脐带血干细胞的基础与应用研究

作为造血干/祖细胞(hematopoieticstemcells/hematopoieticprogenitorcells,HSCs/HPCs)的另一来源,脐带血已经应用于临床治疗多种恶性和非恶性疾病。脐带血中HSCs/HPCs的质与量是决定其临床应用效果的最重要因素。同时,脐带血中还存在多种非造血的干细胞和前体细胞,如间充质干细胞(mesenchymalstemcells,MSCs)、内皮前体细胞(endothelialprogenitorcells,EPCs)和非限制性体干细胞(unrestrictedsomaticstemcells,USSCs)等,这些细胞可能会在未来的细胞治疗和再生医学中发挥重要作用。本综述还讨论了脐带血的临床应用及HSCs/HPCs的体外扩增、增加HSCs归巢和再植能力等提高其临床应用能力的相关研究。     

间充质干细胞促进脐带血干细胞体外扩增的研究进展

非亲缘脐带血移植是治疗造血系统疾病的重要移植方式之一,但脐带血移植面临的最大挑战是造血干细胞(HSCs)数量不足,特别是成人患者受到脐带血干细胞数量的限制,导致造血及免疫恢复延迟,非复发死亡率升高。体外扩增脐带血HSCs(UCB-HSCs)是解决该问题的途径之一。研究发现可以通过模拟骨髓造血龛(niche)这一生态位使HSCs在体外进行自我更新增殖,而间充质干细胞(MSCs)正是造血龛的重要的组成细胞之一。本文将探讨MSCs在UCB-HSCs体外扩增中的应用。重点以MSCs促造血的特点、机制,促进脐带血干细胞增殖的各种策略以及其临床应用和前景做一综述。     

脐带血造血干细胞治疗糖尿病的研究进展

脐带血造血干细胞具有极强的自我更新和多向分化潜能,为治疗糖尿病开辟了新的途径,造血干细胞在生成胰岛素分泌细胞前需要经过诱导分化、细胞选择和细胞成熟三个阶段。目前,脐带血造血干细胞在治疗糖尿病中已取得一定进展,将造血干细胞定向分化为胰岛β细胞成为了治疗的关键。本文通过对脐带血的特征、造血干细胞的制备和移植、糖尿病的治疗以及脐带血造血干细胞移植的利与弊等方面进行的归纳总结,分析脐带血造血干细胞在治疗糖尿病方面的进展和应用前景。     

活体生物发光与荧光成像技术在干细胞研究中的应用

活体生物发光与荧光成像技术是近年发展起来的新兴技术,以其操作简便、灵敏度高、创伤性小在生命科学研究中有着较大的优势,目前已被广泛应用于基因标记、细胞凋亡、免疫细胞研究、肿瘤转移等诸多领域,尤其在新兴的干细胞研究方面更是发挥着不可替代的作用。综述了活体生物发光与荧光成像技术的原理、优势、应用范围及发展前景,特别对近年来该技术在胚胎干细胞的肝向分化、人造血干细胞重建小鼠造血系统、神经祖细胞治疗中枢神经系统肿瘤等方面的应用做了详细介绍。     

胚胎干细胞向造血干/祖细胞定向诱导分化的研究进展

胚胎干细胞(embryonic stem cell,ES细胞)是指由胚胎内细胞团(inner cell mass,ICM)细胞经体外抑制培养而筛选得到的细胞,具有无限增殖潜能,在体外可以向造血细胞分化,有可能为造血干细胞移植和血细胞输注开辟新的来源．此外,ES细胞向造血干/祖细胞的定向诱导分化也为阐明哺乳动物造血发育的细胞和分子机制提供了良好的体外模型．对ES细胞向造血干/祖细胞定向分化的研究进展进行了综述．     

间充质干细胞对造血干/祖细胞分化为巨核细胞的影响

目的:探讨间充质干细胞(MSC)共培养对体外诱导脐带血单个核细胞来源的造血干/祖细胞生成巨核细胞的影响。方法:分离得到骨髓和脐带2种来源的MSC,并对它们进行表面标志和多向分化能力的鉴定,同时通过实时定量PCR及对RT-PCR产物的电泳分析,对比相同培养代数下2种MSC表达造血因子的情况;用梯度离心法分离得到单个核细胞,通过直接接触或Trans-well分隔的方式分别与MSC共培养,观察细胞增殖情况,并检测巨核系特异性的表面标志和相关基因的表达。结果:骨髓和脐带来源的MSC均分泌对巨核细胞增殖分化有促进作用的造血因子,与造血干/祖细胞直接共培养,对于巨核细胞的增殖有明显的促进作用,分化效果不明显;在非接触共培养的条件下,对巨核细胞的增殖及分化都产生促进作用,且骨髓来源的MSC较脐带来源的MSC效果更加明显。结论:MSC与脐带血造血干/祖细胞非接触培养,对其向巨核分化和增殖的促进作用明显,本实验所用的骨髓来源MSC促分化效果更好。本研究为今后进一步优化巨核系诱导分化体系奠定了基础,并对未来体外大规模制备巨核系祖细胞应用于临床治疗有一定的指导作用。     

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。     

军事医学科学院干细胞与再生医学研究回顾与展望

干细胞具有高度自我更新、增殖和多向分化潜能,因而成为再生医学的基础.作为中国干细胞研究与应用的＂先驱＂单位和优势单位之一,我院早期开展造血干细胞生物学性能、造血调控机制、造血干/祖细胞扩增和定向诱导分化的研究,取得了一系列重要成果.相继开展的造血干细胞移植等系列研究和应用也取得了突出的成绩.近年来,我院又系统开展了胚胎干细胞自我更新与干性维持机制、干细胞增殖分化调控、干细胞建系与建库技术造血发育调控与造血干细胞移植新策略、成体干细胞治疗、肿瘤干细胞筛选与鉴定、干细胞为种子细胞的三维组织构建、干细胞再生相关药物等多个领域的研究,并取得突出进展进一步我们将瞄准干细胞与再生医学的重大科学问题和关键技术,建立高水平的研究和应用基地,形成我院干细胞与再生医学研究开发的关键技术体系,研发系列具有自主知识产权的关键技术和产品,并培养优秀的科研团队,进入世界先进行列.     

Cramp基因敲除对小鼠骨髓造血干细胞的影响

目的研究Cramp基因敲除在衰老过程中对小鼠造血干细胞的作用。方法应用流式细胞仪分析3月龄及12月龄Cramp基因敲除小鼠及同窝野生型小鼠的骨髓造血干细胞的比例及不同发育阶段B淋巴细胞的比例。结果与野生型小鼠相比,12月龄Cramp基因敲除小鼠的骨髓长期造血干细胞增多,多潜能造血祖细胞减少;前体B淋巴细胞和未成熟B淋巴细胞减少,成熟B淋巴细胞增多。结论在衰老过程中,Cramp基因敲除对骨髓造血干细胞及B淋巴细胞发育有重要影响。     

神经干细胞和祖细胞

近年来利用细胞培养技术分离的神经干细胞和祖细胞为研究神经发育提供了一条新的途径,研究神经干细胞和祖细胞的增殖、迁移和分化将为阐明神经发育机制提供有力的证据。同时,神经干细胞还为治疗中枢退行性疾病带来了希望。无论是作为脑组织移植的供体,还是作为在体诱导的靶细胞,神经干细胞都为中枢神经系统功能重建和神经再生提供了新的思路。     

脐带血干细胞移植治疗非恶性血液病进展

异基因造血干细胞移植（allo-HSCT）是治愈多种非恶性病的有效方法。脐带血干细胞（UCB）具有免疫原性低、人类白细胞抗原不合耐受性好、移植物抗宿主反应发生率低以及获取相对快捷等特点,可作为非恶性血液疾病患者allo-HSCT的来源。本文简要综述脐血干细胞移植在原发性免疫缺陷病、遗传性骨髓衰竭、遗传代谢病以及自身免疫性疾病等非恶性血液疾病的治疗效果。     

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。     

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。     

低氧通过上调Wnt5a促进人胚胎干细胞向生血内皮细胞分化

胚胎的早期发育是在低氧条件下进行的,低氧环境在胚胎血管发生及造血发育中起着重要作用,低氧条件能促进胚胎干细胞在体外向内皮细胞和造血细胞的分化,但低氧条件对造血细胞产生的具体作用及相应机制尚不清楚．本研究利用人Es细胞向造血祖细胞定向分化体系,发现低氧环境可以促进CD31＋TIE2＋造血内皮祖细胞的产生,2天后造血内皮祖细胞开始表达终生造血基因．进一步研究发现,低氧能够上调Wnt5a的表达,干涉Wnt5a能够抑制低氧环境对生血内皮细胞分化的促进作用．在正常氧环境下加入Wnt5a产生促进生血内皮细胞分化的效应,该效应与低氧处理促进生血内皮细胞产生的作用相似．本研究首次证明了低氧通过上调Wnt5a的表达促进人Es细胞向生血内皮细胞的分化,为ES细胞向生血内皮细胞的分化及造血祖细胞分化的研究提供了新的线索．     

人脐带血来源造血干细胞体外扩增的研究进展

造血干细胞（HSCs）是血液系统中的一类成体干细胞群,具有自我更新和多谱系分化两个基本特征。造血干细胞移植（HSCT）可以治疗退行性疾病和多种血液系统疾病。脐带血来源造血干细胞（CB HSCs）是降低HLA配型要求的突破点,但单份脐带血中HSCs数量不能满足使用要求,为了获得足够数量的CB HSCs,体外扩增是一种可行的方法。近几年,学者们探索了多种体外扩增方法,包括优化细胞生长因子混合物、与基质细胞共培养及加入小分子化合物（SMCs）激动剂等。目前应用细胞因子联合小分子的扩增方法在多个临床试验中获得成功。本文对目前体外扩增CB HSCs的研究进展做一综述。     

干/祖细胞、造血干/祖细胞及造血干/祖细胞移植

干／祖细胞的研究是当前的热门课题,造血干／祖细胞移植已应用于临床。主要介绍干／祖细胞,造血干／祖细胞的基本概念和造血干／祖细胞移植的大致状况。     

小鼠胚胎干细胞定向血管内皮和造血细胞分化体系的建立

目的:建立小鼠胚胎干细胞体外定向分化为血管内皮细胞和造血细胞的体系,并验证诱导后2种细胞的表面分子特征。方法:以小鼠胚胎成纤维细胞为饲养层,首先在无血清培养基StemPro中加入骨形态发生蛋白4(BMP4)、激活素A、碱性成纤维细胞生长因子(FGF-Basic)和血管内皮细胞生长因子(VEGF),诱导小鼠胚胎干细胞系R1/E 4 d后形成拟胚体;再将拟胚体消化后与OP9-DL1基质细胞共孵育,分别用干细胞因子(SCF)、VEGF和SCF、FLt3、白细胞介素3(IL-3)诱导向内皮和造血2个方向分化,并以CD31、CD45、CD144、Kit、CD201作为表面标志,流式检测诱导后细胞的表面分子特征和诱导效率;诱导10 d后免疫组化染色,进行内皮细胞的形态学鉴定。结果:诱导分化10 d后,免疫组化染色观察到多个内皮管状结构,流式检测CD31^+的内皮细胞比例为1.35%±0.05%,进一步分析CD31^+CD144^+CD45^-群体,有3.0%±0.2%的细胞表型为Kit^+CD201^+,提示该部分细胞可能是处于分化上游的内皮干祖细胞;CD45^+的造血细胞比例为35.0%±0.5%,其中0.35%±0.05%的细胞表达Kit和CD201,提示该部分细胞可能是处于分化上游的造血干祖细胞。结论:本研究将胚胎干细胞诱导为内皮细胞和造血细胞,并且能诱导出具有内皮、造血干祖细胞分子特征的细胞,可作为理想的体外诱导分化体系。     

人胚胎干细胞向内皮祖细胞诱导分化及其应用研究进展

近年来,内皮细胞的应用价值不断提高,应用领域不断拓宽,但其来源有限,成为研究应用的主要障碍.胚胎干细胞在体外可分化为多种组织细胞系,有可能成为获取内皮细胞的另一来源.就人胚胎干细胞向内皮祖细胞分化、分离方法、相关分子机制及内皮祖细胞应用价值等进行阐述,以期能够引起更多的关注,推动其研究的进展.     

胚胎干细胞向心肌细胞分化过程中能量代谢变化的研究

目的：定向诱导人胚胎干细胞分化为心肌细胞，对分化过程中胚胎干细胞、心肌祖细胞和心肌细胞糖酵解能力和线粒体氧化磷酸化能力进行实时定量检测，探索分化过程中细胞能量代谢表型的转换机制.方法：用GSK3抑制剂CHIR99021和Wnt信号通路小分子抑制剂IWP2的方法定向分化人胚胎干细胞为心肌祖细胞和心肌细胞；细胞免疫荧光检测人胚胎干细胞标志物，流式细胞术检测人心肌祖细胞和心肌细胞标志物；应用细胞外流量分析（Extracellular Flux Analysis）方法检测人胚胎干细胞、心肌祖细胞和心肌细胞能量代谢情况.结果：人胚胎干细胞干性保持稳定，均表达Nanog、OCT4、SOX2细胞标志物；在向心肌分化过程中，第7d心肌祖细胞标志物Isl1表达99%以上，分化第15d心肌细胞标志物cTnT表达83%以上；人胚胎干细胞糖酵解代谢能力最强，心肌细胞线粒体功能最强，心肌祖细胞处于两种代谢方式的过度阶段.结论：在人胚胎干细胞向心肌细胞分化的过程中，细胞糖酵解能力逐渐减弱，线粒体氧化磷酸化能力逐渐增强，细胞的能量代谢类型发生转变.     

GST-hDSL重组蛋白的原核表达纯化及对人造血祖细胞的扩增作用

目的:原核表达DSL与谷胱甘肽S转移酶(GST)的融合蛋白并研究观察GST-hDSL对人脐带血CD34 造血祖细胞的体外扩增作用.方法:将人DSL cDNA的蛋白编码序列克隆入原核表达载体pGEX-2T中,在大肠杆菌DH5α中诱导表达融合蛋白,用DEAE阴离子交换柱纯化目的蛋白.然后分离、纯化脐带血CD34 造血祖细胞,不加细胞因子或加入SCF(干细胞生长因子,stem cell factor)和GM-CSF(粒-巨噬细胞集落刺激因子,granuloeyte-macrophage colony-stimulating factor),经过14天的培养,检测GST-hDSL对细胞总数、CD34 细胞百分率、以及集落形成的影响.结果:当SCF和GM-CSF存在时,GST-hDSL组的CD34 细胞百分率,集落(colony forming cells,CFC)数以及高增值潜能集落(high proliferative potential colony forming cells,HPP-CFC)数分别是时照组的1.9、1.2、5.3倍.结论:当与SCF和GM-CSF联合作用时,重组GST-hDSL蛋白对造血祖细胞具有扩增作用.