miRNA在人骨髓来源间充质干细胞软骨诱导分化过程中的表达

目的：研究miRNAs在人骨髓来源间充质干细胞软骨诱导分化过程中的表达情况。方法：以从骨髓中分离培养的MSCs及软骨诱导培养后的细胞为实验对象,利用基因芯片检测miRNAs的表达情况,由SAM分析得到MSCs较其诱导培养细胞中差异表达的miRNAs,再进行生物信息学分析。结果：①分离培养出的MSCs经软骨诱导培养21天后,已具有软骨细胞特性,经芯片检测并SAM分析,软骨诱导培养的细胞较MSCs高表达的miRNAs有6个：hsa-miR-572、hsa-miR-130b、hsa-miR-193b、hsa-miR-28、hsa-miR-152、hsa-miR-560;软骨诱导培养的细胞较MSCs低表达的miRNAs有2个：hsa-miR-424、hsa-miR-122a。②利用TargetScan预测其靶基因,并行生物信息学分析,其中hsa-miR-130b、hsa-miR-193b、hsa-miR-152及hsa-miR-424的预测靶基因中多为参与细胞分化、骨形成、软骨形成及干细胞表型相关的基因。结论：hsa-miR-130b、hsa-miR-193b、hsa-miR-152和hsa-miR-424等对人骨髓来源间充质干细胞的软骨分化起着重要调控作用。     

Differentiation of Human Bone Marrow Mesenchymal Stem Cells to Chondrocytes for Construction of Three-dimensional Cartilage Tissue

A differentiation method of human bone marrow mesenchymal stem cells (MSCs) to chondrocytes was developed for the construction of a three-dimensional (3D) cartilage tissue. The adhesive cells, which were isolated from a human bone marrow aspirate were embedded in type I collagen in a poly-l-lactate-glycolic acid copolymer (PLGA) mesh and cultivated for 4 week together with growth factors. The degree of cellular differentiation was estimated by quantitative RT-PCR of aggrecan and type II collagen mRNAs and by staining with Safranin O. The 3D culture showed a higher degree of differentiation even without growth factors than the conventional pellet culture with growth factors, namely, dexamethasone and transforming growth factor (TGF)-β 3. The 3D culture for 2 week with the combined addition of dexamethasone, TGF-β 3, and insulin-like growth factor (IGF)-I reached a 30% expression of aggrecan mRNA compared with that in primary human chondrocytes, while the aggrecan mRNA expression in the conventional pellet culture was less than 2%. The sequential two-step differentiation cultivation, during which the cells were cultivated in 3D for 1 week after the conventional two-dimensional (2D) culture for 1 week, could markedly accelerate the expression of aggrecan mRNA compared with the 3D cultivation for 2 week.     

透明质酸在间充质干细胞向软骨细胞分化中的应用

随着组织工程学的发展,利用间充质干细胞(mesenchymal stem cells,MSCs)定向分化为软骨细胞,用于治疗骨性关节炎、关节创伤等因素造成的软骨缺损的研究方兴未艾。透明质酸(hyaluronic acid,HA) 是一种酸性多糖类生物大分子,亦是软骨基质的主要成分之一。由于其优良的生物相容性、可降解等特性,HA已成为优良的天然生物材料,其作为支架材料应用于软骨缺损修复已有一段历史。近年来又发现,HA除作为载体支架材料外,还可作为调节因子应用于MSCs向软骨细胞分化。以下将对近年来利用HA应用于MSCs向软骨细胞分化的研究进行总结,旨在为以MSCs为基础的组织工程化软骨的临床应用奠定基础。     

3种间充质干细胞成软骨分化潜能比较

目的:比较骨髓间充质干细胞、脂肪间充质干细胞、滑膜间充质干细胞3种间充质干细胞的成软骨分化潜能,为软骨组织工程中种子细胞的选择提供实验依据。方法:采用贴壁法分别分离提取兔骨髓间充质干细胞、脂肪间充质干细胞、滑膜间充质干细胞3种间充质干细胞,并进行传代培养,绘制3种间充质干细胞的生长曲线并比较其倍增时间。将3种间充质干细胞成软骨诱导14 d后,行甲苯胺蓝染色及II型胶原免疫组化染色以观测3种细胞成软骨分化能力。结果:脂肪间充质干细胞的倍增时间短于骨髓间充质干细胞,滑膜间充质干细胞的倍增时间最短;3种细胞成软骨诱导14 d后均产生糖胺聚糖和II型胶原,且组与组之间II型胶原表达水平的差异有统计学意义,骨髓间充质干细胞组高于脂肪间充质干细胞组(P0.01),滑膜间充质干细胞组高于骨髓间充质干细胞组(P0.01)。结论:在一定的培养条件下,3种间充质干细胞均有一定的成软骨细胞分化潜能,滑膜间充质干细胞最快的增殖速度及最强的成软骨分化潜能。     

Cartilage Tissue Engineering Using Dermis Isolated Adult Stem Cells: The Use of Hypoxia during Expansion versus Chondrogenic Differentiation

Dermis isolated adult stem (DIAS) cells, a subpopulation of dermis cells capable of chondrogenic differentiation in the presence of cartilage extracellular matrix, are a promising source of autologous cells for tissue engineering. Hypoxia, through known mechanisms, has profound effects on in vitro chondrogenesis of mesenchymal stem cells and could be used to improve the expansion and differentiation processes for DIAS cells. The objective of this study was to build upon the mechanistic knowledge of hypoxia and translate it to tissue engineering applications to enhance chondrogenic differentiation of DIAS cells through exposure to hypoxic conditions (5% O₂) during expansion and/or differentiation. DIAS cells were isolated and expanded in hypoxic (5% O₂) or normoxic (20% O₂) conditions, then differentiated for 2 weeks in micromass culture on chondroitin sulfate-coated surfaces in both environments. Monolayer cells were examined for proliferation rate and colony forming efficiency. Micromasses were assessed for cellular, biochemical, and histological properties. Differentiation in hypoxic conditions following normoxic expansion increased per cell production of collagen type II 2.3 fold and glycosaminoglycans 1.2 fold relative to continuous normoxic culture (p<0.0001). Groups expanded in hypoxia produced 51% more collagen and 23% more GAGs than those expanded in normoxia (p<0.0001). Hypoxia also limited cell proliferation in monolayer and in 3D culture. Collectively, these data show hypoxic differentiation following normoxic expansion significantly enhances chondrogenic differentiation of DIAS cells, improving the potential utility of these cells for cartilage engineering.     

软骨寡聚基质蛋白过表达对BMP-2诱导骨髓间充质干细胞分化的影响

目的：研究软骨寡聚基质蛋白（cartilage oligomeric matrix protein,COMP）过表达对BMP-2诱导骨髓间充质干细胞成骨及成软骨分化的影响。方法：BMP-2诱导骨髓间充质干细胞分化,通过脂质体转染含人COMP基因的质粒使骨髓间充质干细胞过表达COMP,采用实时定量PCR和Western blotting分析COMP基因过表达、成骨相关基因Ⅰ型胶原、RUNX2、骨钙蛋白以及成软骨相关基因Ⅱ型胶原、SOX9、蛋白聚糖、X型胶原的表达变化;通过茜素红染色观察成骨终末阶段矿化结节的生成情况,阿利新蓝染色观察细胞基质蛋白多糖的合成情况。结果：质粒转染后骨髓间充质干细胞COMP基因蛋白和mRNA表达水平显著提高（P<0.05）。COMP基因过表达后,成骨标记基因RUNX2、Ⅰ型胶原（Col1a1）mRNA水平均显著低于对照组（P<0.05）,RUNX2、骨钙蛋白（Osteocalcin）蛋白表达水平明显低于对照组（P<0.05）,而成软骨标记基因SOX9、蛋白聚糖（Aggrecan）mRNA水平均显著高于对照组（P<0.05）,SOX9、Ⅱ型胶原（Col2a1）蛋白表达均明显多于对照组（P<0.05）。细胞成骨茜素红染色弱于对照组,而阿利新蓝染色强于对照组。过表达组细胞X型胶原（Col10a1）基因表达显著低于对照组（P<0.05）,结论：骨髓间充质干细胞COMP基因过表达可抑制BMP-2诱导其成骨分化,促进骨髓间充质干细胞成软骨分化,并抑制软骨细胞的成熟肥大,为软骨组织工程研究提供新的方向。     

间充质干细胞分化为心肌细胞的诱导方法研究进展

间充质干细胞作为一种取材方便、易于分离培养、体外扩增快、免疫原性低的成体干细胞,具有自我更新和多向分化潜能,可在体内外不同的诱导条件下分化为心肌细胞,是理想的心肌再生治疗的种子细胞。本文综述了间充质干细胞分化为心肌细胞的诱导方法,包括化学试剂、中药制剂、机械力和电磁刺激、心肌环境因子、损伤组织条件培养、组织工程方法等,为其在心肌损伤性疾病尤其是心肌梗死治疗中的应用提供基础。     

间充质干细胞体外分化为多巴胺能神经元的研究进展

骨髓间充质干细胞（MSCs）有来源广泛、易于分离培养、不易引起免疫排斥等特点,使其成为细胞治疗和基因治疗的种子细胞,具有广泛的科研和临床应用价值。骨髓MSCs具有多向分化潜能,在特定条件下能诱导分化成神经元甚至是更为特异的多巴胺能神经元,为帕金森病进行细胞移植疗法提供了理想的细胞来源。本文就近年来体外诱导MSCs向多巴胺能神经元定向分化所涉及到的常用诱导因素和诱导方法及途径予以综述。     

Directed Stem Cell Differentiation: The Role of Physical Forces

Abstract

A number of factors contribute to the control of stem cell fate. In particular, the evidence for how physical forces control the stem cell differentiation program is now accruing. In this review, the authors discuss the types of physical forces: mechanical forces, cell shape, extracellular matrix geometry/properties, and cell-cell contacts and morphogenic factors, which evidence suggests play a role in influencing stem cell fate.     

人退变椎间盘软骨终板干细胞多向分化的研究

目的:为了分离和鉴定人退变椎间盘软骨终板干细胞。方法:收集因腰椎间盘退变性疾病行腰椎间盘摘除术并植骨融合的标本。在解剖显微镜下清理软骨终板组织,并消化软骨终板,提取软骨终板细胞。获得的软骨终板细胞经过琼脂糖三维筛选系统培养后,选取细胞克隆团并进行体外扩增,扩增后的细胞行流式细胞术检测干细胞标志物证实退变软骨终板中存在干细胞。结果:共聚焦免疫荧光提示退变椎间盘软骨终板组织中存在干细胞标志物STRO1、CD105、CD73、CD90阳性的细胞。经琼脂糖三维培养基筛选的CESCs在免疫表型上符合干细胞标准。结论:在人退变椎间盘的软骨终板中存在具有多向分化潜能的干细胞。     

LIN28调控哺乳动物干细胞和生殖细胞发育分化的研究概述

Lin28为一种保守的RNA结合蛋白质,在细胞代谢、细胞周期和多能性维持中具有重要调控作用。近年来,发现Lin28在哺乳动物原始生殖细胞形成和分化、精原干细胞的形成、自我更新和分化调控中具有不可替代的作用。本文对Lin28作用及其对哺乳动物干细胞和生殖细胞发育分化影响的研究进展作一简述。     

人肿瘤干细胞异种移植模型进展

人肿瘤干细胞（human cancer stem cells,CSCs）分离后异种移植至模型内的成瘤特性,为研究肿瘤病因学和制订抗癌策略提供了新的手段和方法。但是,目前人肿瘤干细胞的鉴别离不开移植至异种免疫缺陷鼠内建立肿瘤干细胞的动物模型。本文主要从CSCs的概念、CSCs与肿瘤的关系、CSCs异种移植模型研究进展、模型建立的影响因素、模型建立存在的问题等进行简要综述,为异种移植模型的建立提供参考。     

富血小板纤维蛋白对兔骨髓间充质干细胞成软骨分化的影响

目的：观察自体富血小板纤维蛋白（platelet-rich fibrin,PRF）对体外培养的兔骨髓间充质干细胞（Bonemarrowmesenchymalstemcells,BMSCs）成软骨分化的影响。方法：兔心脏采血制备PRF,电镜观察其超微结构;分离培养兔BMSCs,取第3代细胞用于实验．分为PIuF组、阳性对照组、空白对照组。诱导培养21d后,对三组细胞分别进行形态学观察,成软骨鉴定染色（甲苯胺蓝、Ⅱ型胶原免疫组化染色）,软骨相关基因表达检测（Ⅱ型胶原、Aggrecan、SOX9）。结果：PRF组和阳性对照组中BMSCs经诱导后,细胞由长梭形变为三角形、多角形、圆形;甲苯胺蓝、Ⅱ型胶原免疫组化染色均为阳性;Ⅱ型胶原、Aggrecan、SOX9基因表达水平均较高,两组比较无统计学差异,空白对照组未见相关分化现象。结论：PRF在体外可促进兔BMSCs成软骨分化,可作为自体生物材料,在构建组织工程软骨中发挥更好的作用。     

Notch信号参与BMP4诱导的间充质干细胞成骨分化及其机制的初步探讨

目的:探讨Notch信号对骨形态发生蛋白4(bone morphogenetic protein 4,BMP4)诱导间充质干细胞成骨分化的影响以及作用机制。方法:(1)DAPT或Ad-dominant-negative mutants of Notch1(Addn Notch1)和BMP4-CM处理小鼠胚胎成纤维细胞,检测早期成骨指标碱性磷酸酶(alkaline phosphatase,ALP);(2)茜素红S染色实验检测晚期成骨钙盐沉积情况;(3)半定量反转录聚合酶链反应(RT-PCR)检测成骨分化相关基因ALP,Runx2,Col1a1的表达;(4)免疫细胞化学检测p-Smad1/5/8的表达;(5)结晶紫染色和流式细胞术检测细胞的增殖及周期改变。结果:(1)DAPT抑制BMP4诱导的早期成骨分化,且呈浓度依赖性;(2)Delta-like 1(DLL1)促进BMP4诱导的成骨分化,DAPT和dn Notch1抑制BMP4诱导的成骨分化;(3)DLL1促进BMP4诱导的成骨相关基因ALP,Runx2,Col1a1的表达,DAPT抑制这些基因的表达;(4)DLL1促进BMP4诱导的细胞核内p-Smad1/5/8的表达,而DAPT抑制其表达;(5)DLL1促进BMP4诱导的细胞增殖,而DAPT抑制BMP4诱导的细胞增殖。结论:Notch信号通过BMP/Smads信号通路促进BMP4诱导的MSCs成骨分化,在此过程中也有促细胞增殖的作用。     

定向诱导小鼠ES细胞向心肌细胞的分化

为了提高体外诱导ES细胞向心肌细胞分化的效率 ,对以往的诱导方法加以改进 ,采用直接悬浮培养和 0 8%DMSO诱导 ,建立了简便、高效的定向诱导ES细胞向心肌细胞分化的体系 .诱导第 9d起可见自发性、有节律跳动的类胚体出现 ,第 14d达到高峰 ,约有 70 %的拟胚体产生跳动 .用RT PCR的方法在跳动的拟胚体中检测到心肌细胞特异性标志物的表达 ,采用免疫荧光染色的方法在蛋白水平检测到心肌特异的α辅肌动蛋白 (α actinin)的表达 ,并可见清晰肌小节 ,表明在改进的体外诱导条件下ES细胞可分化为成熟的心肌细胞 .     

干细胞改善糖尿病的分子机制及临床研究进展

糖尿病是各种因素导致的高血糖慢性代谢疾病,已发展成为流行疾病之一。化学抗糖药虽能控制血糖水平,延缓病程进展,但需长期服用;胰岛移植能从根本上治愈糖尿病,但胰岛来源不足,且需终生应用免疫抑制剂,故并没有得到广泛应用;干细胞是一类能够自我复制的细胞,具有多向分化潜能和旁分泌特性,近年来的研究证明,干细胞在糖尿病治疗方面有着积极的效果,被认为是有效治疗糖尿病的理想细胞类型。因此,就干细胞治疗糖尿病的分子机制和临床研究现状进行简要阐述。