体外局部微环境下小鼠胚胎干细胞向神经前体细胞的定向诱导分化

背景:周围微环境能够调节胚胎干细胞在体外的诱导分化情况,可能与多种信号通路及细胞因子作用有关.目的:观察局部微环境对体外培养的小鼠胚胎干细胞向神经前体细胞定向诱导分化的影响.设计、时间及地点:细胞学体外观察,于2005-10/2006-04在上海第二医科大学发育生物学研究中心实验室完成.材料:清洁级孕13.5 d的C57BL/6昆明鼠6只,由中科院上海实验动物中心提供.携带LacZ标记基因的小鼠胚胎干细胞株S8由上海市发育生物学研究中心提供.方法:取孕鼠胚胎,采用组织块消化法制备小鼠胚胎成纤维细胞,经丝裂霉素C处理得到滋养层细胞.将携带LacZ标记基因的小鼠胚胎干细胞株S8解冻复苏,加入含白血病抑制因子的高糖DMEM培养基体外扩增培养,将细胞克隆吹打成单细胞悬液,加到滋养层细胞上,在37℃、体积分数为0.05的CO2培养箱中培养.胚胎干细胞传代后,再加入含全反式维甲酸的高糖DMEM培养基,以单纯加入高糖DMEM培养基作为空白对照,调整细胞浓度为3×108L-1,吹打法悬浮培养48 h,收集悬浮液,反复离心去上清,移入铺有明胶的培养皿中,培养9 d.主要观察指标:诱导前后细胞形态及生长状态变化,RT-PCR检测诱导后细胞向神经前体细胞的分化情况.结果:胚胎干细胞在含有白血病抑制因子的高糖DMEM培养基中能够保持未分化状态,克降生长良好:换用含全反式维甲酸的高糖DMEM培养基悬浮培养后,4.0～5.0 h聚集成团,形成圆球状的类胚体.加入全反式维甲酸的诱导组内胚层细胞呈多边形且数量较多,对照组内胚层细胞呈长梭形且数量少.诱导后细胞表达神经干细胞特异性标志巢蛋白,神经细胞特异性标志微管相关蛋白2呈弱表达,不表达神经胶质细胞特异性标志胶质纤维酸性蛋白.结论:体外培养的小鼠胚胎干细胞可保持末分化状态,具有不断增殖的能力,经白血病抑制因子与全反式维甲酸两步诱导后可分化为神经前体细胞.     

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.     

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10%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 nestin。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β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。     

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。     

小鼠胚胎肝干细胞体外向肝样细胞的诱导分化

背景:目前肝干细胞尚无特异性标志物,故其分离、培养尤其是纯化技术尚不成熟.目的:观察体外培养的小鼠胚胎肝干细胞生物学特性,及其向肝样细胞的诱导分化能力.设计、时间及地点:细胞学体外观察,于2008-01/06在厦门大学附属中山医院消化中心实验室完成.材料:SPF级BALB/c胎鼠20只,13.5 d龄,由厦门大学生命科学学院实验动物中心提供.方法:无菌操作取出胎鼠肝脏,用细胞刮梳理后用Ⅳ型胶原酶消化.取分离纯化后的第2代细胞进行免疫荧光染色.细胞培养到第3代时,分别用3mmol/L丁酸钠盐与0.1%DMSO进行诱导,5 d后收集细胞进行Western blotting实验.主要观察指标:胚胎肝干细胞的形态及表面分子的表达,诱导后胚胎肝干细胞mRNA与蛋白水平的变化.结果:分离培养的细胞第2代即可得以纯化,呈克隆样生长,高表达白蛋白、甲胎蛋白、C-met及角蛋白19,且多数细胞共表达白蛋白与角蛋白19、C-met与角蛋白19,双阳性率约80%.细胞诱导后肝细胞标志物白蛋白表达明显增加,而作为不成熟肝细胞的经典标志物甲胎蛋白表达减少,同时干细胞标志物c-kit mRNA水平也明显下降,角蛋白19水平无明显变化.结论:胚胎肝干细胞具有双向分化潜能,经丁酸钠盐与DMSO诱导后可以向肝样细胞分化.     

上皮型钙粘蛋白在小鼠胚胎干细胞体外分化中动态表达及与细胞黏附状态关系

背景:体内胚胎期,上皮型钙粘蛋白对肝脏组织的发育起到决定作用,探讨其在胚胎干细胞分化中的动态表达对于肝脏组织的体外发育可行性具有重要意义.目的:观察上皮型钙粘蛋白在小鼠胚胎干细胞体外分化过程中的动态表达,及其与细胞间黏附状态的关系.设计、时间及地点:细胞学体外观察,于2007-12/2098-12在中山大学附属第一医院外科实验室完成.材料:BALB/c系小鼠胚胎干细胞由中山大学眼科中心黄冰教授建系和保存.清洁级BALB/c系孕13 d小鼠20只,由中山大学实验动物中心提供.方法:BALB/c系小鼠胚胎干细胞克隆经胰酶消化后,利用含胎牛血清、2-巯基乙醇、HEPES、青霉素、链霉素的DMEM培养基悬浮培养,使其自然发育5 d形成拟胚体,第6天转至培养板使其贴壁生长.取BALB/c系孕13 d小鼠,取其胎鼠肝脏组织制备胎肝细胞及冰冻切片,作为对照组.主要观察指标:按胚胎干细胞初分化、拟胚体形成、细胞分化群落形成等阶段,于细胞分化第1,5,9,13,17天利用RT-PCR和免疫细胞化学法检测上皮型钙粘蛋白的表达,观察其表达水平与细胞黏附状态的关系.结果:RT-PCR检测结果显示,在胚胎干细胞自然分化系统中,上皮型钙粘蛋白mRNA于分化第1天未表达,在第5天拟胚体形成后表达最强,其后表达能力逐渐降低,至17 d时不再表达,作为对照的BALB/c系小鼠胎肝细胞表达较强的上皮型钙粘蛋白mRNA.免疫细胞化学检测结果亦体现相同规律.胚胎干细胞在形态学上由单细胞发育为致密的包含3胚层结构的拟胚体,再继续分化为松散的细胞群落.结论:上皮型钙粘蛋白在胚胎干细胞体外培养系统中的表达水平与分化细胞间黏附状态变化呈一定的相关性,其在体外环境中丧失表达可能是分化细胞不能组织化的一个重要原因.     

人胚胎脑皮质神经干细胞的体外分离及扩增特征

目的:观察从10￣12周胎龄人流产胚胎脑皮质分离、培养的神经干细胞的生长特性。方法:实验于2005-02/12在新桥医院神经外科实验室完成。实验对象为孕10￣12周流产的人胚胎脑皮质细胞,细胞的获取严格遵守医学伦理道德并得到医院许可。取胎龄10￣12周的流产胚胎皮质,吸管反复吹打机械分离制成单细胞悬液,使用DMEM/F12(1∶1)加B27的无血清培养基培养,同时加入碱性成纤维细胞生长因子、表皮细胞生长因子(均为20μg/L)以及白血病抑制因子(10μg/L)。连续传代培养,用有限稀释法观察神经干细胞的单细胞克隆情况。将部分经单细胞克隆扩增的细胞克隆种植于预先置有多聚赖氨酸涂布盖玻片的24孔培养板内,并加入新鲜培养基(体积分数为0.05的胎牛血清 DMEM/F12),采用免疫荧光细胞化学技术检测Nestin抗原和分化后特异性成熟神经细胞抗原的表达情况。结果:①从人胚胎脑皮质分离得到的纯化的单个细胞可以增殖形成细胞克隆,即使在培养基中使用各种细胞因子而不使用胎牛血清,部分细胞团块也会贴壁。②经单细胞克隆方式扩增而来的细胞克隆在胎牛血清诱导分化及多聚赖氨酸辅助贴壁作用数小时后观察细胞已贴壁。③从皮质分离的细胞群保持着未分化状态,能够自我更新以及具有多向分化潜能,其生长需多种细胞因子的联合刺激。结论:从10￣12周胎龄人流产胚胎脑皮质分离的中枢神经系统的细胞具有自我更新能力和多向分化潜能,证实是神经干细胞。不论刺激因子及血清的有无,神经干细胞一旦贴壁就会启动其分化程序,而不再保持其干细胞特征,因此悬浮生长状态是神经干细胞体外培养生长的一种特性。     

多聚赖氨酸和明胶对神经干细胞增殖和分化的影响

背景:目前大鼠神经干细胞体外诱导分化的研究报道诸多,但其分化过程很难控制,很多实验的操作方法复杂,分化比率也很低.目的:探索大鼠胚胎前脑神经干细胞体外原代及传代培养方法,并观察其分化规律.方法:胎鼠在无菌条件下分离出前脑,制备单细胞悬液,以1×1011L-1接种于含N2的DMEM/F12培养基中培养,传代培养过程中加入BrdU,标记神经干细胞球.诱导分化实验分为多聚赖氨酸铺板组、明胶铺板组和无铺板组.采用体积分数20%胎牛血清刺激其分化.免疫细胞化学检测nestin、BrdU及在血清诱导条件下神经干细胞向神经细胞分化的能力.结果与结论:细胞呈神经干细胞样生长,具有连续增殖能力,可以传代培养.传代神经球中的细胞均呈nestin阳性和BrdU阳性.多聚赖氨酸铺板组和明胶铺板组贴壁后分化为神经细胞能力强于无铺板组(P < 0.01).多聚赖氨酸铺板组略强于明胶铺板组(P > 0.05).神经谱系标记物神经胶质纤维酸性蛋白和微管相关蛋白2的免疫细胞化学结果均阳性.结果表明,大鼠胚胎前脑富含神经干细胞,其分化观察,多聚赖氨酸和明胶在诱导神经干细胞分化中作为细胞贴壁支持物提高分化细胞数量的作用,且多分化为星形胶质细胞.     

甲状腺激素对大鼠骨髓间充质干细胞分化为少突胶质细胞的影响

背景:如何为脱髓鞘疾病的细胞替代治疗提供丰富的少突胶质细胞来源是急需解决的问题.目的:实验拟采用表皮生长因子及碱性成纤维细胞因子诱导骨髓间充质干细胞向神经干细胞方向分化,撤退细胞因子后,用甲状腺激素诱导神经干细胞向少突胶质细胞分化.设计、时间及地点:细胞观察实验,于2007-08/12在泸州医学院神经生物学研究室完成.材料:普通级SD大鼠5只用于骨髓间充质干细胞的培养.方法:采用密度梯度离心法从大鼠骨髓中分离培养骨髓间充质干细胞,传至第4代,用含碱性成纤维细胞生长因子、表皮生长因子、N2辅助因子、甲状腺激素T3的DMEM/F12诱导液诱导向神经干细胞分化.诱导后4 d,更换成含胎牛血清、甲状腺激素T3的DMEM/F12分化液,诱导向少突胶质细胞分化.主要观察指标:骨髓间充质干细胞生长情况和形态变化,采用SABC法进行免疫细胞化学检测神经细胞特异性标志的表达.结果:原代细胞接种3 d后多数贴壁,传代后细胞贴壁速度加快,增殖能力更强.诱导液处理第4天,圆形细胞聚集成簇.换成分化液后,细胞伸出树枝状细长突起,交织成网,形成少突胶质细胞样细胞.骨髓源性细胞簇表达巢蛋白阳性,示神经干细胞;从细胞簇分化的细胞,多数细胞表达半乳糖脑苷脂,部分细胞表达髓鞘碱性蛋白,示少突胶质细胞,少数细胞表达微管相关蛋白2阳性,示神经元.结论:甲状腺激素在体外可诱导骨髓间充质干细胞向少突胶质细胞分化.     

大鼠胚胎脑源性神经干细胞的分离培养和鉴定

目的:分离培养大鼠胚胎脑源性神经干细胞,并进行增殖分化鉴定。方法:实验于2005-06/12在中国科学技术大学生命科学学院周江宁研究室进行。①自孕14dWistar大鼠胚胎分离大脑皮质及皮质下组织,经机械吹打分离成单细胞后,利用无血清原代及传代培养方法,在添加重组人碱性成纤维细胞生长因子、重组人表皮生长因子和B27添加剂的DMEM/F12(1∶1)培养基中进行悬浮培养,获得具有克隆能力的细胞群;用有限稀释法,得到来源于同一细胞的亚细胞系克隆。②从培养基中撤除生长因子和B27添加剂,换成含体积分数为0.1的胎牛血清的DMEM/F12培养基,将培养的细胞球接种于预先铺有多聚赖氨酸盖玻片的培养皿,诱导分化。③以免疫荧光细胞化学技术,用神经干细胞的特异性单克隆抗体(巢蛋白)和增殖细胞单克隆抗体(5-溴脱氧尿苷嘧啶)鉴定克隆细胞,以鉴定神经干细胞的自我更新增殖能力。④以免疫荧光细胞化学技术,用神经细胞的特异性抗体(神经元特异性烯醇化酶、胶质纤维酸性蛋白、半乳糖脑苷脂)鉴定分化细胞,以鉴定神经干细胞的多向分化潜能。结果:①从胎鼠大脑皮质及皮质下分离的组织,经原代和传代培养均可形成细胞克隆,并具有增殖的能力,表达神经上皮干细胞蛋白抗原和增殖细胞抗原。②在血清诱导下,分化后的细胞表达神经元、星形胶质细胞和少突胶质细胞3种神经细胞的特异性抗原。结论:运用上述方法分离培养的细胞具有自我更新和增殖能力,并具有多向分化潜能和具有神经干细胞的特异性抗原。     

促红细胞生成素体外培养鼠胚脑皮质神经干细胞的分化

背景:促红细胞生成素最早作为生长因子被认识,近些年来其对中枢神经系统保护作用的体内研究较多。目的:观察促红细胞生成素对体外培养大鼠胚脑皮质神经干细胞凋亡及分化的影响。方法:无菌条件下取孕14dSD大鼠胚脑皮质,体外先悬浮增殖培养后贴壁诱导分化。巢蛋白免疫细胞荧光染色检测神经干细胞,以微管相关蛋白2、神经胶质原纤维酸性蛋白检测神经干细胞分化。取第3代神经干细胞向培养基中添加0.5,5,50,500U/mL的促红细胞生成素,另设不添加促红细胞生成素的对照组。应用半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶3检测神经干细胞凋亡,微管相关蛋白2检测神经干细胞向神经元方向的分化。结果与结论:加入≥5U/mL促红细胞生成素,神经球内半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶3表达显著下降(P<0.01),分化培养后微管相关蛋白2阳性细胞较对照组明显升高(P<0.01)。提示促红细胞生成素可降低体外培养鼠胚脑皮质神经干细胞的凋亡率,促进其神经干细胞向神经元方向分化。     

体外诱导胚胎干细胞向甲状腺细胞的分化

背景：胚胎干细胞来源于发育早期囊胚的内细胞团，适当条件下能在体外维持未分化状态、正常二倍体核型及无限增碹能力，且具有多向分化潜能，能够发育分化成机体3个胚层的所有类型细胞。目的：观察体外定向诱导胚胎干细胞分化为甲状腺细胞的可行性及相关分子表达检测。设计、时间及地点：以细胞为对象的观察实验，于2004-01／2006—12在中山大学附属第二医院脐血库完成。材料：孕12．5～14．5d的Balb／c孕鼠用于胚成纤维细胞饲养层的制备。E14小鼠胚胎干细胞细胞株由美国哈佛大学Dr．Xu教授惠赠。成年昆明种小鼠用于甲状腺细胞的提取。方法：将制备的鼠胚成纤维饲养层接种于E14小鼠胚胎干细胞进行扩增培养。将脱离饲养层细胞后呈稳定克隆生长的胚胎干细胞诱导发育为胚胎体，再逐步添加促甲状腺素、胰岛素、碘化钾等共培养。以培养的成年昆明种小鼠甲状腺细胞为阳性对照。主要观察指标：①观察分化过程中细胞形态的变化。②免疫荧光法检测分化细胞标记物TSHR，PAX8，TTF-2，TTF-1的表达。③RT-PCR法检测分化细胞相关基因TSHR、PAX8，NIS，TPO，Tg的表达。结果：分化细胞边界清晰，呈圆形、类圆形、梭形或多角形贴壁生长。诱导培养第6天分化细胞中有甲状腺细胞特有基因PAX8，NIS，TPO，Tg，TSHR的表达，第8天检测到分化细胞中甲状腺细胞标记物TSHR，TTF-1，PAX8，TTF-2的表达，阳性细胞形态类似对照甲状腺细胞。结论：胚眙干细胞经胚胎体发育阶段，在特定条件下可定向分化为甲状腺细胞。     

上皮型钙粘蛋白基因稳定转染小鼠胚胎干细胞及对分化细胞黏附能力的影响

背景:在胚胎期,上皮型钙粘蛋白的表达对于肝组织的形成有决定作用.目的:将上皮型钙粘蛋白基因转染小鼠胚胎干细胞,观察其对分化细胞间黏附能力变化的影响.设计、时间及地点:细胞学体外观察,于2007-12/2008-12在中山大学附属第一医院外科实验室完成.材料:清洁级BALB/c系孕13 d小鼠由中山大学实验动物中心提供.BAL8/c系小鼠胚胎干细胞由中山大学眼科中心黄冰教授建系和保存.含CMV启动子的真核表达质粒pEGFP-N1由中山大学医学院吕志跃博士惠赠.方法:取BALB/c小鼠新鲜肝脏组织,提取总RNA,反转录合成cDNA.以合成的cDNA为模板,进行PCR扩增目的片段,将其和pEGFP-N1双酶切后连接构建pEGFP-上皮型钙粘蛋白,转染小鼠胚胎干细胞并进行体外分化.主要观察指标:RT-PCR及免疫细胞化学检测上皮型钙粘蛋白在分化系统中的动态表达,同时观察分化细胞间黏附能力的变化.结果:基因转染的胚胎干细胞分化后1-17 d稳定表达上皮型钙粘蛋白,而普通胚胎干细胞分化后上皮型钙粘蛋白的表达则逐渐降低.稳定表达上皮型钙粘蛋白的分化细胞间黏附能力明显增强,并在19 d时仍能保持致密的细胞连接和多层生长状态,普通胚胎干细胞则由拟胚体结构逐渐分化为松散的细胞群落.结论:稳定表达上皮型钙粘蛋白的胚胎干细胞分化后,细胞间黏附能力明显增强,并保持多层细胞生长状态.     

红景天苷体外诱导大鼠骨髓间充质干细胞分化为神经元样细胞

背景：前期实验证明红景天苷能诱导骨髓间充质干细胞向神经元样细胞定向分化,但是具体的影响方式尚不清楚。目的：以骨髓间充质干细胞为研究对象,进一步探讨红景天苷诱导其向神经元样细胞定向分化的作用方式和分子机制。方法：选取第2代Wistar大鼠骨髓间充质干细胞,按照不同的诱导剂分为维甲酸诱导组、红景天苷诱导组和对照组,通过不同的时间点对细胞进行观察。结果与结论：两诱导组细胞不同时间点神经干细胞标志物巢蛋白、神经细胞分化相关的兔抗微管蛋白和神经微管相关蛋白2表达阳性率均高于对照组（P〈0.01）;神经胶质纤维酸性蛋白阳性率维甲酸组显著高于红景天苷组（P〈0.01）。RealTime-PCR结果显示,维甲酸和红景天苷诱导不同时间,两组细胞均有神经细胞相关基因神经元特异性烯醇化酶、神经微管相关蛋白2mRNA表达,与诱导时间有关且不完全相同,两组间神经胶质纤维酸性蛋白mRNA的高丰度出现于诱导早期;诱导后两组神经元特异性烯醇化酶蛋白的表达随时间延长显著增加,兔抗微管蛋白表达出现于诱导早期。说明红景天苷能促进骨髓间充质干细胞向神经细胞分化,其诱导效应与维甲酸相似,且向神经元样细胞定向分化方面优于维甲酸。     

小鼠神经干细胞无血清培养方法的优化及其分化特点

目的:优化小鼠神经干细胞(NSCs)无血清培养方法,观察其生长、增殖和分化特点。方法:分离出生后1～3d小鼠海马、室管膜下区组织细胞,采用无血清培养技术,分别以Neurobasal+B27培养液和DMEM/F12+N2培养液为基础培养基,添加bFGF、EGF,进行体外扩增培养、传代,比较2种培养条件下NSCs的增殖;免疫细胞化学法对NSCs及其分化后的细胞进行鉴定。结果:分离获取的细胞具有自我更新和增殖能力,原代及传代培养均可形成细胞克隆,与DMEM/F12+N2培养液相比,以Neurobasal+B27培养液为基础培养基可获得更多的NSCs克隆球,且细胞数量多(P0.01),克隆中细胞Nestin表达阳性,显微镜下观察可见典型的NSCs特征,诱导后可分化为神经元和星形胶质细胞。结论:以Neurobasal+B27培养液为基础培养基可获得更多的NSCs,分离培养的细胞为具有自我更新和增殖能力的NSCs,可诱导分化为终末神经细胞。     

骨髓间充质干细胞诱导分化为神经干细胞过程中端粒酶的表达

背景:端粒酶在细胞分化及活化过程起重要作用。目的:检测骨髓间充质干细胞诱导分化为神经干细胞过程中端粒酶的表达。方法:采用PCR-ELISA端粒酶检测方法检测SD大鼠骨髓间充质干细胞传代培养前6代细胞中端粒酶的表达;将传代培养的第3代SD大鼠骨髓间充质干细胞诱导分化为神经干细胞,传代培养至第6代,检测各代细胞中端粒酶的表达。以人胚肾细胞系293细胞蛋白提取物作为阳性对照,以灭活细胞蛋白提取物为阴性对照。结果与结论:端粒酶在传代培养的前6代骨髓间充质干细胞中呈阳性表达,为阳性对照组的9.4%～30.9%,第3代表达最高;在诱导分化为神经干细胞传代培养的前5代呈阳性表达,为阳性对照组的5.4%～33.1%,第3代和第4代表达最高。说明端粒酶是细胞分化、增殖的一个重要因素。     

羊膜间充质干细胞向运动神经元前体细胞的分化

背景：成体干细胞在细胞外基质、细胞因子分步诱导下的神经分化,尚少见报道。目的：探索天然膜样细胞外基质加多种细胞因子诱导作用下,人羊膜间充质干细胞体外的神经分化情况。方法：健康人羊膜分离培养羊膜间充质干细胞,酶、化学方法制作膜样细胞外基质并检测其生物相容性。将细胞分为2组,实验组细胞接种在包被膜样基质玻片的24孔板中,更换不同培养基分步诱导分化;对照组去除膜样基质,其余方法同实验组。结果与结论：实验组细胞神经元特异性烯醇化酶、兔抗人突触蛋白表达升高,神经胶质纤维酸性蛋白表达降低,兔抗人突触蛋白表达明显高于对照组,对照组神经元特异性烯醇化酶表达升高,其余无明显变化。第1代羊膜间充质干细胞不同程度表达胚胎干细胞和神经祖细胞标志,诱导后实验组各转录因子均有变化。说明实验所用方法提取的细胞外基质具有良好的生物相容性,可以促进羊膜间充质干细胞神经分化过程中的突触成熟,分步诱导的方法可以使羊膜间充质干细胞向运动神经元前体细胞分化。     

不同胎龄大鼠神经干细胞体外诱导向多巴胺能神经元分化的比较

背景:胚胎来源干细胞的分化潜能不仅受到诱导条件影响,也受来源胚胎胚龄的影响.目的:实验拟观察不同胎龄大鼠中脑神经干细胞体外诱导向多巴胺能神经元分化能力.设计:随机对照观察.单位:中山大学附属第一医院神经外科.材料:实验于2007-03/2007-09在中山大学附属第一医院实验室完成.成年孕SD大鼠30只,体质量350～400 g,由中山大学动物实验中心提供.许可证号码为SCXK(粤)2007-0034.实验过程中对动物处置符合动温桌硌П曜?DMEM/F12无血清培养液、B27添加剂、表皮生长因子、碱性成纤维细胞生长因子、体积分数为0.1的胎牛血清为英国Gibco公司产晶;白细胞介素1α,白细胞介素11、胶质细胞源性神经营养因子购自美国R&D公司:白血病抑制因子购自英国PEPROTECH公司:酪氨酸羟化酶抗体购自美国Santa Cruz公司;巢蛋白抗体、微管相关蛋白2抗体及胶质纤维酸性蛋白抗体为美国CHEMICON公司产品.方法:①分别于大鼠孕10,12,14,16,18天摸球法随机选取6只,麻醉后处死孕鼠,无菌条件下剖腹取胚胎,分离中脑腹侧脑组织进行神经干细胞培养.在含表皮生长因子及碱性成纤维细胞生长因子的无血清培养液中分别培养不同胎龄大鼠脑神经干细胞,经传代扩增后,在含白细胞介素1α、白细胞介素11、白血病抑制因子、胶质细胞源性神经营养因子的诱导分化液中向多巴胺能神经元分化.②诱导分化6 d后观察分化细胞生长情况并进行免疫细胞化学鉴定:酪氨酸羟化酶染色标记后通过流式细胞仪检测分化的多巴胺能神经元比率.主要观察指标:①不同胎龄大鼠神经干细胞诱导分化后生长情况及免疫细胞化学鉴定结果.②神经干细胞诱导分化后酪氨酸羟化酶染色阳性细胞的比率.结果:①孕10,12,14,16,18 d胚胎大鼠中脑神经干细胞球在诱导分化液中贴壁生长,球内细胞从球体中央逐渐向外呈放射状生长,分化6天的细胞多数有1～2个长突起或有多个短突起.神经球经巢蛋白免疫细胞化学染色,大部分细胞胞浆染色呈阳性.②孕10,12,14,16,18 d胚胎大鼠中脑神经干细胞在诱导分化液中培养6 d后.流式细胞仪检测其诱导分化成酪氨酸羟化酶阳性细胞的比率分别为(10.3±2.5)%,(21.6±3.4)%,(16.7±2.8)%,(14.2±3.2)%,(8.9±1.8)%,各组间比较差异均有显著性意义(P<0.05),其中孕12 d大鼠中脑神经干细胞诱导分化成多巴胺能神经元比例最高.结论:不同胎龄大鼠中脑的神经干细胞体外诱导向多巴胺能神经元分化的能力不同,以孕12 d诱导分化成多巴胺能神经元比例最高.     

多种生长因子诱导小鼠胚胎干细胞分化为胰岛素分泌细胞

背景:以往研究已证明胚胎干细胞可被诱导分化为胰岛素分泌细胞,但诱导时间较长,大部分需要1个月左右.目的:体外联合应用激活素A、全反式维甲酸、碱性成纤维细胞生长因子和烟酰胺4种生长因子,观察能否在较短的时间内将小鼠胚胎干细胞诱导分化为胰岛素分泌细胞.设计:细胞观察实验.单位:上海市内分泌及代谢病研究所,上海交通大学医学院附属瑞金医院.材料:实验于2004-10/2006-02在上海市内分泌研究所完成.清洁级孕12.5～14.5d龄昆明小白鼠2只,由上海斯莱克实验动物有限公司提供,动物质量合格证号2004A034,实验过程中对动物的处置符合动物伦理学标准.小鼠胚胎干细胞株由法国里昂CNRSUMR5641实验室张昌贤教授提供.激活素A为R&D公司产品;全反式维甲酸,烟酰胺由Sigma公司提供;碱性成纤维细胞生长因子由Gibco公司提供.方法:取孕鼠胚胎,除去头部和内脏,将剩余组织剪碎,胰酶消化后制备细胞悬液,取上层离心重悬,按3×108L-1接种培养,传2～3代时作为滋养层细胞.将鼠胚胎干细胞接种到新鲜滋养层上,加入含白血病抑制因子的knockout DMEM培养基,常规培养两三天后按1:3～1:6传代,当细胞与细胞之间分开时加入含血清的培养液终止消化,离心弃上清,制成单细胞悬液按2.5×104密度接种,加入不含白血病抑制因子的培养液,24～48h后收集形成的胚胎体,铺于Matrigel铺底的培养皿中.胚胎体贴壁后,在含有100μg/L激活素的10% FBS/DMEM中培养24h,再将培液换为10% FBS/DMEM培养6~8h作为间隔,然后把分化的胚胎体在含10-6mol/L全反式维甲酸的10% FBS/DMEM中培养24h,在含10μg/L碱性成纤维细胞生长因子的10% FBS/DMEM中培养3～5d,在含N2、 B27、1μg/L层粘连蛋白、10μg/L碱性成纤维细胞生长因子、10mmol/L烟酰胺的DMEM/F12培液中培养3～5d.诱导结束后,采用双硫腙染色、免疫荧光染色、RT-PCR检测分化细胞胰岛素的表达.主要观察指标:[1]胚胎干细胞的诱导情况.[2]双硫腙染色及免疫荧光染色.[3]RT-PCR检测.结果:[1]滋养层上的小鼠胚胎干细胞呈集落状态贴壁生长,集落边缘清晰,细胞之间的界限不明显.胚胎体形成后转至matrigel板上2d即贴壁.激活素A和全反式维甲酸间歇诱导后,碱性成纤维细胞生长因子培液中的细胞大部分变为上皮细胞样;经含N2、B27、层粘连蛋白、碱性成纤维细胞生长因子、烟酰胺的DMEM/F12培液作用后,细胞形成小的簇状结构.[2]诱导生成的胰岛素分泌细胞经双硫腙染色呈暗红色,免疫荧光染色呈红色,均为阳性反应.[3]经激活素A、全反式维甲酸、碱性成纤维细胞生长因子、烟酰胺四种生长因子诱导2周后,分化细胞不表达Insulin 1mRNA,表达Insulin 2, Pdx1, Nkx6.1, Nkx2.2, PP, LAPP, Glutt2, Somastatin, Hnf3 β及Neuro D mRNA.结论:体外联合应用激活素A、全反式维甲酸、碱性成纤维细胞生长因子和烟酰胺4种生长因子,能够将小鼠胚胎干细胞成功诱导分化为胰岛素分泌细胞,且诱导时间缩短至2周.     

移植的胚胎干细胞在小鼠损伤脑和脊髓中的存活和迁移

背景:胚胎干细胞是一种高度未分化的全能细胞,在体外培养系统中可扩增并可维持其全能性,是治疗中枢神经损伤最具有前途的干细胞之一。目的:观察经诱导的胚胎干细胞移植在小鼠脊髓损伤和小鼠缺氧缺血性脑病中的存活和迁移。设计:完全随机分组设计,对照动物实验。单位:上海第二医科大学发育生物学研究中心实验室。材料:选用C57/BL6J小鼠60只,清洁级,雌雄不拘,其中鼠龄6～8周和7d的小鼠各30只,均由中科院上海实验动物中心提供(许可证号:SCXK(沪)2003-0003)。该项动物实验经过动物伦理委员会批准。小鼠胚胎干细胞株S8,携带LacZ标记基因(上海市发育生物学研究中心提供)。X-gal染色试剂(Sigma公司)。方法:实验于2002-10/2003-12在上海市发育生物学研究中心实验室完成(上海市重点实验室)。①脊髓损伤实验分组:将造模成功的鼠龄6～8周的C57/BL6J16只小鼠随机分为2组:实验组8只,脊髓右侧半切(T12,L1位)后行距损伤约1cm的椎管内注射诱导胚胎干细胞体外诱导分化的衍生细胞悬液;对照组8只,脊髓右侧半切后在损伤区周围注射PBS。②缺氧缺血性脑病实验分组:将造模成功的鼠龄7d的C57/BL6J16只小鼠随机分为2组:实验组8只,结扎右侧颈总动脉后将小鼠置入含体积分数0.08氧气和体积分数0.92氮气的密闭容器内,1.5h后取出;1周后在右侧脑室内注入3μL诱导胚胎干细胞。对照组8只:在右侧脑室区注射等量的PBS。③移植后观察12周,应用酶学的方法检测Lac-Z标记的经诱导的胚胎干细胞在脊髓和脑内的存活和迁移情况。主要观察指标:胚胎干细胞在中枢神经系统内存活和迁移情况。结果:①胚胎干细胞经体外诱导并移植到脊髓损伤部位后,分化为神经前体细胞,神经前体细胞能在损伤区环境中存活和从损伤区域迁移到远处5mm,免疫组化证实植入的胚胎干细胞细胞的神经前体细胞能分化为神经元,从形态上证实了胚胎干细胞来源的神经前体细胞与周围组织进行良好的整合。②经诱导的胚胎干细胞注射到小鼠的侧脑室内,胚胎干细胞来源的细胞广泛分布在损伤的海马区、大脑皮质脑室脉络丛及血管内皮等处并与周围组织整合,与周边细胞在形态上类似,表明诱导的胚胎干细胞也能长期存活并远距离迁移。结论:经诱导的胚胎干细胞能在宿主损伤脑和脊髓中存活、迁移,且脑内迁移较脊髓内迁移明显。