GDNF基因修饰神经干细胞的体外培养、增殖及分化的研究

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神经干细胞(neural stem cells,NSCs)自被发现以来,因其特有的自我更新、多向分化潜能,较低的免疫原性等诸多优点而倍受神经科学界关注。但将 NSCs用于治疗疾病还存在很多亟待解决的问题。本研究采用原代细胞悬浮培养,改进传代培养中分离单细胞的方法,用EPO促进NSCs增殖,将GDNF基因导入神经干细胞,免疫荧光标记技术检测体外基因修饰神经干细胞向神经元的分化率,为该细胞的在体移植和临床应用提供依据。  第一部分胚鼠脑源性神经干细胞的培养和鉴定  目的:提高胚鼠脑源性神经干细胞克隆形成率,为GDNF基因修饰神经干细胞的制备和在体移植奠定基础。  方法:  第一步:胚鼠脑源性神经干细胞的分离培养  取13~14d的SD胚鼠,剥离脑皮层,经漂洗、剪碎、吹打、过滤后采用无血清悬浮细胞培养。  第二步:细胞传代  原代培养6~7d后传代,分两组,一组采用逐步分批吹打法,另一组采用一次性吹打法,比较两组细胞生长状况。  第三步:鉴定神经干细胞  采用Nest in免疫荧光标记神经干细胞,荧光显微镜检测结果。  第四步:检测神经干细胞分化情况  传至3代的神经干细胞加血清诱导分化,第5d免疫荧光标记检测神经元的标志物NSE和星型胶质细胞的标志物GFAP。  第五步:MTT法检测神经干细胞生长活力,绘制细胞生长曲线。  第六步:检测促红细胞生成素对神经干细胞增殖影响  两种吹打方法组传2代后,各组又分4个亚组,每亚组分别按0U/ml,50U/ml,100U/ml,150U/ml的浓度加入EPO,于培养第5d进行细胞计数,分析EPO对神经干细胞增殖的影响。  结果:神经干细胞传代后从第3d增殖开始加快,4~6d增殖明显加快,然后处于相对稳定期。神经干细胞及其分化细胞免疫荧光鉴定呈阳性。逐步吹打组比一次性吹打组神经球大且数目相对多。培养液中加入EPO后,随剂量的增加,细胞增殖加快,逐步吹打组0U/ml、50U/ml、100U/ml和150U/mlEPO各剂量组神经干细胞记数分别为(33.96±6.54)×104个/ml、(36.67±7.77)×104个/ml、(43.13±8.43)×104个/ml和(51.04±10.62)×104个/ml。  结论:成功培养了具有自我更新和多向分化潜能的神经干细胞;逐步分批吹打组细胞增殖快于一次性吹打组;EPO能促进神经干细胞的增殖及存活。  第二部分GDNF基因修饰神经干细胞及其分化  目的:获得转染GDNF基因的神经干细胞,检测此种细胞向神经元和星型胶质的分化率,为基因修饰神经干细胞的在体移植奠定基础。  方法:  第一步:质粒的提取  将含peGFP-GDNF质粒的大肠杆菌接种入LB培养基培养,摇菌,提取质粒,琼脂糖凝胶电泳鉴定。  第二步:脂质体法转染神经干细胞  采用适合悬浮细胞的DMRIE-C Reagent脂质体转染试剂,将重组质粒peGFP-GDNF转染到胚鼠皮层神经干细胞。荧光倒置显微镜观察GFP蛋白的表达。第三步:GDNF基因修饰神经干细胞体外分化的检测  分三组:第一组为阴性对照,第二组转染 peGFP-N1质粒组为阳性对照,第三组转染peGFP-GDNF质粒。各组于转染后第2d加入胎牛血清诱导细胞分化,7d后免疫荧光标记检测,分别计数各组神经元及星型胶质细胞个数,计算其分化率。结果:神经干细胞转基因后36小时目的基因开始表达,并逐渐增强,20天左右开始下降,基因的表达至少能维持到转染后5周。在阳性对照组和实验组转基因神经干细胞仍能增殖形成神经球,但与阴性对照组相比,增殖速度减慢,体积较小。转基因神经干细胞在血清诱导下能分化为神经元和神经胶质,神经元的分化率为(42.66±4.32)%,比未转染组和阳性对照组明显提高。  结论:成功转染了神经干细胞;GDNF基因修饰的神经干细胞能较稳定表达外源基因;转染的GDNF基因抑制了神经干细胞的增殖,促进其向神经元分化。
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