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胚胎干细胞(embryonicstemcell,ESC)具有向机体各种组织细胞分化的全能性,人类ESC分离的成功意味着人类可以在体外批量生产干细胞或定向发育成靶细胞,解决移植过程中供体来源短缺和伦理道德约束的难题。然而移植后畸胎瘤的发生大大阻碍了由实验向临床的推进。从理论上分析,ESC分化越成熟,其致瘤性会越小甚至不具有致瘤性。如果在体外使ESC分化成前体细胞后再行移植,就可能提高移植细胞存活率和治疗的安全性。研究表明,经过体外预先诱导分化的ESC,其致瘤性会大大减小,但也会发生肿瘤形成的现象,因此在验证这些细胞的治疗效果之前,需要进行安全性研究。
目的:检验胚胎干细胞分化出的第4、第5阶段前体细胞的致瘤性;探讨降低第4、5阶段培养体系中ESC比例的可行性方法。
方法:将小鼠胚胎干细胞经过脱离滋养层培养、胚胎小体形成、无血清培养基筛选、生长因子扩增和诱导分化五个步骤,首先诱导ESC向多巴胺能神经元分化,并进行鉴定;然后将诱导分化出的第4、5分化阶段细胞按104、105及106细胞数量移植到裸鼠皮下,4周后比较移植不同分化阶段、不同数量细胞后的致瘤性。并采用免疫磁珠细胞分选法降低培养体系中的ESC比例。
结果:1随着细胞的分化,ESC标志基因Oct-4、SSEA-1表达逐渐减少;神经干细胞标志基因Nestin基因从胚胎体阶段即开始表达,随后逐渐增强。到第5阶段这些基因仍都有表达。神经元的标志物Tuj-1、TH基因从第4阶段开始表达,到第5阶段表达量增加。
2裸鼠移植后经过4周的观察期,移植104数量级的第4、5分化阶段细胞的裸鼠均没有肿瘤形成;移植105数量级的裸鼠,肿瘤形成率分别为33.33%和28.57%;移植106数量级肿瘤形成率为100%和57.14%。经过x2检验,移植105、106数量级第4和第5分化阶段细胞,各组之间肿瘤形成率均无显著性差异(P>0.05)。移植106第4、第5阶段分化细胞后形成肿瘤所需要的天数分别为(8.5±1.02)、(15.5±3.42)d。两组比较P<0.05,成瘤时间具有显著性,而肿瘤体积均数分别是(4.96±2.1)、(1.82±1.43)cm3,两组比较P<0.05,差异有显著性。
3免疫组化检测分选前SSEA-1阳性细胞率平均为(34.18±10.49)%,分选后为(9.04±0.53)%,差异有显著性,P<0.01。流式细胞仪检测分选后的细胞中SSEA-1阳性细胞占细胞总数的1.6%。
结论:1经诱导分化培养,ESC可分化成TH阳性的多巴胺能神经元。
2裸鼠移植ESC第4、5分化阶段细胞后仍然具有致瘤性,培养体系中残留ESC可能参与了移植后的肿瘤形成。
2致瘤性与移植细胞数量有关,移植104的第4、5分化阶段细胞裸鼠可能不形成肿瘤。
3经过免疫磁珠细胞分选,第4分化阶段细胞培养体系中的ESC比例可以降低到10%以下。