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为了成功分离培养家畜的精原干细胞并用于家畜性别控制和转基因育种、阐明家畜精原干细胞诱导分化调控机制,本试验以小鼠为实验动物模型并结合传统的精原干细胞分离培养技术基础,针对影响精原干细胞分离效率的关键环节加以改进,对分离培养条件等进行完善,尝试在体外培养条件下诱导精原干细胞重启精子发生进程并进一步分化成精子样细胞。
采用一次性酶消化法,即中性蛋白酶Ⅱ经37℃水浴短暂消化7日龄小鼠生精管,可一次性分离到小鼠精原干细胞;12h后再用中性蛋白酶Ⅱ短时间(2~3s)消化原代贴壁或半贴壁的小鼠精原干细胞集落,并结合轻微震荡培养皿可使小鼠精原干细胞集落脱落,而杂细胞和饲养层不被消化下来,从而进一步纯化精原干细胞。对体外培养的精原干细胞集落进行形态观察、碱性磷酸酶(alkalinephosphatase,AKP)染色和免疫组化鉴定;比较a-MEM、DMEM培养基对体外培养的精原干细胞生长状态的影响;比较小鼠胎儿成纤维饲养层(MEF)、小鼠生精管来源细胞饲养层(MSF)对精原干细胞生长状态的影响。将小鼠精原干细胞接种至生精管来源细胞饲养层,经2μmol/L维甲酸(RA)体外培养诱导24 h,用含10%FBS的a-MEM继续培养并观察其形态变化。
结果:显示:一步酶消化法比传统分离方法更简便、分离后细胞活力保持良好;小鼠精原干细胞集落的AKP染色阳性呈紫红色;在红色荧光下精原干细胞集落的Oct-4核蛋白表达为阳性、膜蛋白c-Kit、P1-integrin和Gfra-l表达为阳性;相对于DMEM,用a-MEM培养的精原干细胞集落较大且呈葡萄串状或念珠状,细胞状态较好;以小鼠生精管来源细胞作为饲养层(MSF)比传统的小鼠胎儿成纤维细胞饲养层(MEF)培养的精原干细胞状态更好,细胞贴壁性和增殖能力均优于传统的MEF饲养层,接种至MSF96 h后可见小鼠精原干细胞在饲养层上呈围棋子状分布。经RA诱导24 h,用含10%FBS的a-MEM继续培养4d后,观察到小鼠精原干细胞集落中的部分细胞由圆形变为圆锥形,一端出现尾巴样小突起,再继续培养4d后圆锥形细胞增多,圆锥状头部膨大,尾巴样小突起进一步伸长变为尖刺状,证明小鼠精原干细胞经RA处理可重新启动精子发生进程并可初步分化成精子样细胞,
结果:证明了一步酶消化法成功用于小鼠精原干细胞的分离培养,生精管来源细胞饲养层、a-MEM更适合小鼠精原干细胞体外培养,RA可将小鼠精原干细胞诱导分化为精子样细胞。