人骨髓造血干细胞体外培养中的动态变化

本文报告100多批人的骨髓细胞长期体外培养的实验结果。在首次接种骨髓细胞建立起贴壁层细胞基础上,再将另一个体的骨髓细胞接种在贴壁细胞层上面,这样就可使骨髓中的造血干细胞在贴壁细胞层上增殖和分化,维持较长时间。人类多向性造血干纽胞(CFU-S)目前尚无测定的方法,但由CFU-S分化出来的粒系祖细胞(CFU-C)和红系祖细胞(CFU-E)是有方法可以测定的,从此获得的结果表明,在体外培养条件下,CFU-C可存活9周,CFU-E可存活4.5周。在培养悬液细胞中,形态上可以识别的主要有粒细胞,其存在时间与CFU-C大致相同,而红系细胞仅在3周内可以见到,成熟淋巴细胞最多能存活5周,以后就不复存在了。在培养7周内,每个培养瓶中平均悬液细胞数是增加的。从干细胞自杀实验证明,CFU-C至少在6周内不断地有一部分细胞进入DNA合成期。在整个培养期间,各系统的造血祖细胞及其后代细胞,它们的存活时间虽有差别,但均保持着正常的生物活性。7周以后,培养体系中的细胞总数就逐渐减少,到了9周后因为造血干细胞业已消失,所以各种成熟的或未成熟的血细胞也就逐渐不见了。在骨髓细胞培养液中还存在着CSF,其浓度随着CFU-C总数的下降而平行地降低,提示在体外培养体系中可能存在对造血干细胞活动的调节因子。此外,也观察了培养瓶中悬液细胞与贴壁细胞间的相互关系及其某些造血特征。     

无饲养层和动物源蛋白的β-地中海贫血诱导多能干细胞系的建立

β-地中海贫血患者因无合适的造血干细胞供体来源从而不得不靠输血维持生命。诱导多能干细胞(iPS)技术为获得患者自身遗传背景的干细胞进行临床治疗开拓了新途径。目前,建立iPS细胞系的过程需要使用小鼠胚胎成纤维细胞作为饲养层和动物源的蛋白成分,因此建立的iPS细胞系存在病原体和动物源蛋白污染的可能性,不能应用于临床。采用目前商品化的TeSRTM2和StemAdhereTMDefined Matrix限定培养体系,利用Oct4、Sox2、Klf4、c-Myc 4个转录因子组装在同一表达载体的可切除的慢病毒感染人β-地中海贫血成纤维细胞,建立了5株无饲养层和动物源蛋白的β-地中海贫血iPS细胞系,这些iPS细胞系具有人胚胎干细胞典型的特征,表达人胚胎干细胞的多能性分子标记,如Oct4、Nanog、Tra-1-60等。在体外分化能够形成拟胚体,在体内分化能够形成含有3个胚层类型细胞的畸胎瘤。     

造血微环境细胞组成及功能的研究进展

造血微环境是造血干细胞(HSCs)居住的场所,对于维持HSCs自我更新、分化与稳态有着重要的调控作用。伴随着胚胎发育,造血主要分为卵黄囊造血、主动脉-性腺-中肾造血、胎肝造血及骨髓造血4个时期,因而研究造血发育时期的微环境对体外HSCs的扩增及诱导分化有着重要的指导意义。现对4个造血时期的造血微环境细胞组成及功能进行综述,阐明不同时期造血微环境调控作用的异同,为实现HSCs在体外的扩增与分化打下基础。     

小鼠骨髓细胞体外液体培养

自六十年代初相继出现了体外研究血细胞的脾结节生成的实验技术、骨髓细胞体外琼脂培养等技术,大大促进了对造血干细胞的增殖和分化特性的研究,并为实验血液学提供了重要手段。但在这些培养系统中血细胞增生只能维持几天,而且多向性干细胞很快就消失了。七十年代初,国外开始发展了骨髓细胞体外液体培养法,能在体外条件下较长时间地保持造血干细胞的增殖、分化能力,为研究造血干细胞增殖、分化过程中的各种调控因素提供了一个有用的手段,这对解决临床治疗和寻找病因等问题也具有重大的实际意义。我们参照了T.M.Dexter等的方法,根据我们实验室现有的条件及设备在1979年初也开始建立了这种培养方法。     

人胚胎干细胞传代培养及细胞化学染色特性

目的 体外建立人胚胎干细胞传代培养方法,研究人胚胎干细胞细胞化学染色特性.方法 以小鼠胚胎成纤维细胞作为饲养层传代培养人胚胎干细胞,检测人胚胎干细胞、自发分化克隆及拟胚体的细胞化学染色特性.结果 人胚胎干细胞在小鼠胚胎成纤维细胞饲养层上传30代以上其形态保持不变;人胚胎十细胞碱性磷酸酶、过碘酸-雪夫反应、α-醋酸萘酚酯酶染色阳性,自发分化克隆细胞阳性程度明显减弱;人胚胎干细胞形成的拟胚体碱性磷酸酶染色弱阳性,过碘酸-雪夫反应、α-醋酸萘酚酯酶染色阳性.结论 小鼠胚胎成纤维细胞能支持人胚胎干细胞传代培养,细胞化学染色结果能初步鉴别人胚胎干细胞未分化特性.     

小鼠胚胎干细胞来源的HPP-CFC体外和体内造血活性分析

小鼠的造血系统起源于胚胎发育7d的卵黄囊胚外中胚层,研究表明胚胎干细胞（Embryonic stem cells, ES cells）体外分化模型能够模拟卵黄囊造血的发生过程;此外,诱导ES细胞体外定向造血细胞分化对于建立治疗性克隆以治愈多种血液病具有重要的研究和应用价值。高增殖潜能集落形成细胞（High proliferative potential colonyforming cells, HPPCFC）是体外培养的最原始的多潜能造血前体细胞之一。本研究发现：小鼠ES细胞在体外分化5～14d形成的拟胚体中含有HPP-CFC。其再生潜能与胚胎期9d的卵黄囊来源的HPP-CFC相似,与骨髓来源则不同。RT-PCR分析表明：ES细胞来源的HPP-CFC表达与造血干细胞增殖相关的特异性转录因子和多种造血生长因子受体。但分化12d的拟胚体细胞和HPP-CFC集落细胞移植受致死剂量照射的小鼠不能产生典型的脾结节。因此,ES细胞来源的HPP-CFC在体外和体内造血活性的差异值得更深入地研究。     

肿瘤相关成纤维细胞与肿瘤微环境

肿瘤的发展过程与肿瘤微环境密切相关,而肿瘤相关成纤维细胞(CAFs)是上述微环境中最主要的宿主细胞,CAFs是一类不同细胞源性的细胞群,可来源于多种细胞包括静止的成纤维细胞、上皮细胞、内皮细胞和间质干细胞的分化过程。体内和体外生物学实验均证实,成纤维细胞在肿瘤微环境中并不是被动的对肿瘤发展提供支持,而是发挥了至关重要的作用,所以靶向CAFs有望成为肿瘤治疗的新方向,对CAFs相关分子标记物和分子事件的进一步探索将为抗肿瘤的临床治疗提供新的思路。本文将对CAFs的来源以及CAFs对肿瘤发生发展、转移及VEGF耐受等方面的作用做一综述。     

肿瘤相关成纤维细胞与肿瘤微环境

肿瘤的发展过程与肿瘤微环境密切相关,而肿瘤相关成纤维细胞（CAFs）是上述微环境中最主要的宿主细胞,CAFs是一类不同细胞源性的细胞群,可来源于多种细胞包括静止的成纤维细胞、上皮细胞、内皮细胞和间质干细胞的分化过程。体内和体外生物学实验均证实,成纤维细胞在肿瘤微环境中并不是被动的对肿瘤发展提供支持,而是发挥了至关重要的作用,所以靶向CAFs有望成为肿瘤治疗的新方向,对CAFs相关分子标记物和分子事件的进一步探索将为抗肿瘤的临床治疗提供新的思路。本文将对CAFs的来源以及CAFs对肿瘤发生发展、转移及VEGF耐受等方面的作用做一综述。     

IL-33转基因小鼠骨髓造血干／祖细胞向髓系细胞分化的能力增强

目的：利用IL-33转基因小鼠研究IL-33对造血干/祖细胞的增殖和分化影响。方法利用流式细胞仪分析IL-33转基因小鼠及同窝野生对照小鼠的外周血、脾脏、骨髓细胞的免疫表型及造血干细胞分化不同阶段细胞的数量变化;利用体外成克隆实验和细胞周期分析研究IL-33对于造血干细胞增殖能力的影响。结果与野生型小鼠相比,IL-33转基因小鼠B细胞和T细胞在外周血中都明显降低,粒细胞在外周血和骨髓中都有明显增加;IL-33转基因小鼠的骨髓造血干细胞和多能祖细胞数量减少,共同淋系祖细胞数量减少,共同髓系祖细胞和粒单系祖细胞数量增加;IL-33转基因小鼠的造血干细胞处于S-G2-M的细胞增多;体外单克隆实验发现IL-33转基因小鼠造血干细胞形成的集落数增加。结论 IL-33转基因小鼠造血干细胞增殖能力增强,更易向髓系细胞分化。     

人胎肝基质细胞培养上清液中造血生长因子的分析

采用人胎肝造血基质细胞的体外液体培养技术,结合造血干细胞和祖细胞的体外测试方法,研究了造血基质细胞所释放的造血生长因子与造血干细胞和祖细胞之间的相互作用。结果表明,在适宜的条件下,人胎肝造血基质细胞可在体外传代培养达100d之久。培养过程中,对不同时间收集的培养上清液进行测试的结果表明,这些贴壁细胞可以不断地释放多种造血活性物质。在100d培养过程中,上清液中始终都可以检出CFU-S增殖刺激物活性。培养第24天的上清液中还可检出BPF和GM-CSF活性。这些造血活性物质对CFU-S的生理状态和祖细胞的增殖与分化有着深刻的影响。但是在培养上清液中未检出IL-3样活性物质。     

小鼠胎肝造血基质细胞对CFU—E,BFU—E生长的体外调控作用

造血基质细胞是造血微环境的重要成分,它对造血干细胞和祖细胞增殖分化的影响已引起人们重视。本室建立的小鼠胎肝造血基质细胞系(MFLSC)为研究其在调控造血中的意义提供了方便条件。 以往研究证明,MFLSC可向培养上清液中释放多种造血活性物质,将此培养上清代替外源性刺激因子加入到半固体培养体系中可支持红系、粒系或由红、粒、巨噬细胞组成的集落(CFU—EGM)生长。MFLSC本身对CFU-GM生长的调控作用已有报道。本工作观察MFLSC对小鼠骨髓红系造血祖细胞生长的影响,旨在进一步认识小鼠胎肝基质细胞在调控造血中的作用机理。     

人孤雌胚胎干细胞在人包皮成纤维细胞饲养层上的生长状态

人孤雌胚胎干细胞(human parthenogenetic embryonic stem cells,hPESCs)体外培养常需饲养层的支持以保持干细胞特性.通过原代培养获得人包皮成纤维细胞(human foreskin fibroblasts,hFFs)并将其制备成饲养层,使hPESCs在hFFs上进行体外培养及传代.倒置显微镜下观察hPESCs的生长状态,采用碱性磷酸酶(alkalinephosphatase,AKP)检测、核型分析和体内分化实验研究hPESCs的生物学特性及分化潜能,以探索hFFs能否长期支持hPESCs的生长并维持其未分化状态.经原代培养成功获得了hFFs,通过形态学观察和免疫细胞化学染色鉴定符合成纤维细胞的生物学特性;在hFFs上生长的hPESCs克隆形态规则,不易分化;已成功在体外培养20余代,hPESCs仍能够保持基本生物学特性和正常核型,在裸鼠体内可形成含有3个胚层组织成分的畸胎瘤.作为人源性饲养层,hFFs可长期支持hPESCs的生长并维持其未分化状态.     

骨髓干细胞的可塑性研究进展

成体干细胞在体内特定的微环境或体外人工培养条件下具有极强的可塑性分化潜能,其主要功能是负责组织细胞的生理性更新和病理性修复．骨髓组织中包括产生所有成熟血细胞系的造血干细胞(HSCs)、多潜能成体祖细胞和能分化为骨、软骨、脂肪的间充质干细胞(MSCs),这些细胞时还有向造血和骨髓以外的其他类型的成熟细胞分化如神经、肌肉、皮肤、心、肝、肾、肺等分化的能力．对最近几年国内外关于骨髓干细胞可塑性的实验研究进展作简要综述．     

简讯

Blood杂志发表健康所最新研究成果palladin是一个伴随着NB4细胞在全反式维甲酸诱导下分化过程而表达上调的基因。几年前由健康科学研究所王铸钢研究员领导的遗传工程实验室构建了palladin缺失的小鼠模型,发现palladin的缺失导致小鼠胚胎致死同时伴有脑部神经管和腹壁的闭合障碍。最近该研究组的最新研究表明palladin缺失的小鼠胚胎在死亡之前有严重的贫血表型。这种贫血主要表现在,来源于胚胎肝脏的终末红细胞数量明显减少而来自卵黄囊的原始红细胞数量没有变化。胚胎肝脏是胚胎终末红系造血的第一个器官。成红细胞的凋亡增加以及分化部分受阻可能是造成palladin缺失后胚胎肝脏终末红系造血障碍的原因。可是体外的克隆形成实验以及造血干细胞移植实验均表明palladin缺失并没有影响造血干细胞在体外的分化增殖能力,这也提示palladin缺失后终末红系造血障碍的原因在于造血微环境的破坏。胚胎肝脏的透射电镜观察以及体外的成红细胞岛形成实验均表明palladin缺失后成红细胞岛的形成受到破坏。进一步的体外成红细胞岛重建试验表明palladin缺失的巨噬细胞在粘附成红细胞形成成红细胞岛过程中存在自身的缺陷。这些试验结果表明palladin通过调控巨噬细胞对成红细胞的粘附而调节了对成红细胞分化发育至关重要的造血微环境。     

人脐带间充质干细胞对肿瘤细胞生长及软琼脂克隆形成的影响

目的研究人脐带间充质干细胞(h UCMSC)体外共培养对肿瘤细胞增殖的影响以及在软琼脂中形成克隆的可能性,从而评价其体外促瘤性和致瘤性,为其体内致瘤性研究及临床应用提供安全性数据。方法剥取脐带华通氏胶,剪碎,组织块贴壁法获得贴壁细胞,培养传代,倒置显微镜观察细胞形态,流式细胞仪测定细胞表型,检测诱导成脂肪和成骨及成软骨分化的能力,鉴定是否为h UCMSC。然后,通过体外软琼脂克隆形成实验观察h UCMSC形成集落的能力;h UCMSC分别与人白血病细胞株K562和人结肠癌细胞株Colo-205体外共培养,MTT法测定细胞增殖,并以肿瘤细胞的增殖指数(PI)值来判定h UCMSC是否对肿瘤细胞体外增殖有影响。结果人脐带华通氏胶分离培养的细胞具有成纤维细胞样的细胞形态,具有向成脂肪和成骨及成软骨方向分化的能力,表达间充质干细胞指标CD73、CD90、CD105,低表达CD34、CD45、CD19,符合间充质干细胞特点。软琼脂克隆形成实验显示h UCMSC未表现出在阻力介质中的克隆生长能力。h UCMSC分别与人白血病细胞K562和人结肠癌Colo-205细胞共培养,PI值显示h UCMSC对肿瘤细胞增殖没有影响。结论 h UCMSC体外培养不具有致瘤性,同时对肿瘤细胞增殖无影响。     

胚胎造血过程中的成血管血液干细胞

在胚胎发育过程中,血细胞和内皮细胞共同产生于特定时间和地点的中胚层间质细胞。利用多种体内外方法证明,导致中胚层决定和分化形成造血细胞和内皮细胞的祖细胞就是成血管血液干细胞。本文就体内内皮祖细胞和造血干细胞标记的追踪,体外胚胎干细胞向造血和内皮细胞的决定与分化,影响成血管血液干细胞的关键转录因子等方面,综述了近年来成血管血液干细胞存在的证据、诱导发生、影响因素和多分化潜能,以及未来研究的前景。     

人胚胎干细胞的体外定向分化

人胚胎干细胞（human embryonic stem cells,hESCs）由囊胚期胚胎内细胞团分离培养获得,具有保持未分化状态的无限增殖能力。hESCs具有多向分化潜能,在体内和体外均可分化形成所有三个胚层（外胚层、中胚层、内胚层）的衍生物。hESCs一般在鼠胚胎成纤维细胞（mouse embryonic fibroblast,MEF）饲养层上培养和扩增。为了优化培养条件,目前人们已发展了多种人类细胞饲养层和无饲养层、非条件培养基体系。hESCs可以在体外定向诱导分化为多种细胞类型,为揭示人胚早期发育机制和发展多种疾病的细胞移植治疗奠定了基础。hESCs可以在体外进行遗传修饰,将有助于揭示特定基因在发育过程中的调控和功能。对hESCs的深入研究将极大地推动医学和生命科学的进展,并将最终应用于临床,造福人类。     

胸腺类器官培养及应用进展

胸腺是人体重要的免疫器官,是T细胞分化成熟的场所,受损后容易引发自身免疫性疾病甚至恶性肿瘤。多年来,研究人员主要通过T细胞体外单层培养系统探索T细胞的发育过程,揭示胸腺损伤和再生的机制。但单层培养系统既不能重现胸腺独特的三维上皮性网状结构,也无法充分提供造血干细胞定向分化为T细胞所需的细胞因子和生长因子。胸腺类器官技术利用具有干细胞潜能的细胞,在体外通过三维培养模拟胸腺的解剖结构和胸腺上皮细胞介导的信号通路,与体内胸腺微环境十分接近。在研究T细胞分化和发育、胸腺相关疾病、重建机体免疫功能以及细胞治疗等方面,胸腺类器官呈现出巨大潜力。文中系统介绍了胸腺类器官的培养方法,比较了培养所用支架的优缺点;同时探讨了胸腺类器官在疾病建模、肿瘤靶向治疗、再生医学和器官移植等领域的应用,并对其前景进行展望。     

诱导胚胎干细胞向角膜上皮细胞分化的实验研究

探索胚胎干细胞在表层角膜缘基质诱导下向角膜上皮细胞分化的可能性.体外培养带GFP标记的ES-D3细胞,并利用视黄酸进行预诱导,然后将预诱导后的细胞接种在表层角膜缘基质上,细胞融合形成单层后,随机分为3组进行研究:第1组传代后直接进行检测;第2组在气-液界面上培养10天,然后植入裸鼠皮下以进行体内诱导;第3组作为对照组,不给予GFP-ES-D3细胞特殊诱导条件,细胞自由分化.诱导分化的细胞植入裸鼠皮下体2周后没有畸胎瘤形成.诱导分化的细胞呈现上皮样外观,体内诱导组和体外诱导组免疫组织化学染色均检测到CK3,P63和PCNA表达阳性,电子显微镜检查可见两组细胞表面都有微绒毛和细胞间紧密连接形成.实验对照组部分细胞脱落和死亡,大部分表现神经样细胞的树突样外观,小部分未死亡的贴壁细胞呈多态性,这些结果表明胚胎干细胞在特定条件下经表层角膜基质诱导能够分化为角膜上皮细胞.胚胎干细胞诱导分化有可能为眼表重建和组织工程化角膜的构建提供上皮种子细胞.     

诱导胚胎干细胞向角膜上皮细胞分化的实验研究

探索胚胎干细胞在表层角膜缘基质诱导下向角膜上皮细胞分化的可能性. 体外培养带GFP标记的 ES-D3细胞, 并利用视黄酸进行预诱导, 然后将预诱导后的细胞接种在表层角膜缘基质上, 细胞融合形成单层后, 随机分为3组进行研究: 第1组传代后直接进行检测; 第2组在 气-液界面上培养10天, 然后植入裸鼠皮下以进行体内诱导; 第3组作为对照组, 不给予GFP-ES-D3细胞特殊诱导条件, 细胞自由分化. 诱导分化的细胞植入裸鼠皮下体2周后没有畸胎瘤形成. 诱导分化的细胞呈现上皮样外观, 体内诱导组和体外诱导组免疫组织化学染色均检测到CK3, P63和PCNA表达阳性, 电子显微镜检查可见两组细胞表面都有微绒毛和细胞间紧密连接形成. 实验对照组部分细胞脱落和死亡, 大部分表现神经样细胞的树突样外观, 小部分未死亡的贴壁细胞呈多态性, 这些结果表明胚胎干细胞在特定条件下经表层角膜基质诱导能够分化为角膜上皮细胞. 胚胎干细胞诱导分化有可能为眼表重建和组织工程化角膜的构建提供上皮种子细胞.