不同培养体系可逆改变人类胚胎干细胞的分化倾向
来源:爱玩科技网
中国组织工程研究与临床康复 掰 74誊第’40』努2010—10—01出版 JournalofClinicalRehabilitative Tissue EngineeringResearch October 7。2010 VoL14,No.40 @ 不同培养体系可逆改变人类胚胎干细胞的分化倾向术士 罗树伟,林戈,孙争,谢平原,卢光璜 Diferentiation inclination of human embryonic stem cells reversibly affected by diferent culture systems Luo Shu・wei,Lin Ge,Sun Zheng,Xie Ping—yuan,Lu Guang—xiu Abstract BACKGR0UND:Human embryonic stm ecells(hESCs)can be maintained in feeder dependent and chemicaI defined culture systems,and have the capacity to diferentiate into three germ Jayers derived cells. 0BJECTIVE:TO compare the effects of feeder cells and chemiaIc defined culture system 0n characteristics of hESCs. lnstitute of Reproduction and Stem Cells.CentraI South University. Changsha 410007 Hunan Province. China METHODS:hESCs in feeder dependent culture systme(passage 27)were transferred to chemical defined culture systm efor 56 passages and returned back to feeder culture system.hESCs in thre culture conditions ffeeder dependent culture system for 70 passages,chemiaIc defined culture systern for 56 passages or the condition hESCs transferred fr0m chemialc defined culture system to feeder dependent culture system for 1 3 passages and 20 passages1 were analyzed by lfow cytomety rfor SSEA4. Exprssieon of multipotency gene and diierfentiation gene in thre embryonic layers was determined foIlowing hESCs were induced to diferentiate under thtee culture conditions. RESULTS AND CONCLUSION:hESCs exhibitd dieferent diferentiation Inclinations in embryonic bodies conditions in feeder dependent and chemicaI defined culture systms.and ethe diferentiation inclinations can be converted reciprocally.1n chemical defined culture system,hESCs showed anti—diferentiation to neural ectoderm cells.and this anti.differentiation Can be rescued when hESCs were transferred back to feeder dependent culture system.The gene expression of Nanog may have an important role in embryonic bodis dieferentiation.At the same time.SSEA4 subpopulations hESCs showed the similar pattern.There may be some relationships between the SSEA4 subpopulations and diferentiation indination in feeder dependent and chemicaI Luo Shu-wei☆. Dodor,lnstituteof Reproduction and Stem CelIs.CenVaI South Universitv. Changsha 410007 Hunan Province, China luobceing@126 com Co ̄espondence to: Lu Guang—xiu. DoctoraJ supervisor, deftned culture systms.e Luo SW.Lin G.Sun Z,Xie PY,Lu GX.Diferentiation inclination of human embryonic stem cells reversibly affcted by ediferent Professor,lnstitute of Reproduction and Slem Cells.CentraI SOuth University. Changsha 410007. Hunan Province. China culture systms.eZhongguo Zuzhi Gongcheng Yanjiu yu Linchuang Kangfu.201O:14(40):7513-7518 【http://www.crter.cn h ̄p:Uen.zglckf.com】 摘要 背景:人类胚胎干细胞可以在饲养细胞依赖性培养体系和化学限定性培养体系下维持未分化状态,能够在体内外诱导分化 成三胚层来源的细胞类型。 目的:比较饲养细胞和化学限定性培养体系对人类胚胎干细胞特性的影响。 方法:将在饲养细胞培养体系下培养27代的人类胚胎干细胞转入到化学限定性培养基体系中培养56代,然后再将其转回 到饲养细胞培养体系中,将3种培养条件下的人类胚胎干细胞(饲养细胞培养体系培养70代、化学限定性培养体系培养56 代、化学限定性培养体系下培养70代后转回饲养细胞培养体系下培养13代和20代)进行多能性分子标记SSEA4流式分 析等检测分析,同时对3种培养条件下人类胚胎干细胞经拟胚体诱导分化后分别检测多能性基因和三胚层分化基因的表达。 结果与结论:人类胚胎干细胞在饲养细胞和化学限定性培养体系下表现出不同的诱导分化倾向,在化学限定性培养体系下 表现出向神经诱导分化抑制,这种不同的诱导分化倾向可发生可逆性转换,当人类胚胎干细胞由化学限定性培养体系转回 到饲养细胞培养体系时,诱导分化倾向表现出与其在饲养细胞下诱导分化一致的模式。在拟胚体分化中,多能性基因Nanog 高可能对诱导分化倾向起着重要作用。与此同时。人类胚胎干细胞SSEA4细胞亚群发生相应的变化,人类胚胎干细胞在饲 养细胞和化学限定下培养体系下表现的分化倾向与人类胚胎干细胞亚群所占的比例存在关联 关键词:人类胚胎干细胞;培养体系:饲养细胞:诱导:分化 Igxdirector@yahoo com cn Supposed by:the NaUonaI NaturaI Science Foundation fChina.No o2006AA02A102 Received:2010 -23 Accepted:2010-07-05 中南大学生殖与 干细胞研究所,湖 南沙市 410007 doi:10.3969 ̄.issn.1673-8225.2010.40.023 罗树伟,林戈,孙争,谢平原,卢光绣.不同培养体系可逆改变人类胚胎干细胞的分化倾向【J】.中国组织工程研究与临床康 复,2010,14(40):7513-7518. 【http://www.crter.org http://cn.zglckf.com】 罗树伟☆,男, 1975年生,湖南 省茶陵县人,汉 族,2008年中南 大学生殖研究所 毕业,博士,主要 从事胚胎干细胞 研究。 luobosing@1 26. 供理想模型”。目前,hESCs所采用的培养体 系可以分为2类:饲养细胞依赖性培养体系和化 学限定性培养体系,饲养细胞容易分离培养 corn 通讯作者:卢光 绣,博士生导师, 教授,中南大学生 殖与干细胞研究 人类胚胎干细胞(human embryonic stem cells,hESCs)是来源于植入前囊胚内细胞团的 具有多向分化潜能的细胞,可以分化成为三胚 hESCs,但是具有劳动强度大等缺点 ,而化 学限定性培养基具有成分确定,劳动强度小等 特点,但是分离培养hESCs系困难,目前采用 无饲养细胞培养体系分离培养hESCs报道较 J。所,湖南沙市 410007 Igxdircteor@ yahoo.com.cn 中图分类号:R394.2 文献标识码:B 文章编号:1673-8225 层来源的所有类型的细胞,同时因其具有无限 的体外扩增能力,可以为细胞替代治疗提供种 子细胞。hESCs在诱导分化过程中模拟了体内 饲养细胞培养体系和化学限定性培养体 (2010 ̄0-07513--06 收稿日期:2010.04.23 修回日期:2010-07-05 系提供的微环境是存在差别,hESCs在饲养细 胚胎发育的过程,可以为研究人类胚胎发育提 |SsN 1673-8225 cN 21—153彰R coDEN:ZLKHAH 胞培养体系下未分化状态维持,主要依赖饲养 (20100304021/G‘Q) 7513 琴树俸.等 不网培券体系可逆改变久类珏瞻干细咆的分化顿向 细胞分泌的多种细胞因子,如碱性成纤维细胞生长因子 2(basic fibroblast growth factor,FGF2)、Wnt3a和 Greminin等l,一,而在化学限定性培养基中,hESCs未 P27+70—20)为实验材料进行细胞流式检测、多能性基因 和三胚层分化基因表达分析。 拟胚体多能性基因和三胚层分化基因表达检测:在拟胚 分化状态的维持主要是依靠加入外源性细胞因子,如 FGF2、白血病抑制因子和Activin、胰岛素样生长因子2 等 ,hESCs在这两种培养体系下保持了胚胎干细胞 的基本特性一多能性特性,能够分化成三胚层来源的细 胞类型。目前,对饲养细胞培养体系下和化学限定性培 养体系对hESCs特性影响报道比较少见,本文主要分析 比较饲养细胞培养体系下和化学限定性培养体系下 hESCs分化特性上的差异。 1材料和方法 体培养的第1,4,7,10,13,17天收集拟胚体团,抽 提RNA,经DNase处理后,采用RevertAiD。 First Strand cDNA Synthesis kit(#K1 622,Fermentas)将 RNA反转录为cDNA,分别检测多能性基因(Oct4, Nanog和Rex1)和三胚层分化基因(外胚层基因Sox3, Pax6和Soxl,中胚层基因Brachyu ̄,内胚层基因 Soxl7,AFP¥1]GATA6)的表达情况。 多能性基因和三胚层分化基因引物序列及聚合酶链反应 扩增条件: 设计:细胞水平的体外观察实验。 时间及地点:于2007-01/2008-10在中南大学生殖 与干细胞研究所完成。 材料:本实验室自建系培养的hESCs系ChhES.8、 ChhES.1 8gUChhES.22118-19],建系所使用的人类囊胚都 已经与患者签署捐赠知情同意书。所使用的饲养细胞为 本实验室自行分离培养的人类胚胎成纤维细胞,培养基 和细胞因子均购自Gibco公司。 方法: 细胞培养:本实验室自建hESCs细胞系ChhES一8, ChhES一1 8和ChhES一22 hESCs种植在Mit C处理的人 类胚胎成纤维细胞来源的饲养细胞上,培养皿采用6孔 板,hESCs饲养细胞体系培养基为85%DMEM/F12, 15%KO-SR,1%NEAA,O.1 mm0I,L 13.ME,4 pg/L FGF2,每天换液1次,2 mL/次,每7 d机械切割传代1 次,由于该饲养细胞体系采用人胚胎成纤维细胞作为饲 养细胞,简称为HEF体系。将在HEF体系下培养第27 代的hESCs转入到化学限定性培养基中培养,hESCs hESCs ̄B胞表面标记物SSEA4流式分析:将HEF体系下 和NB体系下未分化hESCs克隆采用CDB消化5 min,使 培养代数记录格式为P27+X(X为在化学限定性培养基 中培养的代数),hESCs化学限定性培养基为 DMEM,F12,1 xN2,1 xB27,0.1 mmol/L 3-ME,FGF2 hESCs成单细胞,将4xl0s个细胞以1 500 r/min的速度 离一L,5 min,去上清,加入200 pL含有体积分数20%山 羊血清的FACS液体(95 mL 1 g/L叠氮化钠Hank’S液中 加入5 mL进口胎牛血清),室温孵育30 min,FACS液体 洗涤1次,1 500 r/min的速度离心5 min,去上清,加入 (4,40,100 pg/L),培养皿采用1孔板(进口胎牛血清室 温预处理4 h,DPBS洗涤3次后使用),每天换液1次, 1 mU次,每6 d机械切割传代1次,由于化学限定性培 养基中主要添加有N2 ̄B27,所以简称为NB体系,同 时由于加入FGF2浓度的不同,分别称为NB4、NB407 ̄ 用FACS液体按照1:50稀释的一抗TRA一1—60或一抗 SSEA一4,室温孵育60 min,同时Isotype为同型对照, 用FACS液体洗涤2次,每次加入FACS液体3 mL,加入 用FACS液体按照1:400稀释的FITC标记的荧光二抗, 室温避光孵育60 min,用FACS液体洗涤2次,每次加入 FACS液体3 mL,加入400 pL FACS液体,上机检测, 分析结果。 NB100培养体系。hESCs拟胚体采用机械切割的方式将 饲养细胞培养体系和NB体系下hESCs克隆切割成小 块,在细菌培养皿中悬浮培养,所采用的拟胚体培养基 为不含FGF2细胞因子hESCs饲养细胞体系培养基。将 HEF体系下培养70代hESCs、NB体系(NB4、NB40 ̄ NB1oo)下培养56代的hESCs(P27+56)、NB体系培养后 转回HEF体系培养13代31120代的hESCs(P27+70.13, 7514 主要观察指标:3种培养体系下hESCs中SSEA4阳 性细胞比率,以及3种培养条件下hESCs经拟胚体诱导 分化后多能性基因和j=胚层分化基因表达水平。 P O.Box 1200,Shenyang 110004 cn.zglckf.com 雩树伟.等.不丽培葬体系可逆改变人类疑睡于镪魄的分化犊向 WWW.CRTER.org 设计、实施、评估者:设计、实施、评估均为本文作者。 2结果 2.2 NB培养体系下hESCs在拟胚体分化过程中基因 表达水平上表现抗分化 为了一步比较分析拟胚体之 间的差异,作者在基因表达水平上检测了多能性基因和 三胚层分化基因的表达情况。在多能性基因表达检测 中,Oct4 ̄1]Nanog在拟胚体持续培养的过程中存在表 2.1 NB培养体系下hESCs在拟胚体形态上表现可逆 抗分化 饲养细胞培养体系HEF和NB培养体系下hES Cs表现出典型的hESCs未分化特,怔I”,但是,在拟胚体 自发分化过程中,2种不同培养体系下hESCs存在显著 的差异,首先表现在拟胚体形态上,在HEF培养体系下 达,其中在HEF培养体系下hESCs来源的拟胚体中, Oct4的表达出现了一个逐渐降低的趋势,在第17天的拟 胚体中表达最低,而在NB体系下hESCs来源的拟胚体 中,Oct4依然持续维持高水平表达,Nanog的表达模式 类似Oct4表达,并且表达量变化更为明显。Rex1基因 在2种培养体系下hESCs来源拟胚体中的表达模式与 Nanog基因的表达模式相同。 hESCs(P70)来源的拟胚体中,拟胚体生长速度慢,呈 现近圆形或圆形,而在NB体系下hESCs来源的拟胚体 中,拟胚体生长速度较快,随着培养时间的延长,拟胚 体明显增大,呈现标准的圆形。随着EB培养时间的延长, HEF体系下的hESCs形成的拟胚体绝大多数出现囊腔, 而NB体系中,只有在NB4培养条件下hESCs(P27+56) 在外胚层分化基因检测中,检测了不同培养体系下 hESCs来源的拟胚体在不同时间点对早期神经发育关 键基因Sox34 ̄1]Pax6以及中晚期基因Soxl的表达,结果 显示,在HEF体系下hESCs来源的拟胚体在第1天就存 在有较低水平表达Sox3基因,并且随着培养时间的延 续,Sox3的表达量逐渐上升,在第17天表达量最高, Pax6基因早期可检测到微量表达,在随后的培养中,其 表达量维持在一个稳定的较高水平,Soxl的表达类似 Pax6基因的表达。在NB体系下的hESCs来源的拟胚体 中,Sox3始终维持了一个较低水平的表达,其表达量与 HEF体系下hESCs来源的拟胚体第1天的表达量相当, Pax6 ̄Soxl基冈在整个拟胚体培养过程中没有检测到 表达。 来源的拟胚体中,只有少数几个拟胚体出现囊腔,在N B40 ̄NB1 00培养条件下hESCs(P27+56)来源的拟胚 体中则没有观察到囊化拟胚体的出现,见图1。 在中胚层分化基因检测中,检测了早期中胚层标记 基因Brachyury的表达,结果显示在HEF体系下hESCs 来源的拟胚体中,Brachyury基因第1天存在微量表达, 随后出现稍高的稳定表达,在NB体系下hESCs来源的 拟胚体中,不同FGF2浓度条件下的培养的hESCs来源 的拟胚体表现出明显的差别,NB4条件下hESCs来源的 拟胚体只在第1,4天出现了Brachyury的表达,其表达 量与同时问点HEF体系下hESCs来源的拟胚体相当,而 在NB40和NB1O0条件下hESCs来源的拟胚体中始终没 a:HEF system;b.c: NB4 system;d.e:NB4 0 system;f,g:NB100 system 有检测到Brachyury的表达。 在内胚层分化基因的检测中,检测了内胚层基因 Soxl7,GATA6,AFP。Soxl7基因在HEF体系hESCs 来源的拟胚体中从第4天开始出现表达,然后随着拟胚 体培养时问的延长逐渐增强,D17达到最高表达水平, a:Cystic structures were observed in EBs fr0m hESCs(P70)under HEF system on d 1 7:b.d.f:Cystic structurs ewere not in EBs fr0m hESCs 而在NB体系下hESCs来源的拟胚体中,Soxl7基因在 (P27+65)under NB4,NB40 and NB100 system;c,e,g:When hESCs under NB system were transferred back to HEF system。the cystic structures were formed in EBs fnDm the transferred hESCs oR d 17. especially in EBs from hESCs under NB4 system. D1开始就出现低水平表达,在随后的培养中,其表达并 没有提高和增强;AFP基因在HEF体系下hESCs来源的 拟胚体中,从D4开始出现表达,随着拟胚体培养时问的 延长,AFP基因的表达得到了极大的增强,而在NB体系 Figure 1 Human embryonic stem cells(hESCs)under HEF system and NB system exhibiteJ different embryonic bodies(EBs)morphologies(x40) 图1 HEF体系F和NB体系下hESCs所形成的拟胚体表 现m不同的形态特征(x40) 下hESCs来源的拟胚体中,不同成纤维细胞生长因子 2浓度对AFP的表达存在影响,在NB4中,AFP基因从 D1开始就出现了AFP的表达,随着培养时问的延长, ISsN 1673—8225 CN 21-1 539,R coDEN:zLKHAH 7515 WWW.CRTER.0rg AFP的表达强度有所增加,但是其表达强度不 ̄IHEF体 系下hESCs来源的拟胚体,而在NB40 ̄INBIO0中,虽 然从D1开始就可以检测到AFP的表达,但是随着培养时 间的延长,AFP的表达强度反而逐渐降低:GATA6基因 在HEF ̄INB体系一FhESCs来源的拟胚体中的表达模式 与Soxl 7基因类似,见图2。 NB4 1 2 3 4 5 6 NB40 NB1O0 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 === }---,‘・‘ ‘■銎j r—————————-1 I…一 ’l E===_-_ 一l————_——_一 【................ I.............................................__ 麈 NP,40 一 NB 0O ~ : : l lI I鼍皇量置 一F附 嘲嗍 刚 ∞ 椭 刚 1:D1:2:D4;3:D7:4:D10:5:D13:6:D1 7 1:D1:2:D4;3:D7;4:D1O:5:D13:6:D17 Figure 3 Expressions of multi—potential genes and three germ layer genes in embryonic bodies fr0m human embryonic stem cells(hESCs)transferred fr0m HEF system to NB svstem 图3 NB培养体系转回HEF体系hESCs来源的拟胚体 对多能性基因和三胚层分化蕊因表达 Figure 2 Expressions of multi-potential genes and three germ layer genes in embryonic bodies frOm human embryonic stem cells(hESCs)under HEF system and NB system 2.4 多能性基因Nanog和神经外胚层分化基因(Pax6 圈2 HEF和NB培养体系下hESCs来源的拟胚体对多 能性基因和三胚层分化基因表达 和Sox1)在HEF和NB体系间表现出可逆性表达变化 在多能性基因和分化基因的检测中,2体系表现出明显 变化的基因主要为Nanog、Pax6 ̄lSoxl基因,见图4。 2.3 NB培养体系下hESCs转回HEF体系后在拟胚体 分化中恢复分化能力 当在NB培养体系下长期培养的 hESCs转回 ̄IHEF体系后培养13代后,在拟胚体分化检 测中发现,虽然多能性基因仍然维持高水平的表达,但 是分化基因的表达有所恢复。 在外胚层分化基因中,Pax6 ̄lSoxl在NB4体系下 一一 在拟胚体分化中,HEF体系下hESCsX, ̄多能性基因 Nanog的表达呈现一个下降的趋势,而神经分化基因表 现一个逐渐上升的趋势。 在NB体系中,%11性基因Nanog的表达呈现出一个 逐渐卜升的表达趋势,神经分化基因没有检测到表达。 当hESCs由NB体系转回51JHEF体系后,多能性基 因Nanog的表达维持相对较低的水平,NB4体系下 转回的hESCs来源的拟胚体随着悬浮培养时间的延长 而逐渐增强,而NB40 ̄INB100体系下转回的hESCs来 源的拟胚体对于Pax6的表达早期维持极低水平表达,于 第13天才明显表达,Soxl的表达类 ̄Pax6基因的表达。 在中胚层分化基因中,Brachyury基因的表达在 NB4体系转回的hESCs来源的拟胚体中从第1天开始出 现第水平表达,随着悬浮培养时间的养成而逐渐增强, NB40 ̄INB100体系下转回的hESCs来源的拟胚体对 Brachyury的表达同样出现延迟。 对于内胚层分化基因,Soxl7、AFP ̄IG rA6基因 的表达模式类似,由转回前的低表达水平逐渐降甚至不 表达,到转会后的表达逐渐增高,Soxl7和GATA6在 NB40 ̄INB100转回后出现出表达延迟,到第13天才出 现表达,见图3。 7516 hESCs转回HEF体系后所形成的拟胚体XCNanog表现 出一个下降的趋势,神经分化基因Pax6 ̄lSoxl的表达 得到较完全或部分恢复,NB4体系转回后神经分化基因 的恢复较完全,其表达水平达 ̄4JHEF体系,而NB40 ̄I NB100体系恢复 完全,表达水平远低于HEF体系。 2.5 NB体系下hESCs表现出高hESCs分子标记纯度, 转回饲养细胞体系后降低hESCs在NB体系下表现出 高的SSEA-4阳性细胞纯度,SSEA_4阳性细胞纯度在 HEF、NB4、NB40和NB100体系下分 ̄t(81.5+5.46)%, (97.3+0.8)%,(95.5±2_5)%和(95.9±2.4)%,当hESCs在 NB体系培养70代后转回 ̄tHEF体系培养20代时,SSEA4 阳性细胞纯度分别为(89.2+1.9)%,(85.8+1.2)%, (87.9±0_7)%,见图5。 P0.Box 1200,Shenyang 110004 cn.zglckf,corn 罗树伟.等.不两培养体系司逆改变A类轾骀于缎匏的分纯倾向 鼠胚胎干细胞分离培养体系演变而来,是一种出现较早 的hESCs培养体系,与小鼠胚胎干细胞培养体系不同的 是加入的外源性的细胞因子不同,hESCs饲养细胞培养 体系加入的是FGF2,而小鼠胚胎干细胞培养体系加入 的是白血病抑制因子 J。 随着对hESCs临床应用要求的提高,无饲养细胞培 养体系相继建立,所有的这些培养体系都可以维持 hESCs处于未分化状态,不同的培养体系提供不同的培 养环境,而hESCs对体外培养环境具有一定适应 性 酬 在hESCs的实际培养过程中,hESCs可以分为 不同的亚群【 。 在本实验结果中,作者发现不同的培养体系(饲养细 胞培养体系HEF体系和化学限定性培养体系NB体系)可 以改变hESCs分化的倾向,当hESCs有饲养细胞转入到 NB体系中后,hESCs体外经拟胚体分化时受到, 主要表现在向外胚层细胞分化上,神经发育基因PaX6  ̄NSoxl表达抑制。当hESCs再有NB体系转回到饲养细 胞培养体系时,期受限的分化潜能得到可以的恢复,尤 其是在NB4培养体系下。与此同时,作者发现在拟胚体 基因表达中,Nanog的高表达与神经分化抑制,Nanog 的低表达或表达趋势F降与神经抑制恢复相关,作为多 能性基因的Nanog可以直接抑; ̄lJPax6基因的表达,抑制 向神经分化 ,Nanog的高表达可以抑制人类胚胎干 J,Nanog基因的表达在诱导分 细胞形成的拟胚体分 化倾向中起关键性的作用。在NB体系中,hESCs)J:II入 的FGF2浓度对hESCs体外分化倾向同样存在影响, hESCs在高FGF2浓度环境培养下,其向神经外胚层分 化受到明显的影响,分化受限恢复难度呈现FGF2浓度 相关,FGF2浓度越高分化潜能恢复越困难。hESCs中 SSEA-4阳性细胞与分化倾向发生一致性的波动,由 HEF体系下的较低比例到转入NB体系下的高比例,在 芑 旦 到转回HEF体系的较低比例,hESCs在不同培养体系下 的分化潜能与SSEA一4阳性比例高低存在~定的相关 5 8 性,hESCs诱导分化倾向和hESCs亚群( ̄llSSEA-31;H性 细胞亚群 ̄NTRA-1—60阳性细胞亚群)之间的关系需进一 步研究和阐明。hESCs由NB体系转入HEF体系,其分 篙 & c,) C力 化倾向没有得到完全的回复,同时在拟胚体分化中高表 HEF system NB system NB system transferred frOm 达多能性基因OcI4和Nanog,一个可能的原因是在转回  ̄IJHEF体系时,培养的代数较少,SSEA-4阳性细胞比 例下降不够充分,延长在HEF体系培养时间有可能完全 恢复hESCs分化倾向。从这个意义上来讲,不同的 hESCs培养体系具有各自特有的诱导分化倾向,不同培 养体系(饲养细胞培养体系和化学限定性培养体系)问可 以相_瓦转变,且与hESCs细胞亚群相关。将hESCs进行 HEF system Flow cytometry analysis of human embryonic stem cells(hESCs)under HEF system,NB system and NB system transferred from HEF system HEF体系下和NB体系下hESCs分了:标记SSEA-4 流』 分析 3讨论 诱导分化时,应该采取相应的培养体系,如向神经细胞 诱导分化时宜采用饲养细胞体系。 本实验结果为研究hESCs诱导分化倾向提供了新 7517 hESCs最初的培养体系为饲养细胞培养体系,由小 7 w—cR珊lorg 的思路。 零槌伟.等.不嗣培养体系司逆改变人类旺雅于细瞻的分{艺倾向 f241 Baker DE,Harrison NJ Maltby E.et aI.Adaptation to culture of human mbreyonic stm celels and oncogenesis in vivo.Nat Biotechno1.2007:25(2):207—215. f25】 Braam SR.Denning C.Matsa E。et a1.Feeder-free culture of 4参考文献 【11 Thomson JA。ltskovitz-EIdor J.Shapiro SS。et a1.Embryonic Stem CelI Lines Derived from Human Blastocysts.Science.1 998;282: 1145-1147. human embryonic stern cells in ondictioned medium for e忏icient genetic modiifcation.Nat Protoc.2008;3(9):143孓1443. f261 Harrison NJ,Barnes J,Jones M.et a1.CD30 expression reveals that culture adaptation of human embryonic stm celels.Stm eCells 2009;27(5):1057—1065. f271 BendalI SC,Stewart MH。Menendez Pl et a1.IGF and FGF cooperatively establish the regulatory stern celI niche of pluripotent 【2】 Kim SJ,Song CH,Sung HJ。et aI.Human Placenta Feeder Layers Support Undiferentiated Growth of Primate Embryonic terSr Cells f3】 Stem Cells Dev.2007;1 6(3):421-428. Yoo SJ.Yoon BS。KIm JM。et aI.Efficient culture system for human Embryonic Stem Cells using autologous human embryonic stem human cells in vitro.Nature.2007;448(7157):1O1 5_1021. 【28】 Boyer LA,Lee TI.Cole M et a1.Core transcriptional regulatory circuitry in human embryonic stem cells.Cel1.2005;1 22(6): 947—956. f4】cell-derived feeder cells. Exp MoI Med.2005;37(5):399-407. Lee JB.Song JM。Lee JE.Available human feeder cells for the maintenance of human mbreyonic stem cells.Reproduction. f29】 Bernstein BE,Mikkelsen TS.Xie X,el a1.A bivalent chromatin structure marks key developmentaI genes in mbreyonic stem cells. CelI.2006;125(2):315-326. f301 Yasuda SY Tsuneyoshj N。Sumi el aI.NANOG maintains self-renewaI of Dnmate ES cells in the absence of a feeder Iayer. Genes Cells.2006;11(9):111 5-1123. 【5】2004;1 28(6):727.735. Ludwig TE,Bergendahl V’Levenstein ME。et a1.Feeder. independent culture of human embryonic stem cells.Nat Methods. 【6】2006;3(8):637-646. Ludwig TE,Levenstein ME。Jones JM。et aI.Derivation of human mbryoniec stm ecells in defined conditions.Nat Biotech.2006;24 【7】 f2):185-187. Bendall SC,Stewart MH.Menendez et a1.IGF and FGF cooperatively establish the regulatory stem celI niche of pluripotent 来自本文课题的更多信息一 謇l盆 资助。 课题受国家自然科学基金(2006AA02A102) human cells in vitro.Nature 2007;448(71 571:1 01 5.1 021. 【8】 Xie CQ,Lin G.Luo KL,et a1.Newly expressed proteins of mouse embryonic ifbroblasts irradiated to be inactive.Biochem Biophys Res Commun.2004;315(3):581—588. “人类胚胎干细胞建系和向神经细胞及造血细胞诱导分化” f9】Levenstein ME,Ludwig TE,Xu RH.et a1.Basic FGF Support of Human Embryonic Stem CelI Self-RenewaI.Stera Cells.2006; 镒 晃 课题未涉及任何厂家及相关雇主或其他经济 组织直接或间接的经济或利益的赞助 梁髫 点实验的创新主要在于理论创新,得到了 24(3):568-574. f1 0】 Xu RH,Peck RM,Lj DS.Basic FGF and suppression of BMP signaling SUStain undiferentiated proliferation of human ES cells. Nat methods.2005;2(3):1 8孓1 9O. 【1 1】 Yao S,Chen S,Clark J,et a1.Long-term self-renewaI and directed diffelrentiation of human embryonic stera cells in chemically 国家自然科学基金项目的资助,在国内外首次比较了不同人 类胚胎干细胞培养体系对其诱导分化的影响,发现人类胚胎 干细胞在不同的培养体系下表现出不同的诱导分化倾向,该 种诱导分化倾向具有可逆性,与人类胚胎干细胞分子标记细 胞比例相关。 壤髫殍 “金 拦 :对于人类胚胎干细胞体外分 化实验,国际经典的方法是在体外形成拟胚体,然后检测 defined conditions.Proc Natl Acad Sci.2006;103f18):6907—6912. 【1 2】 Sato N.Meiher L,Skaltsounis L,et a1.maintenance of pluripotency in human and mouse embryonic stem cells through activation of Wnt signaling by a pharmacologicaI GSK.3-speciic ifnhibitor.Nat Med.2004;6:55-63. f1 3】 Xu CH.Inokuma MS,Denham J,et a1.Feeder—fre growth of undiferentiated human embryonic stm celels Nat BiotechoI 2001:19:971—974. f14】 Beettie GM.Lopez AD,Bucay N,et aI. Activin A maintains pluripotency of human embryonic stem cells in the absence of 多能行基因和三胚层分化基因的表达情况,以此说明人类 胚胎干细胞分化潜能。本实验对于人类胚胎干细胞分化倾 向的研究采用了扭胚体分化方式,比较和分析了多能性基 因和三胚层分化基因的相对表达 。 feeder Iayers,Stem Cells.2005;23(4):489—495. 【15】 James D,LevineAJ,Besser D,et aI.TGFB/activin/nodal signaling is necessary for the maintenance of pluripotency in human embryonic stm ecells.Development.2005;132(6):1273.1278. 【161 Ogawa K。Nishinakamura R。1wamatsu et a1.Synergistic action of Wnt and LIF ln maintaining pluripotency of mouse ES cells.・ Biochem Biophys Res Commun.2006;343(1 1:1 59—1 66. 【17】 Lu J,Hou R.Booth CJ.et a1.Defined culture conditions of human embryonic stm celels.Proc NatI Acad Sci.2006;1 03(1 5): 5688—5693. 或漂题功 鲔. 层:在课题设计中,主要存在的 不足是所比较培养体系为饲养细胞培养体系和无饲养细胞 培养体系,以及在无饲养细胞培养体系下成纤维细胞生长因 子2务件下对人类胚胎千细胞分化倾向的影响,没有对多 种饲养细胞体系和多种无饲养细胞体系进行横向比较。 撂 猫屎僧筌的 篮 实验结果说明,不同的人类胚胎 [181 Zhou J,Ou—Yang Q.Li J。et aI.Human feeder cells support establishment and definitive endoderm diferentiation of human embryonic stm ecells.Stem Cells Dev.2008;1 7(4):737—749. 【1 9]Lin Q Xie Ouyang Q。et a1.HLA-matching potentiaI f an osteablished human mbreyonic stm celel bank in China.CelI Stem CelI.2009;5(5):461—465. 【20】 Evans M,Kaufrnan M.Establishment jn the culture of pludpotential cells mouse mbreyos Nature.1981;292:154—156. 干细胞培养体系对其体外诱导分化具有不同的影响,如本实 验所采用的无饲养细胞培养体系下的人类胚胎干细胞向神 经外胚层的分化受到抑制.在诱导人类胚胎干细胞向神经细 胞分化时,不合适采用该无饲养细胞培养体系采培养胚胎干 细胞,而宜采用饲养细胞培养体系或其他培养体系,为人类 f21】 Martin GR.Isolation of a pluripotent cellJine from early mouse embryo cultured in medium conditioned by teratocarcinoma stem elcls.Proc NatI Acad Sci.1981;78(12):7634.7638. 【221 YangS,LinG TanYQ,el aI.Tumor progression of culture-adaptd human embreyonic stem cells during Jong・term 胚胎干细胞定向诱导分化提供新的线索。 culture.Genes Chromosomes Cancer.20O8:4(8):665—679. 【23】 Imreh M Gertow K,CedervalI J。et a1.In vitro culture conditions favoring selection of chromosomaI abnormalities in human ES cells.J CelI Biochem.2O06:99(2):508—516. 7518 P o.Box 1200,Shenyang 110004 cn.zglckf.com