一种新型生物反应器在造血干/祖细胞体外扩增中的应用

针对造血干/祖细胞体外扩增对培养环境的需求, 结合静/动态培养的特点, 开发了一种新型的生物反应器用于造血干/祖细胞的体外扩增。在该生物反应器内, 采用SCF+TPO+Flt-3细胞因子组合, 比较了静态和循环培养两种方式体外扩增脐血CD34+细胞的效果。培养7 d后, 总细胞分别扩增了(13.86 ± 4.26)和(7.23 ± 2.67)倍, 显示静态培养有利于总细胞的扩增; CD34+细胞扩增倍数、培养物中CD34+细胞含量均相近, 无显著性差异; 而CD34+CD38-细胞扩增倍数以及培养物中CD34+CD38?细胞的百分含量分别为(1.82 ± 0.58)和(3.90 ± 0.85)倍以及(9.45 ± 4.85)和(37.47 ± 14.06)%, 循环培养明显高于静态培养。可见, 在该生物反应器内, 采用静态和循环两种培养方式, 均能实现造血干/祖细胞的体外扩增, 但静态培养促使造血干细胞向定向祖细胞分化, 而循环培养则更有利于早期造血干细胞的扩增。     

体外培养脐血单个核细胞与CD34+富集细胞

对比MNC和CD34 +富集细胞在SCF +IL 3+IL 6 +FL +Tpo细胞因子组合下的体外扩增特性 ,发现 :CD34 +富集细胞具有很高的扩增潜力 ,在本实验条件下其总细胞持续扩增了 8周 ,扩增倍数达 312 70 9± 86 40 5倍 ;而MNC在培养至第 4周扩增就已呈现下降趋势 ,最大仅扩增了 5 3 3± 6 2倍。对比集落和CD34 +细胞的扩增发现 ,MNC的集落密度和CD34 +细胞含量由第 0天至第 7天有一个上升的过程 ,而CD34 +富集细胞在培养过程中 ,集落密度和CD34 +细胞含量却始终呈下降趋势。在体外培养过程中 ,CD34 +富集细胞的CFU GM和CD34 +细胞最大分别扩增了 185 7± 14 1和 191 7± 188 8倍 ,明显高于MNC的 12 4± 3 2和 5 0 6± 33 2倍 ;而CD34 +富集细胞和MNC的BFU E则只实现了少量扩增 ,分别为 7 2± 5 2和 10 1± 3 4倍。结果显示 ,从CD34 +富集细胞出发扩增造血干 祖细胞 ,可以得到更多的CD34 +细胞和CFU GM集落形成细胞     

一种新型生物反应器在造血干/祖细胞体外扩增中的应用

针对造血干/祖细胞体外扩增对培养环境的需求, 结合静/动态培养的特点, 开发了一种新型的生物反应器用于造血干/祖细胞的体外扩增.在该生物反应器内, 采用SCF TPO Flt-3细胞因子组合, 比较了静态和循环培养两种方式体外扩增脐血CD34 细胞的效果.培养7 d后, 总细胞分别扩增了(13.86 ± 4.26)和(7.23 ± 2.67)倍, 显示静态培养有利于总细胞的扩增; CD34 细胞扩增倍数、培养物中CD34 细胞含量均相近, 无显著性差异; 而CD34 CD38-细胞扩增倍数以及培养物中CD34 CD38-细胞的百分含量分别为(1.82 ± 0.58)和(3.90 ± 0.85)倍以及(9.45 ± 4.85)和(37.47 ± 14.06)%, 循环培养明显高于静态培养.可见, 在该生物反应器内, 采用静态和循环两种培养方式, 均能实现造血干/祖细胞的体外扩增, 但静态培养促使造血干细胞向定向祖细胞分化, 而循环培养则更有利于早期造血干细胞的扩增.     

用差异显示法分析不同生长环境中的造血干细胞/祖细胞基因表达的初步研究

对比分析不同生长环境中的脐血CD34+造血干/祖细胞基因表达变化。方法: 采用静态和动态培养系统培养脐血单个核细胞,1周后收获CD34+造血干/祖细胞, 提取总RNA, 用差异显示法对比分析在不同生长环境中造血干/祖细胞基因表达的差异。 结果: 在所使用的差异显示条件下,得到30个差异表达基因片段,其中一个差异表达片段为RAN基因,该基因属于RAS癌基因家族,可能与造血细胞增殖有关。结论: 不同生长环境影响CD34+造血干/祖细胞的基因表达,这些差异表达的基因可为优化体外培养环境,扩增造血细胞提供分子基础。     

搅拌式生物反应器中造血细胞的灌注培养

为了消除造血细胞静态培养中存在的浓度梯度和搅拌悬浮培养时换液引起的波动,为造血细胞体外扩增提供更理想的培养环境和操作方式,利用自主开发的造血细胞重力沉降截留系统结合有溶氧和pH控制的生物反应器进行了脐血造血细胞的灌注培养。两次灌注培养中总细胞分别扩增11.5和18.6倍,扩增倍数最大时,CFU-Mix分别扩增23.2倍和20.4倍、 CFU-GM扩增13.9倍和21.5倍、BFU-E 扩增8.0倍和6.9倍、CD34⁺细胞扩增17.1倍和15.4倍。培养到12d时,第一次实验由267×10⁶单个核细胞扩增得到1082×10⁶个总细胞,6.31×10⁶个CFU-GM,6.2×10⁶个CFU-Mix和23×10⁶个CD34⁺细胞;第二次实验由180×10⁶单个核细胞扩增得到1.080×10⁶个总细胞,4.65×10⁶个CFU-GM,11.0×10⁶个CFU-Mix和25.0×10⁶个CD34⁺细胞,这达到了临床规模,由于控制了较低的溶氧和稳定的培养环境,细胞中干/祖细胞含量显著高于方瓶。但灌注培养到后期细胞密度达到较高后,细胞生长受到抑制,这应该是由细胞密度过高本身所引起。搅拌式反应器中进行灌注培养有利于造血干/祖细胞的进一步扩增,培养得到的细胞中干/祖细胞含量较高,培养规模达到了临床要求,但过高的细胞密度将对造血细胞的生长产生抑制。     

脐带间充质干细胞联合UM171对脐血源CD34~+细胞的扩增效果研究

目的研究脐带间充质干细胞联合UM171对脐血来源CD34~+细胞的扩增效果。方法脐血来源CD34~+细胞及脐带来源间充质干细胞分为以下4组进行体外扩增培养10 d:对照组、UM171培养组、间充质干细胞共培养组、UM171联合间充质干细胞共培养组,采用方差分析比较不同组别间细胞扩增倍数及流式表型和集落培养情况。结果脐带间充质干细胞CD105,CD73,CD90,不表达CD14,CD34,CD19,CD45,HLA-DR,经过诱导可以向成骨细胞、脂肪细胞、软骨细胞分化。CD34~+细胞在不同条件下体外培养10 d后,UM171培养组总有核细胞数扩增14倍,CD34~+细胞扩增13.5倍;MSCs共培养组总有核细胞数扩增11倍,CD34~+细胞扩增10倍;联合培养组总有核细胞数扩增达22倍,CD34~+细胞扩增21倍。联合培养组扩增后细胞CD34~+CD38~-比例达(91.49±2.67)﹪,较间充质干细胞培养组(78.11±2.35)﹪及UM171培养组(91.49±2.68)﹪相比差异具有统计学意义(P均0.01)。扩增后细胞集落培养14 d后,各系集落形成良好,UM171扩增组细胞较MSCs扩增组在红系及粒系形成能力方面存在优势。结论脐带血间充质干细胞作为细胞滋养层可提高CD34~+细胞体外扩增效果,UM171在扩增过程中可较好的保持细胞干性,二者联合应用扩增效果最佳,建立的脐带间充质干细胞联合UM171对脐血源CD34~+细胞的扩增方法可用于CD34~+细胞体外扩增培养。     

低氧环境中微囊化成骨细胞支持造血干/祖细胞扩增

在模拟骨髓造血壁龛(hematopoietic niche)的氧分压条件下,探讨微囊化成骨细胞(osteoblasts,OB)对脐血造血干/祖细胞(HSPC)体外扩增的支持和调控机理．分离培养人髂骨OB,采用聚电解质络合法将第3代的OB以密度为8×105 ml包埋在直径为0.5 mm的明胶-海藻酸钠-壳聚糖(GAC)微胶珠中．将微珠+造血干/祖细胞(A′组)、造血干/祖细胞(B′组)及微珠(C′组)置于6孔板,在5%氧分压下进行培养．同时在20%常氧条件下设置同样分组培养作为对照(A,B,C)．通过流式细胞分析和半固体细胞集落培养,观察比较各培养体系中造血干/祖细胞的扩增,并检测体系内白血病抑制因子(LIF)和白介素-6(IL-6)的含量变化以探讨作用机理．经过倒置相差显微镜观察,人成骨细胞在微珠中分散均匀,生长状态良好．微珠内部有丰富的孔道供营养物质传递,有大量造血干/祖细胞弱黏附于微珠表面．经过7天的培养,A′、B′、A、B四组造血细胞的扩增倍数分别为(49.0 ± 4.6),(3.3 ± 0.5),(17.7 ± 1.2)和(1.9 ± 0.2)．A′、B′、A 组的CD34+细胞分别扩增了(87.6 ± 8.3), (2.2 ± 0.3)和(14.9 ± 1.0)倍,B组则出现下降．A′、B′、A、B四组CFU-Cs集落扩增倍数分别为(9.8 ± 0.8),(3.5 ± 0.4), (6.9 ± 0.7)和(2.6 ± 0.2)．低氧共培养体系比常氧共培养体系和非共培养体系对造血干/祖细胞的扩增有更大的促进作用．A′、B′、C′中IL-6和LIF含量明显高于对应的A、B、C组,与扩增倍数的差异相对应．微囊化成骨细胞对造血干/祖细胞扩增有明显的促进作用,5%氧分压接近体内造血壁龛氧环境,在此环境中成骨细胞分泌细胞因子量增多并通过其对造血干/祖细胞的扩增进行调节．     

两种不同密度分离液分离的脐血CD34+、CD34-细胞造血活性比较

目的:比较两种不同密度的ficoll-泛影葡胺分离造血干细胞群的效果,找出更适合分离脐血造血干、祖细胞的分离密度,为脐血造血干细胞的医学研究及临床应用提供一定依据。方法:采集脐血6份,根据密度梯度离心法,用质量分数为(1.068±0.001)g/m L、(1.077±0.001)g/m L ficoll-泛影葡胺分离液等量分离同一份脐血,分别计数这两种分离液的单个核细胞获得率及细胞存活率,得到的单个核细胞再分别经免疫磁珠分选法获得高纯度的CD34~+细胞及除去了CD34~+的单个核细胞(CD34~(-depleted) MNCs),统计分析这两种不同密度分离液获得的CD34~+细胞、CD34~(-depleted)MNCs在甲基纤维素中形成CFU-GM集落数。结果:1(1.068±0.001)g/m L、(1.077±0.001)g/m L两种分离液分离的单个核细胞平均密度分别为(1.52±1.0)×10~6个/m L、(2.84±0.98)×10~6个/m L,(P0.05);经免疫磁珠纯化后的CD34~+细胞占单个核细胞(MNCs)的比率分别是(1.26±0.47)%、(1.07±0.15)%,(P0.05);2(1.068±0.001)g/m L分离的单个核细胞经免疫磁珠纯化后1.5×10~3个CD34~+细胞形成CFU-GM的集落(140.5±14.5)显著多于(1.077±0.001)g/m L的集落数(118.3±13.8)(P0.05);(1.068±0.001)g/m L分离的5×10~4个CD34~(-depleted) MNCs形成的CFU-GM集落数(132.0±5.1)也显著多于(1.077±0.001)g/m L的集落数(101.3±9.4),(P0.05)。结论:与1.077 g/m L Ficoll相比,1.068g/m L Ficoll-泛影葡胺分离液分离的单个核细胞中的CD34~+、CD34~-细胞造血活性更强,更适合用来分离脐血中造血干细胞群。     

体外培养脐血单个核细胞与CD34+富集细胞

对比MNC和CD34⁺富集细胞在SCF+IL-3+IL-6+FL+Tpo细胞因子组合下的体外扩增特性,发现：CD34⁺富集细胞具有很高的扩增潜力,在本实验条件下其总细胞持续扩增了8周,扩增倍数达31270.9±8640.5倍;而MNC在培养至第4周扩增就已呈现下降趋势,最大仅扩增了53.3±6.2倍。对比集落和CD34⁺细胞的扩增发现,MNC的集落密度和CD34⁺细胞含量由第0天至第7天有一个上升的过程,而CD34⁺富集细胞在培养过程中,集落密度和CD34⁺细胞含量却始终呈下降趋势。在体外培养过程中,CD34⁺富集细胞的CFU-GM和CD34⁺细胞最大分别扩增了185.7±14.1和191.7±188.8倍,明显高于MNC的12.4±3.2和50.6±33.2倍;而CD34⁺富集细胞和MNC的BFU-E则只实现了少量扩增,分别为7.2±5.2和10.1±3.4倍。结果显示,从CD34⁺富集细胞出发扩增造血干/祖细胞,可以得到更多的CD34⁺细胞和CFU-GM集落形成细胞。      

低氧对CD34~ 造血干/祖细胞增殖分化及其对细胞因子依赖性的影响

采用免疫磁珠法分离脐血CD34 造血干 /祖细胞 ,进行低氧和常氧条件下单个核细胞 (MNC)及CD34 细胞的半固体及液体培养 ,计细胞总数和集落产率 ,并通过流式细胞仪检测细胞表型和细胞周期 ,以探讨造血干/祖细胞在低氧环境下增殖分化性能的改变及其对细胞因子反应性的变化。结果显示 :CD34 细胞在低氧条件下生成的BFU E集落数 ( 32 4 8± 41 4/10 4 细胞 )明显增多 (对照为 191 2± 34 5 /10 4 细胞 ,P <0 0 1) ;在无细胞因子存在的液体培养体系中 ,低氧组的BFU E产率 ( 15 2 4± 2 2 6 /10 4 细胞 )明显高于常氧组 ( 74 2± 9 3/10 4 细胞 ,P <0 0 1) ;低氧培养细胞中CD34 细胞的比例高于对照 2 5± 1 2倍 (P <0 0 5 )。但MNC生成的BFU E在常氧和低氧条件下无显著差异。这些结果表明 :体外低氧环境能显著增加CD34 造血干 /祖细胞形成红系祖细胞的产率 ,且使其对细胞因子的依赖性降低 ,并对早期红系祖细胞的维持有增强作用 ,但对粒系祖细胞的增殖则有抑制作用