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目的: 多种致盲性眼病与视网膜细胞的变性和丢失相关,而人的视网膜细胞再生能力极为有限,因此目前尚无有效的治疗手段。近年来干细胞移植替代治疗逐渐成为研究的热点,我们前期的研究发现,人牙周膜干细胞(Periodontal ligament derived stem cells)经过诱导培养可以向视网膜方向分化,本实验的目的是研究人脂肪来源干细胞(Human adipose-derived stem cells, hASCs)分化为视网膜细胞的潜能,分析Notch信号通路在此分化过程中的调控作用,探讨hASCs成为视网膜疾病干细胞替代治疗新细胞来源的可能。 方法: 抽取人腹部脂肪分离提取hASCs(共三组样本),进行间充质干细胞(Mesenchymal stem cells,MSCs)标志物鉴定以及成脂、成骨和成软骨多潜能鉴定。细胞传代至第3至5代后分为常规诱导组和阴性对照组进行诱导培养,诱导培养基以noggin/Dkk-1/IGF-1为基础。两组细胞首先在超低吸附培养皿诱导培养3天,然后将其转移至由matrigel包被的培养皿诱导分化至第24天。分别于第0,10,17,24天运用RT-PCR、qPCR、免疫细胞化学法、Western blotting等对比两组细胞视网膜细胞标志物的表达情况;并运用钙离子成像技术检测细胞内钙离子对谷氨酸刺激的反应。在常规诱导组培养基的基础上分别加入JAG1和DAPT作为Notch信号通路激动剂和抑制剂,对比第0,10,17,24天激动剂组和抑制剂组与常规对照组的视网膜细胞标志物表达情况及分化细胞内钙离子对谷氨酸刺激的反应情况,统计分析Notch信号通路在分化过程中的作用。 结果: 流式细胞术检测显示,hASCs表达MSCs标志物CD44,CD73,CD90和CD105,未表达造血干细胞标志物CD14,CD34和CD45,体外培养能分化为脂肪细胞、骨细胞及软骨细胞。qPCR结果显示,诱导组视网膜祖细胞(Retinal progenitor cell,RPC)基因标志物PAX6和NES,视网膜神经节细胞(Retinal ganglion cell,RGC)基因标志物ATOH7、TUBB3,以及视网膜光感受器细胞(Photoreceptor)基因标志物CRX、NRL、RHO 和RCVRN随诱导时间延长而表达量升高,阴性对照组细胞则未见明显变化。Western blotting检测结果发现,RPC标志物PAX6和视网膜光感受器标志物RHO表达量同样随着时间延长而升高。免疫荧光染色显示,常规诱导组视网膜标志物PAX6、CRX、POU4F2和TUBB3阳性细胞显著增加,而在阴性对照组中未见有以上阳性细胞表达。分化细胞在加入谷氨酸刺激后细胞内钙离子荧光信号明显增强,对照组细胞仅见微弱改变。Notch信号通路激动剂组的细胞,其RPC和光感受器前体细胞标志物(PAX6和CRX)的表达较常规诱导组显著升高,细胞内钙离子对谷氨酸刺激的反应与常规诱导组无明显差异。而Notch信号通路抑制剂组则 RGC 标志物阳性细胞增加,且细胞内钙离子对谷氨酸刺激的反应较激动剂组和常规诱导组弱。 结论: hASCs具备分化为视网膜细胞的潜能,激动Notch信号通路可能促进分化过程中视网膜祖细胞和光感受器前体细胞的合成。hASCs作为自体细胞来源在成体干细胞合成视网膜细胞、体外视网膜疾病模型和干细胞替代治疗方面具有重要的前景。