied by the formation of myotube structures and spontaneous beating after 21 days.