一种新的人胚胎干细胞自身来源的滋养层支持其体外培养

摘要: 通过人胚胎干细胞(Human embryonic stem cells, hESCs)经体内分化获取间充质干细胞(Mesenchymal stem cells, MSCs)为人胚胎干细胞提供一种新的滋养层。将约5×106个hESCs注射入重症免疫联合缺陷小鼠形成畸胎瘤, 8周后再从畸胎瘤中分离MSCs并鉴定, 将MSCs作为hESCs的滋养层细胞, 并检测和观察hESCs的生长情况、细胞特性和分化能力。从畸胎瘤中获得了纯度较高的具有类似骨髓来源的MSC特性的细胞群, 其形态相似、表面抗原标志相似(CD34和CD45阴性, CD29、CD49b、CD105、CD73和CD90阳性), 经诱导可以向成骨细胞和成脂细胞分化。将hESCs在MSCs滋养层细胞上传代培养10代以上, hESCs依然具有正常的细胞形态, 反转录PCR证实其特异转录因子Oct4、Nanog的表达, 干细胞表面标记SSEA-1显示为阴性, SSEA-4、TRA-1-60、TRA-1-81显示为阳性, 碱性磷酸酶染色显示为阳性, 并且核型正常。体外EB形成和体内畸胎瘤形成证明了其全能性。因此来源于hESCs本身的MSCs可以被用来作为支持胚胎干细胞生长并维持其未分化状态的滋养层细胞。     

人脐带间充质干细胞作为维持人胚胎干细胞生长饲养层细胞的研究

目的寻找可以维持人胚胎干细胞未分化生长的人源性细胞作为饲养层细胞,从而解决使用鼠源性细胞作为饲养层带来的安全问题。方法尝试以人脐带间充质干细胞作为饲养层细胞来培养人胚胎干细胞,检验其是否可以维持人胚胎干细胞的未分化生长状态。用胶原酶消化法分离人脐带间充质干细胞,光镜下观察细胞形态;流式细胞仪检测其表面标志;诱导人脐带间充质干细胞向成骨细胞和脂肪细胞进行分化。将人胚胎干细胞系H1接种于丝裂霉素C灭活后的人脐带间充质干细胞上,每隔5d进行一次传代。培养20代后,对人胚胎干细胞特性进行相关检测,包括细胞形态、碱性磷酸酶染色、相关多能性基因的表达、分化能力。结果从人脐带中分离出的间充质干细胞为梭形,呈平行排列生长或漩涡状生长;细胞高表达CD44、CD29、CD73、CD105、CD90、CD86、CD147、CD117,不表达CD14、CD38、CD133、CD34、CD45、HLA-DR;具有分化成脂肪细胞和成骨细胞的潜能。人胚胎干细胞在人脐带间充质干细胞饲养层上培养20代后,继续保持人胚胎干细胞的典型形态,碱性磷酸酶染色为阳性,免疫荧光染色显示OCT4、Nanog、SSEA4、TRA-1-81、TRA-1-60的表达为阳性,SSEA1表达为阴性,体外悬浮培养可以形成拟胚体。结论人脐带间充质干细胞可以作为人胚胎干细胞的饲养层细胞,支持其生长,并维持其未分化生长状态。     

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.     

以人皮肤成纤维细胞作为饲养层细胞培养人胚胎干细胞

目的：比较人皮肤成纤维细胞（humandermalfibroblasts,HDFs）与小鼠胚胎成纤维细胞（Mouseembryonicfibroblasts,MEFs）的增殖能力及研究人皮肤成纤维细胞作为饲养层支持人胚胎干细胞（humanembryonicstemcells,hESCs）未分化生长的能力。方法：利用组织贴壁法从人皮肤中分离出HDFs,通过细胞形态的观察和生长曲线的绘制比较HDFs与MEFs的体外增殖能力。将HDFs作为饲养层细胞与hESCs共培养,传代12代后,检测hESCs碱性磷酸酶（AKP）、表面特异性标志及胚胎干细胞特异性转录因子。结果：HDFs可连续传代培养15代以上,10代以下的HDFs增殖迅速,而MEFs自第4代起,增殖能力就明显下降;hESCs在HDFs饲养层上可传代培养12代以上,克隆边界清晰,细胞排列紧密,碱性磷酸酶、表面标志物检测均呈阳性,表达了hESCs特异性转录因子。结论：HDFs比MEFs具有更强的增殖能力;HDFs可作为培养hEscs的饲养层细胞。     

鸭胚胎干细胞分离与鉴定

采用药勺法分离仙湖3号肉鸭鸭胚的胚盘细胞,并以鸭胚成纤维细胞作为饲养层,培养鸭胚胎干细胞。在此基础上,通过对体外培养的鸭胚胎干细胞形态观察,碱性磷酸酶染色(AKP)以及胚胎阶段表面特异性抗原(SSEA-1)免疫组化等方法,分离与鉴定鸭胚胎干细胞。结果表明传至第3代的鸭胚胎干细胞经AKP和SSEA-1鉴定均为阳性,AKP染色为深蓝色,SSEA-1染色呈绿色荧光,表明培养至第3代的鸭胚胎干细胞仍保持干细胞未分化特性,具有胚胎干细胞的特征。结果提示本试验分离、培养的鸭胚盘细胞为鸭胚胎干细胞。     

人诱导多能干细胞与人胚胎干细胞分化过程中Oct4/Nanog 基因 表达的比较

目的:比较通过慢病毒方法获得的人诱导多能性干细胞(iPSCs)与人胚胎干细胞(hESCs)分化过程中全能性基因Oct4、Nanog的表达变化。方法:收集分化不同时间点的拟胚体(EBs),检测三胚层分化基因以及全能性基因Oct4/Nanog的表达,并通过畸胎瘤组织切片的荧光染色分析Oct4的表达。结果:iPSCs获得的EB中内外三胚层分化基因表达的出现明显晚于hESCs来源的EB。不同于hESCs,iPSCs悬浮培养获得的EBs在体外培养18天未见内源性Oct4、Nanog基因表达的下调。未分化的iPSCs注射严重联合免疫缺陷(SCID)小鼠培养10周后获得的畸胎瘤中仍存在Oct4阳性的细胞,但iPS-#2中明显少于iPS-#5。结论:通过慢病毒方法获得的iPSCs虽然具有向三胚层分化的能力,但在分化过程中仍维持较高水平的全能性基因Oct4、Nanog的表达。     

人诱导多能干细胞与人胚胎干细胞分化过程中Oct4/Nanog基因表达的比较

目的：比较通过慢病毒方法获得的人诱导多能性干细胞（iPSCs）与人胚胎干细胞（hESCs）分化过程中全能性基因Oct4、Nanog的表达变化。方法：收集分化不同时间点的拟胚体（EBs）,检测三胚层分化基因以及全能性基因Oct4/Nanog的表达,并通过畸胎瘤组织切片的荧光染色分析Oct4的表达。结果：iPSCs获得的EB中内外三胚层分化基因表达的出现明显晚于hESCs来源的EB。不同于hESCs,iPSCs悬浮培养获得的EBs在体外培养18天未见内源性Oct4、Nanog基因表达的下调。未分化的iPSCs注射严重联合免疫缺陷（SCID）小鼠培养10周后获得的畸胎瘤中仍存在Oct4阳性的细胞,但iPS-#2中明显少于iPS-#5。结论：通过慢病毒方法获得的iPSCs虽然具有向三胚层分化的能力,但在分化过程中仍维持较高水平的全能性基因Oct4、Nanog的表达。     

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.     

胰蛋白酶消化法和组织块法原代培养人包皮成纤维细胞的比较

小鼠胚胎成纤维细胞(MEFs)是目前国际上公认的人胚胎干细胞(hESCs)体外培养的饲养层细胞,但MEFs存在寿命短、动物源性污染等问题,需要探索适于hESCs体外培养且寿命长的人源性饲养层.采用胰蛋白酶消化法和组织块法分别原代培养人包皮成纤维细胞(hFFs),探索hFFs原代培养的最佳方法,为hFFs作为饲养层在hESCs研究中的应用提供可靠的科学依据;通过倒置显微镜下观察其生长状态和免疫细胞化学染色鉴定,结果显示两种原代培养方法获得的hFFs的形态及生物学特性均符合成纤维细胞;通过测定细胞生长曲线及MTT法检测,结果显示两种原代培养方法获得的不同代数的hFFs均具有较高的增殖活性,传代10余代仍能保持较好的细胞形态,可以制备成饲养层用于hESCs的研究.     

从人胚胎干细胞畸胎瘤中有效获取间充质干细胞和神经前体细胞

通过人胚胎干细胞(human embryonic stem cells,hESC)体外分化方法和畸胎瘤形成可以分化获得多种成体细胞．但目前尚不清楚是否可以从hESCs畸胎瘤中分离某些特异性细胞．通过体外筛选方法,有效地从hESCs畸胎瘤中分离出神经前体细胞(neural progenitor cells,NPCs)和间充质干细胞(mesenchymal stem cells,MSCs)．这种hESCs畸胎瘤来源的NPCs和MSCs与体内神经前体细胞和间充质干细胞有着相似的分子标记和特性,并具有进一步的分化潜能——分别可以诱导成为神经元、神经胶质细胞、脂肪细胞和骨骼细胞等．根据人胚胎干细胞畸胎瘤中含有不同分化阶段的外胚层、中胚层和内胚层的组织或细胞,认为人胚胎干细胞畸胎瘤可以作为另一个细胞来源以获取多种(包括人胚胎干细胞体外分化难以得到的)各种前体/干细胞和终末分化细胞．     

bFGF诱导MEF生成的条件培养基对人胚胎干细胞生长的影响

为了探讨低浓度bFGF诱导小鼠胚胎成纤维细胞（MEF）生成的条件培养基对人胚胎干细胞（hESC）生长分化的影响,以系列浓度的bFGF作用于MEF上,收集条件培养基（bFGF—MCM）,用于hES2细胞的无滋养层培养。以不添加bFGF而收集的MEF条件培养基（MCM）为阴性对照．同样浓度的bFGF添加于SR培养基（bFGF—SR）为空白对照。通过形态学特征和碱性磷酸酶染色法对hES2的生长分化状态进行评估。结果发现．培养一周内,未分化hES2克隆的比率,阴性对照为23％：空白对照组为13％-31％。当bFGF浓度为0．1,0．3,1,4ng／ml时,bFGF—MCM组未分化克隆的比率分别为44％,74％,77％和78％,与阴性和空白对照组相比,未分化克隆的比率均有不同程度提高．差异有统计学意义（P〈0．01）。该结果揭示了经bFGF诱导的MEF细胞所产生的条件培养基具备了维持hES细胞正常生长而不分化的能力。对bFGF—MCM的深入分析．有望更好地了解hESC的生长与分化机制。     

A novel chemical-defined medium with bFGF and N2B27 supplements supports undifferentiated growth in human embryonic stem cells

Traditionally, undifferentiated human embryonic stem cells (hESCs) are maintained on mouse embryonic fibroblast (MEF) cells or on matrigel with an MEF-conditioned medium (CM), which hampers the clinical applications of hESCs due to the contamination by animal pathogens. Here we report a novel chemical-defined medium using DMEM/F12 supplemented with N2, B27, and basic fibroblast growth factor (bFGF) [termed NBF]. This medium can support prolonged self-renewal of hESCs. hESCs cultured in NBF maintain an undifferentiated state and normal karyotype, are able to form embryoid bodies in vitro, and differentiate into three germ layers and extraembryonic cells. Furthermore, we find that hESCs cultured in NBF possess a low apoptosis rate and a high proliferation rate compared with those cultured in MEF-CM. Our findings provide a novel, simplified chemical-defined culture medium suitable for further therapeutic applications and developmental studies of hESCs.     

FGF2 secreting human fibroblast feeder cells: a novel culture system for human embryonic stem cells

Human embryonic stem cell (hESC) lines are traditionally derived and maintained on mouse embryonic fibroblasts (MEF) which are xenogeneic and enter senescence rapidly. In view of the clinical implications of hESCs, the use of human fibroblast as feeders has been suggested as a plausible alternative. However, use of fibroblast cells from varying sources leads to culture variations along with the need to add FGF2 in cultures to sustain ES cell pluripotency. In this study we report the derivation of FGF2 expressing germ layer derived fibroblast cells (GLDF) from hESC lines. These feeders could support the pluripotency, karyotypes and proliferation of hESCs with or without FGF2 in prolonged cultures as efficiently as that on MEF. GLDF cells were derived from embryoid bodies and characterized for expression of fibroblast markers by RT-PCR, Immunofluorescence and by flow cytometry for CD marker expression. The expression and secretion of FGF2 was confirmed by RT-PCR, Western blot, and ELISA. The hESC lines cultured on MEF and GLDF were analyzed for various stemness markers. These feeder cells with fibroblast cells like properties maintained the properties of hESCs in prolonged culture over 30 passages. Proliferation and pluripotency of hESCs on GLDF was comparable to that on mouse feeders. Further we discovered that these GLDF cells could secrete FGF2 and maintained pluripotency of hESC cultures even in the absence of supplemental FGF2. To our knowledge, this is the first study reporting a novel hESC culture system which does not warrant FGF2 supplementation, thereby reducing the cost of hESC cultures.     

潮霉素抗性的小鼠胚胎干细胞滋养层的制备

目的：获得潮霉素抗性的小鼠胚胎干细胞滋养层。方法：利用基因组整合了潮霉素B磷酸转移酶基因的小鼠品系Smad4hygro＋/-,从受精14d的小鼠胚胎中制备原代胚胎成纤维细胞;鉴定基因型后,挑选一株潮霉素B磷酸转移酶基因杂合型胚胎成纤维细胞,用丝裂霉素C处理,以获得潮霉素抗性的滋养层细胞。结果：经潮霉素B加压处理后,杂合型滋养层细胞可存活2周左右,并可维持胚胎干细胞的生长。结论：制备的滋养层细胞可用于潮霉素抗性胚胎干细胞的筛选。     

无血清无饲养层条件下培养小鼠胚胎干细胞

目的研究在无血清无饲养层条件下小鼠胚胎干细胞的培养方法,为最终建立无血清无饲养层培养系统打下基础。方法比较小鼠胚胎干细胞ES-S8株在无血清培养体系和有血清培养体系中的生长情况,分析ES-S8细胞克隆形成效率,测定其生长速度;然后在撤去血清和饲养层的条件下培养ES-S8细胞,进行AKP染色和表面标记物SSEA-1免疫荧光检测。结果ES-S8细胞在无血清培养条件下细胞生长速度减缓,克隆形成率降低,但AKP染色、SSEA-1免疫荧光均显阳性;在无血清无饲养层条件下ES-S8细胞培养仍能形成克隆,且AKP染色、SSEA-1免疫荧光均显阳性。结论研究表明ES-S8细胞能够在无血清无饲养层的培养条件下生长,保持其良好的未分化特性。     

一种新的人胚胎干细胞无饲养层培养方法的建立

目的:以转染碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)的人胎肝基质细胞株(FLSC)培养人胚胎干细胞(hESC),寻找更加安全、有效的体外培养扩增方法。方法:通过ELISA方法定量检测转基因的人FLSC条件培养基中bFGF的分泌量;以商业化的mTeSR1无血清无饲养层培养基、常规小鼠胚胎成纤维细胞(MEF)条件培养基,以及转染bFGF的人FLSC条件培养基(bFGF/FLSC-CM)分别培养扩增H9细胞。通过观察hESC形态、免疫荧光染色、流式细胞检测及RT-PCR,检测hESC全能性标志物的表达。结果:ELISA方法检测bFGF/FLSC-CM中bFGF因子的分泌量为(770.09±17.28)pg/mL,而MEF-CM中bFGF因子的分泌量为(55.59±0.61)pg/mL,两者存在显著差异(P0.01);在3种培养体系下,免疫荧光检测hESC全能性标志Oct-4、Tra-1-81抗体的表达均呈阳性,流式检测细胞表面阶段特异性胚胎抗原4(SSEA-4)抗体阳性细胞的比例均在99%左右;RT-PCR检测到hESC特异的转录因子Oct-4、Nanog、Sox-2的表达。结论:以转染bFGF的人FLSC条件培养基可以有效扩增hESC,可为临床应用提供一种安全、高效、低成本的无饲养层培养方法。