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目的:利用人胚胎干细胞具有多向分化潜能的特性,使用小分子化合物特异性作用于调节表皮外胚层及角膜上皮细胞分化发育过程中重要信号通路的某些调控位点,结合β-FGF,诱导人胚胎干细胞向角膜上皮样细胞方向分化,以获得角膜上皮样细胞。 方法:悬滴法培养人胚胎干细胞,获得具有向三个胚层分化潜能的拟胚体(Embryonic bodies,EBs)。将获得的拟胚体于3D培养体系中悬浮培养,利用小分子化合结合β-FGF,诱导拟胚体逐步向外胚层、表皮外胚层、角膜上皮样细胞方向分化。悬浮培养4天后转为贴壁培养,利用贴壁诱导培养条件及不同种类诱导培养基,进一步诱导细胞向角膜上皮样细胞方向分化。分别于诱导第10、20、30天取材,从基因水平、细胞水平检测Oct4、p63、pax6、K12、K14表达水平,判断各组分化程度及分化效率。 结果:小分子化合物可下调干细胞标记物表达水平,上调角膜上皮样细胞相关标记物表达水平;小分子化合物可诱导人胚胎干细胞向角膜上皮样细胞方向分化;小分子化合物结合不同诱导培养基在不同诱导阶段调控基因表达水平效率不同。 结论:小分子化合物联合β-FGF,通过特异性阻断Wnt、TGF-β信号通路,可诱导人胚胎干细胞向角膜上皮样细胞方向分化。在诱导分化过程中,干细胞标记基因表达水平下调,角膜上皮细胞发育调控基因及角膜上皮细胞特征性标记基因表达水平上调。与基础培养基组(阴性对照组)、基础培养基-诱导培养基组(阳性对照组)、诱导培养基-诱导培养基组(阳性对照组)相比,小分子化合物诱导上述基因表达上调时间出现早,且上调水平明显高于其他三组。同时,小分子化合物结合不同诱导培养基、在诱导分化不同阶段的诱导分化效率存在差异。若为短期(10-20天)诱导,小分子化合物-SHEM、小分子化合物-UM组诱导效率高;若诱导周期长(30天以上),则以小分子化合物-KSFM、小分子化合物-DKSFM组诱导效率高。