人脐血源性间充质干细胞向心肌细胞的诱导分化(英文)

背景：与骨髓间充质干细胞相比，脐带血巾的细胞被视为“非常年轻”的细胞，其增殖和分化能力不会随着捐助者的年龄增加而减低，可能是一个极好的骨髓间充质干细胞的替代来源。目的：观察体外诱导脐血间充质干细胞分化成心肌细胞的特点。设计、时间及地点：观察性实验，于2005—03／2007—02在北京世纪坛医院完成。材料：收集获知情同意健康产妇脐血细胞。方法：分离单个核细胞，从中进一步分离间充质干细胞，传代培养至第3代，应用免疫荧光流式细胞仪标记间充质干细胞特异性抗原CD34，CD44和CD90。5-氮胞苷诱导分化4周后，免疫组织化学染色和反转录-聚合酶链反应分别检测心肌细胞标志物肌钙蛋白Ⅰ，GATA4和β-肌球蛋白重链的表达。主要观察指标：心肌细胞标志物肌钙蛋白Ⅰ，GATA4和β肌球蛋白重链的表达。结果：脐血源性间充质干细胞经5-氮胞苷诱导分化后，呈现成纤维细胞样形态和克降增殖特点。免疫分型与骨髓来源间质干细胞一致，且免疫组织化学染色和反转录-聚合酶链反可检测到肌钙蛋白Ⅰ，GATA4和β-肌球蛋白重链的表达。结论：脐血源性间充质干细胞能够被诱导分化成心肌样细胞，并显示为心肌细胞的表观特征。     

持续 Wnt 信号通路激活促进胚胎干细胞源造血干细胞的增殖简

背景：如何提高胚胎干细胞诱导效率、促进胚胎干细胞源造血干细胞体外增殖成为目前急需解决的课题。目的：以外源性Wnt3a作为诱导剂,激活培养中的小鼠胚胎干细胞Wnt/β-catenin信号通路,观察该通路的激活是否促进胚胎干细胞向造血祖细胞的定向分化。方法：用外源性wnt3a（100μg/L）持续作用ES-E14TG2a小鼠胚胎干细胞21 d,通过细胞免疫荧光及蛋白免疫印迹检测细胞内β-catenin蛋白含量,QRT-PCR检测Wnt下游靶标基因的表达量来确定经典Wnt/β-catenin信号通路是否被激活,然后采用单层贴壁培养法诱导其向造血干细胞分化,流式细胞仪检测造血发育相关表面标志CD34＋/Sca-1＋,同时以QRT-PCR法检测造血相关基因的表达情况。结果与结论：ES-E14TG2a小鼠胚胎干细胞经wnt3a（100μg/L）连续培养21 d后发现β-catenin蛋白在细胞内积累;Wnt信号通路的下游靶标基因Pitx2、Frizzled、Sox17、Oct4的表达量均出现不同程度的增加,可见经典 Wnt/β-catenin 信号通路有被激活;单层贴壁培养法诱导其向造血干细胞分化的过程中检测到CD34＋/Sca-1＋细胞含量在14 d时占总细胞量高达20.2%,而对照组的仅占11.9%。造血相关基因骨形态发生蛋白4、FLK2及CD34的表达量均增加,而Smad5的表达则明显受到抑制。说明Wnt3a持续作用可激活Wnt/β-catenin信号通路,并促进ES-E14TG2a小鼠胚胎干细胞向造血干细胞的定向分化。     

Semaphorin 7A inhibits platelet production from CD34+ progenitor cells

Background:  The multifunctional protein semaphorin 7A (Sema7A) may have regulatory effects on blood cell differentiation via its receptors β1‐integrin and plexin C1. As thrombocytopenia can be treated with transfusion of ex vivo CD34⁺ cell‐derived megakaryocytes, we investigated the effect of Sema7A on differentiation of CD34⁺ progenitor cells into megakaryocytes and platelets. Methods:  Megakaryocytes and platelets were differentiated with a specific cytokine cocktail (CC) from CD34⁺ progenitor cells in the presence or absence of Sema7A. Expression of cell markers CD41, CD42a and CD61 or detection of the activation of the signal mediator focal adhesion kinase (FAK) was performed by flow cytometry, cytokine secretion by Luminex technology, and megakaryocyte cell density and morphology by microscopic studies. Sema7A levels in vivo were assessed by real‐time PCR and ELISA in hematological patients undergoing chemotherapy. Results:  CD34⁺ progenitor cells expressed the receptors for Sema7A. Expression of CD41, CD42a and CD61 was markedly reduced in the presence of Sema7A, after CC‐dependent platelet production from CD34⁺ progenitor cells. As revealed by microscopic analysis, megakaryocyte cell density was significantly lower in the presence of Sema7A as compared with controls. Blocking of CD29 abrogated the Sema7A‐mediated inhibition. Sema7A activated FAK in CD34⁺ progenitor cells and significantly increased secretion of the proinflammatory cytokines IL‐6, IL‐8 and GM‐CSF. Finally, Sema7A levels were up‐regulated in 50% of patients after chemotherapy. Conclusions:  Sema7A markedly reduces the production rates of megakaryocytes and platelets from CD34⁺ progenitor cells. Hence, up‐regulation of Sema7A may be a major risk factor for a reduced platelet repopulation after hematopoietic stem cell transplantation.     

脐血间充质干细胞的造血支持

背景：脐血造血干细胞移植价值日益突出,造血干细胞体外扩增已成为干细胞领域的研究热点。目的：复习相关文献,对脐血间充质干细胞支持造血作用研究现状与应用前景进行综述。方法：应用计算机检索CNKI和PubMed数据库中2001至2012年关于脐血间充质干细胞造血支持作用的文章,中文检索词为＂脐血间充质干细胞,造血干细胞,CD34＋细胞,体外扩增＂,英文检索词为＂Hematopoietic stem cell expansion,CD34＋cell expansion,Umbilical cord blood mesenchymal stem cells＂。最终选择35篇文章进入结果分析。结果与结论：脐血间充质干细胞支持造血作用的多种作用机制,包括分泌多种具有造血支持作用的细胞因子,表达与造血细胞相互作用的黏附分子等。因此,体外扩增造血干细胞,临床联合移植间充质干细胞和造血干细胞,提高造血重建的能力,具有广阔的研究前景。     

Vascular niche promotes hematopoietic multipotent progenitor formation from pluripotent stem cells

Pluripotent stem cells (PSCs) represent an alternative hematopoietic stem cell (HSC) source for treating hematopoietic disease. The limited engraftment of human PSC–derived (hPSC-derived) multipotent progenitor cells (MPP) has hampered the clinical application of these cells and suggests that MPP require additional cues for definitive hematopoiesis. We hypothesized that the presence of a vascular niche that produces Notch ligands jagged-1 (JAG1) and delta-like ligand-4 (DLL4) drives definitive hematopoiesis. We differentiated hes2 human embryonic stem cells (hESC) and Macaca nemestrina–induced PSC (iPSC) line-7 with cytokines in the presence or absence of endothelial cells (ECs) that express JAG1 and DLL4. Cells cocultured with ECs generated substantially more CD34⁺CD45⁺ hematopoietic progenitors compared with cells cocultured without ECs or with ECs lacking JAG1 or DLL4. EC-induced cells exhibited Notch activation and expressed HSC-specific Notch targets RUNX1 and GATA2. EC-induced PSC-MPP engrafted at a markedly higher level in NOD/SCID/IL-2 receptor γ chain–null (NSG) mice compared with cytokine-induced cells, and low-dose chemotherapy-based selection further increased engraftment. Long-term engraftment and the myeloid-to-lymphoid ratio achieved with vascular niche induction were similar to levels achieved for cord blood–derived MPP and up to 20-fold higher than those achieved with hPSC-derived MPP engraftment. Our findings indicate that endothelial Notch ligands promote PSC-definitive hematopoiesis and production of long-term engrafting CD34⁺ cells, suggesting these ligands are critical for HSC emergence.     

脐血间充质干细胞支持下脐血单个核细胞扩增的研究

目的 探讨脐血源间充质干细胞联合外源性细胞因子对脐血单个核细胞体外扩增的支持作用.方法 从脐血中分离、培养出间充质干细胞并检测其细胞表面抗原;以此间充质干细胞作为细胞滋养层.将脐血单个核细胞接种于无血清培养体系中培养18天,在第0、7、10、14及18天检测有核细胞总数、CD34+、CDl33+细胞数、集落形成单位数和(G2+M+S)期细胞含量变化.结果 ①从脐血中分离、培养出的间充质干细胞能稳定表达CD29、CD105和CD44,但不表达CD34和CD133;②外源性细胞因子及脐血源间充质下细胞均支持脐血间充质干细胞扩增,但以细胞因子联合脐血源间充质干细胞组效果最好,在第10天上述榆测指标达到峰值,分别为第0天的(6.91±1.91)、(7.75±1.24)、(6.49±1.33)、(15.62±1.29)和(28.26±6.58)倍,且维持造血至少18天.结论 ①从脐血巾能成功分离、培养出间充质下细胞,并完成细胞表型的初步鉴定;②外源性细胞因子联合脐血源间允质干细胞可有效扩增脐血单个核细胞.     

多种生长分化因子体外联合诱导人脐血间充质干细胞向肝样细胞的分化

背景:肝细胞自身增殖能力有限,近几年关于各类干细胞向肝细胞分化的成功报道很多,包括胚胎干细胞、骨髓细胞、胰腺干细胞、神经干细胞及各种来源的间充质干细胞等.目的:探讨应用多种生长分化因子体外联合诱导人脐血间充质干细胞向肝样细胞分化的可行性.设计、时间及地点:细胞学体外观察,于2005-10/2006-04在暨南大学医学院血液病研究所完成.材料:胎儿脐带血来源于顺产及剖腹产的健康孕妇,由暨南大学第一附属医院产科提供,产妇均签署知情同意书.方法:体外分离培养人脐血间充质干细胞,胰酶-EDTA消化传代.取传至第3代细胞,按5×10~4/cm~2接种,48 h后去除原培养基,PBS洗涤后,第1阶段用含地塞米松、肝细胞生长因子、表皮生长因子、ITS的F12培养基诱导2周,第2阶段用含地塞米松、肝细胞生长因子、致瘤素M、ITS的F12培养基继续诱导2周.主要观察指标:流式细胞仪检测脐血间充质干细胞表面标志的表达,RT-PCR检测肝细胞相关基因的表达,免疫荧光染色检测肝细胞相关蛋白的表达,透射电镜观察细胞超微结构.结果:培养的细胞不表达造血细胞系标志CD34,CD45,CDl4;亦不表达CD54,CD49f,HLA-DR;部分表达内皮细胞标志CD106;强表达CD29,CD44及CDl3.诱导4周后,甲胎蛋白、白蛋白、ck-18及tat基因均呈阳性表达;免疫荧光染色显示细胞浆中甲胎蛋白、白蛋白、ck-18均呈阳性;细胞胞浆中出现脂滴及糖原的沉积,细胞表面有微绒毛,出现双核细胞,初步具备了肝细胞的超微结构特征.结论:联合应用地塞米松、肝细胞生长因子、表皮生长因子、致瘤素M及ITS等多种生长分化因子,可在体外成功诱导人脐血间充质干细胞向肝样细胞分化.     

High efficiency retroviral mediated gene transduction into single isolated immature and replatable CD34(3+) hematopoietic stem/progenitor cells from human umbilical cord blood

Umbilical cord blood is rich in hematopoietic stem and progenitor cells and has recently been used successfully in the clinic as an alternative source of engrafting and marrow repopulating cells. With the likelihood that cord blood stem/progenitor cells will be used for gene therapy to correct genetic disorders, we evaluated if a TK-neo gene could be directly transduced in a stable manner into single isolated subsets of purified immature hematopoietic cells that demonstrate self-renewed ability as estimated by colony replating capacity. Sorted CD34(3+) cells from cord blood were prestimulated with erythropoietin (Epo), steel factor (SLF), interleukin (IL)-3, and granulocyte-macrophage colony stimulating factor (GM-CSF) and transduced with the gene in two ways. CD34(3+) cells were incubated with retroviral-containing supernatant from TK-neo vector-producing cells, washed, and plated directly or resorted as CD34(3+) cells into single wells containing a single cell or 10 cells. Alternatively, CD34(3+) cells were sorted as a single cell/well and then incubated with viral supernatant. These cells were cultured with Epo, SLF, IL-3, and GM-CSF +/- G418. The TK-neo gene was introduced at very high efficiency into low numbers of or isolated single purified CD34(3+) immature hematopoietic cells without stromal cells as a source of virus or accessory cells. Proviral integration was detected in primary G418-resistant(R) colonies derived from single immature hematopoietic cells, and in cells from replated colonies derived from G418R-colony forming unit-granulocyte erythroid macrophage megakaryocyte (CFU-GEMM) and -high proliferative potential colony forming cells (HPP-CFC). This demonstrates stable expression of the transduced gene into single purified stem/progenitor cells with replating capacity, results that should be applicable for future clinical studies that may utilize selected subsets of stem/progenitor cells for gene therapy.     

脐血造血干／祖细胞的密度分离实验研究

目的：为建立脐血造血细胞库,减少脐血储存空间,探讨脐血造血干／祖细胞的密度分离效果。方法：选用五种不同比密的Ficoll分离液（1.084、1.077、1.072、1.064、1.054g/L）分离脐血细胞,采用流式细胞技术（FCM）和全自动血细胞分析仪分析了41例脐血造血干／祖细胞和有核细胞（NC）的回收率并作了对比研究。结果：1.064g/L Ficoll分离脐血有核细胞回收率3.6％,淋巴细胞去除率为86.6％;所分离的单个核细胞(MNC）中CD34^ 细胞平均纯度为10.3％,最高可高达46.6％;所分离的细胞体外易形成CFU－GM及BFU－E。结论：不同比密分离脐血造血干／祖细胞具有不同影响。其中1.064g/L Ficoll分离脐血造血干／祖细胞是一种方便、实用、有效的方法。所分离的细胞体外有较强的增殖能力。     

脐带造血干细胞和巨核细胞microRNA表达谱的差异

目的探讨定向诱导造血干细胞分化为巨核细胞和血小板的分子机制。方法将脐带造血干细胞培养后,分离巨核细胞,分别提取造血干细胞和巨核细胞总RNA,进行microRNA芯片分析。结果与造血干细胞相比,巨核细胞中表达上调超过2倍的microRNA有183个,下调超过2倍的microRNA有139个。结论造血干细胞和巨核细胞microRNA表达谱存在差异,尤其是多个microRNA与定向分化巨核细胞相关。     

脐血间充质干细胞的生物学特征及其对造血干/祖细胞体外扩增的支持作用

目的探讨脐血间充质干细胞(MSC)的生物学特征及其对造血干/祖细胞体外扩增的支持作用。方法用液体培养法分离脐血贴壁细胞,采用ELISA方法检测贴壁细胞条件培养液中细胞因子的表达;用流式细胞术分析其免疫表型特征;在成软骨细胞诱导培养条件下诱导细胞分化,并用RTPCR方法检测分化后细胞原胶原Ⅱ型基因的表达。采用分阶段共培养方法观察脐血贴壁细胞对CD34+细胞体外扩增的支持作用。结果脐血单个核细胞纤维样细胞集落形成率为(3.5±0.7)/106。脐血MSC体外至少可以扩增15代。没有分化的脐血MSC表型为CD13、CD29、CD90、CD105、CD166、SH2、SH3和SH4阳性,CD45、CD34和CD14阴性;脐血MSC培养上清中干细胞因子、IL6和肿瘤坏死因子α检测阳性。在成软骨细胞诱导培养基培养条件下,脐血MSC原胶原Ⅱ型基因mRNA表达阳性。脐血MSC与CD34+细胞共掊养14d,CD34+细胞扩增率高于未共培养组4倍。结论脐血MSC具有类似于成体骨髓MSC的特征,对造血干细胞增殖有明显的支持作用。     

间充质干细胞和内皮祖细胞对脐血造血干/祖细胞体外扩增效力的影响

目的比较脐带来源的间充质干细胞(Mesenchymal stem cells,MSCs)和内皮祖细胞(Endothelial progeni-tor cells,EPCs)对脐血造血干/祖细胞(Hematopoietic stem/progenitor cells,HSCs/HPCs)的体外扩增效力。方法正常人脐血中分离单个核细胞(Mononuclear cells,MNCs),流式细胞术检测其中HSCs/HPCs所占比例,将MNCs分别接种于处理后的MSCs或EPCs或仅接种于培养液中,比较不同培养条件对HSCs/HPCs扩增能力、表面抗原CD34的表达以及集落形成能力的影响。结果共培养过程中,MSC组和EPC组的MNCs扩增倍数均明显高于对照组,且EPC组更为显著。扩增7天后,对照组、MSC组和EPC组的HSCs/HPCs CD34的表达均较扩增前下降,其中EPC组下降的最为显著,MSC组最不显著。共培养4天后,MSC组的HSCs/HPCs集落形成总数为EPC组的2.47倍(**,P<0.01),共培养7天后,MSC组的HSCs/HPCs集落形成总数为EPC组的3.45倍(**,P<0.01);EPC组与对照组的HSCs/HPCs集落形成总数无显著性差异。结论 MSC和EPC均可为HSCs/HPCs的体外扩增提供适宜的微环境,MSC可抑制HSCs/HPCs的分化,有助于维持其表面抗原CD34的表达,并保持其造血重建潜能和归巢能力;而EPC则可有效促进HSCs/HPCs的分化。     

采用多功能流式细胞术分析分选造血干细胞和髓系定向分化祖细胞

目的 探讨富集纯化造血干细胞(HSC)和髓系定向分化祖细胞的新实验方案.方法 根据造血干细胞和定向分化祖细胞在发育过程中表达某些特异性分化抗原的特性,通过免疫磁珠分选技术结合四色和六色流式细胞术分析14只健康小鼠的骨髓造血干细胞、造血祖细胞及定向分化祖细胞系列的表达,并对其进行分选,以进一步通过集落细胞培养和传代试验对分选后细胞的活性进行检测.结果 经上述实验方案分析,14只健康小鼠骨髓造血祖细胞(HPC)的表达率约为HSC的10倍;但其牛成活性远不如造血干细胞,共同髓系祖细胞(CMP)的传代能力仅为HSC的1/2,且次级分化的粒系单核系祖细胞(GMP)和红系巨核系祖细胞(MEP)的生成活性更弱,其传代次数为零.结论 通过多色流式细胞术实验方案可以分析纯化HSC和髓系定向分化祖细胞的表达,并精确计数HSC和祖细胞.     

诱导多能干细胞建系及体外造血祖细胞定向分化体系的建立

背景：目前,大量文献报道了诱导多能性干细胞系的建立,但大规模体外诱导分化造血祖细胞的研究还缺乏深入的探讨。 目的：建立诱导多能性干细胞体外定向诱导形成造血祖细胞的方法。 方法：采用慢病毒感染的方法将含有Oct4、Sox2、Nanog和Lin28全能性基因的慢病毒颗粒转导人皮肤成纤维细胞,获得了诱导多能性干细胞;在诱导分化体系中添加了 Y-27632,克服干细胞扩增中的凋亡现象;运用OP9细胞产生的条件培养液建立诱导多能性干细胞体外定向分化形成造血祖细胞的分化体系。 结果与结论：①前3代细胞克隆传代时,诱导多能性干细胞发生凋亡的现象很多,很难大规模扩增培养。培养基中添加阻断 ROCK活化的抑制剂,能够明显抑制胚胎干细胞的凋亡。②诱导多能性干细胞在 OP9细胞条件培养液作用下,经过体外诱导分化,形成CD34＋造血祖细胞。     

人脐血CD34+CD38-细胞免疫表型和染色体核型特征分析

目的 分离脐血干／祖细胞(CD34^ CD38)进行体外长期培养，观察分析其增殖、细胞表面分子标志和染色体核型的特征。方法 用流式细胞仪分选CD34-FITC和CD38-PE标记的CD34^ CD38脐血原始细胞，在含细胞生长因子IL-3、IL-6、GM-CSF、EPO、SCF和胰岛素样生长因子的干细胞培养基中培养6个月，用流式细胞术检测体外培养30d的干／祖细胞表面标记，并用G显带方法分析其染色体核型。结果 在一定培养条件下，经7～12d培养，脐血干／祖细胞(CD34^ CD38)开始增殖。培养6个月后，每孔接种1个细胞，细胞数增殖至250～350个；每孔接种10个细胞，细胞数可增殖至400～500个。每孔接种1个细胞其细胞增殖峰持续时间(8～9代)比接种10个细胞(6～7代)长：经体外长期培养增殖，细胞仍强烈显示十／祖细胞表面分子标记(CD34^ CD38^-)；细胞染色体数目、结构未见异常。结论 脐血干／祖细胞(CD34^ CD38^ )经体外特异性培养增殖，可为大量脐血干／祖细胞移植提供细胞来源。