人类脐血CD34^＋细胞的研究进展

本文综述了近年来对脐血ＣＤ３４＾＋细胞（即造血干／祖细胞）的研究进展，表明虽脐血ＣＤ３４＾＋细胞水平低于正常成人骨髓，但其干细胞比例较高且造血功能较强，有利于移植后长期造血的重建。     

microRNA在人脐血CD34^＋CD38^-、CD34^＋CD38^＋细胞中的差异性表达

为进一步探讨microRNA（miRNA）在造血调控中的作用奠定基础,比较了miRNA在人脐血CD34^＋CD38^-、CD34^＋CD38^＋细胞中的差异性表达。从人脐血中分离单个核细胞（MNC）,应用FACSVantage分选流式细胞仪分选CD34^＋CD38^-、CD34^＋CD38^＋细胞;抽提miRNA后与miRNA芯片杂交,应用生物信息学技术分析miRNA芯片的表达结果。结果发现,miRNA在人脐血CD34^＋CD38^＋细胞的表达水平比在CD34^＋CD38^-细胞的表达水平降低至1／2以下者共11个,表达水平升高至2倍以上者共73个,以上84个miRNA被称为“干细胞性”miRNA。经比较Georgantas等和芯片表达结果,发现有12个（14、29％,12／84）相同的miRNA。部分miRNA经历了类似于CD34在造血细胞表面的发展历程。应用生物信息学技术可寻找到新的与造血调控相关的miRNA簇及miRNA的下游靶基因。结论：“干细胞性”miRNA在正常造血中发挥着重要作用,即miRNA的系统表达模式一造血干／祖细胞基因表达谱一造血干／祖细胞的自我更新和系列定向分化。     

混合脐血血浆对脐血CD34^＋细胞体外扩增的作用

采用两步法分离出脐血CD34~ 细胞,比较研究了混合脐血血浆联合IL-3,IL-6,GM-CSF,Epo 4种中、晚期造血因子和单纯的4种造血因子情况下脐血CD34~ 细胞的体外扩增。结果表明,混合脐血血浆联合造血因子对粒-巨噬细胞集落形成单位(granulocyte-macrophage colony-forming unit,CFU-GM),红系爆式集落形成单位(burst-forming unit of erythriod,BFU-E),混合集落形成单位(minxed colony-forming unit,CFU-mix)3种集落的扩增效果明显优于单纯的4种造血因子联合组,差异具有统计学意义(P<0.01),但单纯混合脐血血浆扩增效果较差。脐血造血细胞扩增对子成人脐血移植有重要意义。上述结果提示,混合脐血血浆的扩增成功,可代替或弥补早期造血生长因子的作用,用于脐血造血细胞的体外扩增。     

双份脐血间CD34^＋细胞与CD3^＋细胞相互作用对分化增殖能力的影响

目的双份脐血移植的植入动力学机制目前尚无定论,推测双份脐血中的淋巴细胞与优势份脐血的产生相关。本实验将双份脐血的CD34^＋细胞与CD3^＋细胞混合培养,观察CD3^＋细胞对CD34^＋细胞的增殖分化有无影响。方法建立液体和半固体培养体系,将免疫磁珠分选纯化的双份脐血间的CD34^＋细胞和CD3^＋细胞混合培养6d和14d。以流式细胞计数观测CD34^＋细胞培养后的分化指标（CD33,CD41,CD71）;计数集落形成单位（GM—CFU、BFU-E、GEMM—CFU）分析CD34^＋细胞的增殖情况。结果液体共培养后各份CD34^＋细胞表面分化指标的变化。脐血CD34^＋细胞分选富集的纯度为（98．70±0．72）％。3d实验组和对照组的各项分化指标无差异（P〉0．05）;6d的CD33、CD71实验组明显低于对照组,而CD41明显高于对照组（P〈0．05）。半固体共培养后CD34^＋细胞增殖能力的变化。实验组的红系集落形成单位（BFU—E）及粒单细胞集落形成单位（GM—CFU）数低于对照组（P〈0．05）,而混合细胞集落形成数（GEMM—CFU）高于对照组（P〈0．05）。结论将两份脐血的CD34^＋细胞和CD3^＋细胞体外混合培养对CD34^＋细胞的增殖分化能力有影响,推测双份脐血间的相互作用可部分地通过CD3^＋细胞介导。     

脐血CD34^＋细胞体外诱导分化为成熟巨核细胞及产出血小板

背景:据作者查新检索,国外尚无通过体外诱导干细胞生成具有功能的血细胞并形成产品的报道.目的:体外诱导脐血CD34+细胞向成熟巨核细胞分化,并观察血小板产出情况.设计、时间及地点:细胞学体外观察,于200412006在湘雅医院及湘雅三医院中心实验室完成.材料:脐带来源于足月妊娠健康产妇,由湘雅医院提供.方法:免疫磁珠法分选脐血CD34+细胞,按5×107L-1密度接种于24孔培养板,加入含L-谷氨酰胺、铁饱和的人转铁蛋白、CaCl2、胰岛素、去离子牛血清白蛋白及重组人血小板牛成素的StemPro-34无血清培养基,置于37℃、体积分数为0.05的CO2饱和湿度条件F向巨核细胞诱导培养14～21d.吸取细胞培养液,离心取上清,再次离心弃上清,余下物质即为细胞培养液中比重较小的血小板样颗粒.同法分离正常富血小板血浆中的血小板.主要观察指标:培养细胞与上清液中血小板样颗粒的形态变化、免疫组织化学染色结果、显微及超微结构观察,血小板聚集情况及CD41的表达.结果:培养第10天,巨核细胞诱导培养体系中出现丝状物质,片有血小板样颗粒产生,第16天达高峰:培养细胞强阳性表达血小板特异件抗原GP Ⅱb Ⅲa:光镜观察培养细胞呈成熟巨核细胞形态,但也可见幼稚巨核细胞样,巨核细胞旁可见血小板样颗粒:电镜观察培养细胞大多呈成熟巨核细胞形态,少量呈凋亡状态,上清液中血小板样颗粒与富血小板血浆中的血小板大小、超微结构基本一致,有的血小板表面光滑,有的则呈现不规则表面.上清液中血小板样颗粒与正常富血小板血浆中的血小板均能对凝血酶产生聚集反应,流式细胞仪检测两者具有同样的CD41高表达率.结论:脐血CD34+细胞能在体外诱导生成高纯度且成熟的巨核细胞,并产出血小板.     

脐血CD34^＋细胞体外扩增的研究

采用ＤｙｎａｌＭ－４５０ＣＤ＿（３４）免疫磁珠分离纯化脐血ＣＤ＿（３４）￣＋细胞，并探讨了不同细胞因子［干细胞因子（ＳＣＦ）、白细胞介素６（ＩＬ－６）、白细胞介素３（ＩＬ－３）及红细胞生成素（Ｅｐｏ）］组合对脐血ＣＤ＿（３４）￣＋细胞的体外培养和扩增作用。结果表明：①经ＤｙｎａｌＭ－４５０ＣＤ＿（３４）免疫磁珠分离的脐血ＣＤ＿（３４）￣＋细胞，其纯度达８５％～。９５％；②甲基纤维素培养体系中，在不同组合的细胞因子作用下，脐血ＣＤ＿（３４）￣＋细胞的集落产率明显不同，单用ＩＬ－６最低，ＳＣＦ、ＩＬ－６、ＩＬ－３及Ｅｐｏ联用产率最高；③在低氧液体培养体系中，ＩＬ－６和ＩＬ６＋Ｅｐｏ不能有效地扩增脐血ＣＤ＿（３４）￣＋细胞，而其它细胞因子组合均可产生明显的扩增作用；其中加Ｅｐｏ的组合扩增效果显著高于无Ｅｐｏ的相应组合。脐血ＣＤ＿（３４）￣＋细胞分离、纯化及其体外扩增的研究对于脐血造血细胞库的建立，脐血造血细胞移植和基因导入的研究均具有重要意义。     

单个CD34^＋CD38^＋和CD34^＋CD38^—l细胞的增殖与分化性能

为深入探讨ＣＤ３４＾＋细胞亚群的不均一性及单个细胞的增殖分化特性，利用ＦＡＣＳ Ｖａｎｔａｇｅ自动细胞分选系统（ＡＣＤＵ）分选出单个ＣＤ３４＾＋亚群细胞：ＣＤ３４＾＋ＣＤ３８＾＋和ＣＤ３４＾＋ＣＤ３８＾－，在９６孔板无血清培养体系中，经ＳＣＦ、ＩＬ－３、ＩＬ－６、ＧＭ－ＣＳＦ、Ｇ－ＣＳＦ和Ｅｐｏ刺激，１４－１８天后扩增形成原代集藩。单个ＣＤ３４＾＋ＣＤ３８＾＋细胞形成原代集落的比例为３８．０％±９     

不同来源CD34^＋CD38^＋和CD34^＋CD38^—细胞群造血性能的不均一…

利用ＦＡＣＳ将ＣＤ３４＾＋细胞分选为ＣＤ３４＾＋ＣＤ３８＾－两个亚群，并比较了来源于人脐带血、骨髓及外周血两个亚群的分布比例和造血性能的差异。结果有髓中ＣＤ３４＾＋及其亚群细胞所占比例最高，外周血最低；脐带血来源的亚群细胞体外形成各系造血集落及液体培养体系中维持长期造血的能力最强，外周血最弱。     

抗小鼠CD122抗体促进脐血CD34^＋细胞在NOD/SCID小鼠体内的重建

本研究旨在探讨抗小鼠CD122抗体促进人脐血CD34^＋造血干细胞在非肥胖糖尿病/重症联合免疫缺陷（NOD/SCID）小鼠体内的重建能力。对NOD/SCID小鼠进行半致死剂量γ射线照射,照射后腹腔注射200μg同型对照抗体或者抗小鼠CD122抗体,6-8 h后经尾静脉注射人脐血CD34^＋细胞或者注入PBS作为对照。处理后第2、3、4周取仅注射抗小鼠CD122抗体或同型对照抗体的小鼠外周血,动态监测小鼠NK细胞比例变化。在经过脐血CD34^＋细胞移植的小鼠中,利用流式细胞术对移植后小鼠骨髓中人CD45^＋比例以及CD45^＋细胞亚群中人CD34,CD19和CD33比例进行分析,观察抗小鼠CD122抗体对人造血干细胞在小鼠体内重建能力的影响。结果表明,用抗CD122抗体处理后2周和3周时,小鼠外周血中NK细胞比例分别为（4.6±0.6）%和（5.7±1.7）%,与注射同型对照抗体的NOD/SCID小鼠（12.2±1.4）%和（13.3±1.2）%相比下降约60%。在移植了人脐血CD34^＋细胞的小鼠中,同时用CD122抗体处理组在移植后6周和8周时小鼠骨髓中h CD45^＋比例分别为（63.0±12.2）%和（53.2±16.3）%,明显高于同型对照抗体组中h CD45^＋比例（7.7±3.6）%和（6.1±2.4）%。此外,经过抗CD122抗体处理组的小鼠移植8周后骨髓中仍能够明显的检测到人CD34^＋细胞的存在。结论：抗小鼠CD122抗体通过降低NOD/SCID小鼠的NK细胞的比例,大大促进了人脐血CD34^＋造血干细胞在免疫缺陷小鼠体内的重建能力。     

不同时相移植人骨髓间充质干细胞对人脐血CD34^＋细胞植入NOD／SCID小鼠的影响

为了观察不同时相移植人骨髓间充质干细胞（MSC）对脐血（UCB）CD34^＋细胞移植的NOD／SCID小鼠造血重建的影响，明确最佳的移植时机，将体外培养扩增的人骨髓MSC分别于UCBCD34^＋细胞移植同时、移植前48小时及移植后48小时输入经^60Coγ射线照射的NOD／SCID小鼠，观察共移植后42天内小鼠外周血白细胞和血小板变化，并于移植后42天处死小鼠，用FACS检测外周血、骨髓和脾脏人源细胞含量。结果表明：（1）MSC和UCBCD34^＋细胞同时输注可明显降低外周血白细胞和血小板下降幅度，缩短白细胞和血小板恢复时间；二者不同时输注均不降低白细胞和血小板下降幅度，且输注UCBCD34^＋细胞后48小时输注MSC时外周血血小板恢复时间明显晚于同时输注者。（2）与单纯UCBCD34^＋细胞移植相比较，不同时相输注MSC均可促进UCBCD34^＋细胞的植入，三个共输注组间促进骨髓各系造血植入效应无明显差异。结论：人骨髓MSC与UCBCD34^＋细胞共移植时，以同时移植效果最佳，此结果为MSC的临床应用提供了实验依据。     

脐血CD34+细胞与单个核细胞的体外扩增特性研究

目的　探讨CD34+ 富集细胞和单个核细胞 (MNC)的体外扩增特性。方法　利用Min iMACS系统富集CD34+ 细胞 ,在相同条件下与同批MNC进行对照培养 ;观察了再次富选和MNC培养上清 (MNC SN)对CD34+ 富集细胞扩增的影响 ;并尝试了MNCCD34- 细胞的培养。结果　虽然CD34+ 富集细胞具有很高的扩增潜力 ,但在培养过程中 ,其集落密度和CD34 + 细胞含量却始终呈下降趋势 ,而MNC在培养中却出现了一个上升的趋势 ,集落密度和CD34+ 细胞含量分别由第 0天的 (4 12± 16 7) 10 5细胞和 (1.12± 0 .4 2 ) %增至第 7天的 (116 2± 5 6 6 ) 10 5细胞和 (4 .17± 1.4 4 ) % ;再次富选可以使培养过的CD34+ 富集细胞的总细胞和CD34+ 细胞扩增能力大大提高 ;MNCCD34- 细胞具有集落形成和转化为CD34+ 细胞的能力 ;MNC SN对CD34+ 富集细胞的集落形成有促进作用 ,而同时又对CD34+ 细胞有促分化作用。结论　CD34+ 富集细胞在体外大量扩增的同时存在大量分化 ,其在培养过程中产生的CD34-细胞对CD34+ 细胞的扩增有抑制作用 ;脐血MNC中大量的CD34- 细胞含有造血干 祖细胞 ,其分泌的细胞因子有促进CD34+ 细胞向较为成熟的集落形成祖细胞分化的作用。     

脐带间充质干细胞对脐血CD34＋细胞体外扩增的影响

背景:体外扩增是目前解决脐带血干细胞移植所面临的单份脐血造血干祖细胞数不足问题的丰要手段.已有许多关于不同来源的间充质干细胞联合不同细胞因子支持脐血造血干祖细胞体外扩增的报道,而单独应用间充质干细胞对人脐血CD34+细胞体外扩增的报道仍很少.目的:观察应用脐带源间充质干细胞作基质层的体外培养体系对脐血CD34+细胞体外扩增的支持作用.设计、时间及地点:对比观察实验,于2006-03/2007-05在中国医学科学院中国协和医科大学血液学研究所、实验血液学国家重点实验室完成.材料:经产妇知情同意,采集健康足月分娩胎儿脐带9份.方法:应用贴壁培养的方法从正常足月出生儿脐带中分离培养间充质干细胞,通过细胞形态学、免疫表型、分化实验进行鉴定.利用免疫磁珠分离法从正常足月出生儿脐带血中分离CD34+细胞.应用3种不同培养体系进行脐血CD34+细胞的体外扩增:单独应用脐带源间充质干细胞作基质层、细胞因子培养体系和间充质干细胞联合细胞因子培养体系.主要观察指标:应用细胞计数法、集落培养计数法和流式细胞学检测法对扩增后细胞数量、集落形成能力和免疫表型进行分析比较.RT-PCR检测间充质干细胞中细胞因子的表达情况.结果:培养第14天后,间充质干细胞组的CD34+细胞比例明显高于细胞因子联合间充质干细胞组;CD34+细胞总数为培养前的(4.19±1.37)倍,明显高于细胞因子组.培养第7天和第14天,间充质干细胞组的CD34+CD38-细胞亚群比例均高于另两组.RT-PCR结果显示,脐带源间充质干细胞体外可表达干细胞因子和血小板生成素早期干细胞效应因子.结论:单独应用脐带源间危质干细胞可有效地对脐血CD34+细胞进行体外扩增,更有利于保持较早期干、祖细胞的扩增.     

Umbilical cord blood progeny cells that retain a CD34+ phenotype after ex vivo expansion have less engraftment potential than unexpanded CD34+ cells

BACKGROUND: Because of the limitation of cell numbers associated with cord blood harvests, there is a need to determine the efficacy of using ex vivo-expanded cord blood cells in a transplantation setting. In this study, limiting-dilution analysis was used in nonobese diabetic mice with severe combined immunodeficiency (NOD/SCID) to compare the engraftment potential of progeny cells expressing the CD34+ phenotype after expansion with that of uncultured CD34+ cells. STUDY DESIGN AND METHODS: Cord blood CD34+ cells were cultured in Iscove's modified Dulbecco medium supplemented with 10-percent fetal calf serum (FCS) and IL-6, SCF, megakaryocyte growth and development factor, and Flt3 ligand. The resulting ex vivo-expanded products were assessed for total numbers of nucleated cells, CD34+ cells, and CFUs and long-term culture-initiating cell activity. The engraftment potentials of cultured progeny CD34+ cells and uncultured CD34+ cells were determined by using NOD/SCID mice. RESULTS: After 14 days of culture, total nucleated cell counts increased over input values by 180 +/- 59-fold, CD34+ cell numbers by 44 +/- 13-fold, CFU activity by 23 +/- 5-fold, and long-term culture-initiating cell activity by 20 +/- 6-fold (mean +/- SD; n = 6). The frequency of SCID-repopulating cells (SRC) in mice transplanted with uncultured products was 1 per 20,000 CD34+ cells (95% CI, 1:10,000-1:38,000) and that in mice receiving ex vivo-expanded products was 1 per 418,000 progeny CD34+ cells (95% CI, 1:158,000-1:1,100,000). Taken together, these data indicated that, after 2 weeks of culture, there was a modest twofold increase in the total number of SRCs. However, the levels of human CD45 cell engraftment in NOD/SCID recipients of progeny CD34+ cells were significantly lower than those in mice receiving equivalent numbers of uncultured CD34+ cells (p<0.05). CONCLUSION: Umbilical cord blood progeny cells retaining a CD34+ phenotype after ex vivo expansion have less engraftment potential than do unexpanded CD34+ cells.     

脐血CD34+细胞迁移能力在体外扩增过程中的变化

目的　比较扩增前、后脐血 (CB)CD34 细胞在体外的迁移能力及细胞表面趋化因子CXCR4的表达情况。方法　将从新鲜CB标本中纯化的CD34 细胞接种于已建立的扩增体系 ,分别于培养 7,10和 14d从扩增产物中再纯化CD34 细胞 ,检测培养不同时间CD34 细胞的自发迁移率和SDF 1诱导迁移率以及CD34 细胞表面CXCR4的表达。结果　①原代和扩增不同时间CD34 细胞的SDF 1诱导迁移率均高于自发迁移率 ;②扩增 7d时CD34 细胞的自发迁移率和SDF 1诱导迁移率与原代CD34 细胞相当 ,但在第 2周的培养中 ,CD34 细胞的两种迁移率均明显下降 (P值均 <0 .0 5 ) ;③扩增后CD34 CXCR4 细胞的数量明显增加 ,但CXCR4在CD34 细胞上的表达呈下降趋势 ,14d时显著低于原代细胞的表达水平 (P <0 .0 5 )。结论　CB造血干 祖细胞 (HSPC)在已建立的短期培养体系中扩增 1周可保持原有的迁移功能 ,但持续扩增则可能对HSPC的归巢潜能产生不利影响。     

Large ex vivo expansion of human umbilical cord blood CD4+ and CD8+ T cells.

The use of human umbilical cord (UC) blood as a source of transplantable hematopoietic stem cells and progenitor cells may present some advantages over the use of BM. For example, it has been suggested that the degree of HLA matching may be less stringent, and the risk of GvHD may be lower. We have been studying the ex vivo expansion of UC blood T lymphocytes with a view to their use in the adoptive immunotherapy of cancer, autoimmunity, and infectious disease. We have developed a new method involving the use of a conditioned medium (XLCM) that consistently results in levels of UC blood T cell expansion not hitherto possible. Primary cultures of unfractionated low-density MNC (LDMNC) derived from UC blood treated with 5% XLCM routinely show expansions greater than 10,000-fold within 4 weeks. By contrast, similar FBS-free cultures treated with IL-2 expand less than 10-fold and not after 1 week, and cultures treated with IL-2 and concanavalin A (ConA) expand to a maximum of only 300-500-fold over 2 weeks and fail to continue to proliferate thereafter. The MAb, OKT3, which, when combined with IL-2 and FBS, is known to stimulate proliferation of adult peripheral blood lymphocytes, permitted only a 17-fold expansion of UC blood lymphocytes under the same conditions. Thus, XLCM, which can also stimulate adult peripheral blood lymphocyte expansion to levels exceeding 100,000-fold in 3-4 weeks, is uniquely able to stimulate proliferation of UC blood lymphocytes to high levels. From initiation of the UC blood or adult peripheral blood LDMNC/XLCM cultures up to approximately 2 weeks, the cultures are dominated by CD4+ T lymphocytes. By 4 weeks, >80% of the cultured cells bear the CD8+ phenotype, whereas UC blood T lymphocytes cultured in the presence of IL-2 are predominantly CD8+. Thus, XLCM not only allows high levels of expansion of UC blood T lymphocytes not heretofore possible but also permits the selective expansion of different T lymphocyte subsets from a single source.     

MARCH-I expression in cord blood CD34+KDR+ cells

Hematopoietic stem cells transplantation has been successfully used in the treatment of patients with hematological malignances. A better knowledge of the mechanisms beyond their ability to completely repopulate the entire hematopoietic system would help in the treatment of hematological diseases. For this reason we focused our studies on a cell population that has been demonstrated to have some peculiar characteristics among the stem cells: CD34+KDR+ cells. These cells, an extremely rare population among the CD34 (0.1%-0.5%) cells, have been demonstrated from different groups to have the potential to give rise to the hematopoietic and endothelial lineage. By a subtraction library approach we found different sequences more expressed in CD34+KDR+ than their CD34+KDR- counterpart. In particular, we found an open reading frame correspondent to a newly characterized E3 ligase, MARCH-I. This gene is part of a recently described family involved in immune response modulation through the proteosomal mediated degradation. MARCH-I expression in stem cells could be important for their intrinsic immune properties.     

人骨髓基质细胞促进脐血CD34+细胞的体外扩增和对NOD/SCID小鼠的植入

目的 研究人骨髓基质细胞(MSC)促进脐血CD34+细胞体外扩增及植入能力的作用.方法 分离、培养正常人的MSC作为滋养层细胞.在TPO、SCF、FL和G-CSF刺激下,比较有、无MSC滋养层细胞对扩增脐血CD34+细胞后,CD34+细胞和CFU数的增加倍数,以及植入非肥胖性糖尿病/重症联合免疫缺陷(NOD/SCID)小鼠的能力.结果 以骨髓MSC为滋养层细胞的培养体系可以更加有效地扩增脐血CD34+细胞.体外扩增1周总细胞数(TNC)、CD34+细胞和CFU的均数分别增加111.6、19.3和58.0倍;体外扩增2周后TNC、CD34+细胞和CFU的均数分别增加532.8、41.3和563.5倍.脐血细胞输入NOD/SCID小鼠6周后,移植未扩增脐血细胞的对照组小鼠骨髓细胞中人CD45+细胞比例仅为1.2%～3.7%;移植单纯细胞因子刺激扩增组小鼠骨髓中,人CD45+细胞比例为7.6%～12.1%;以MSC为滋养层扩增的脐血细胞移植组,人CD45+细胞比例达到45.3%～59.1%.结论 以人骨髓MSC为作为饲养层细胞,不但可以更加有效扩增脐血CD34+细胞,而且可以促进脐血细胞植入NOD/SCID小鼠的能力,有潜在的临床应用价值.