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細(xì)胞研究范文第1篇

此前，為了研究未經(jīng)批準(zhǔn)的干細(xì)胞系，研究人員不得不建立獨(dú)立的、私人融資性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)室，然后還要經(jīng)過一系列繁瑣的會(huì)計(jì)程序，以確保聯(lián)邦撥款的每一分錢都不會(huì)用在干細(xì)胞研究中。但這樣的情況不會(huì)再繼續(xù)下去了。取消禁令“將給這一領(lǐng)域和其他領(lǐng)域的研究人員大開方便之門。”舊金山加利福尼亞大學(xué)的干細(xì)胞研究人員阿諾德 克里格斯汀作如上表示。

喬治?Q?戴利博士在波士頓兒童醫(yī)院研究兒童血液病，他說，他利用私人資金進(jìn)行研究，已獲得15條人類干細(xì)胞株，如今他首次可以向美國國立衛(wèi)生研究院(NIH)申請(qǐng)撥款來研究這些干細(xì)胞。

奧巴馬總統(tǒng)支持胚胎干細(xì)胞研究的時(shí)機(jī)正與世界干細(xì)胞研究取得重大進(jìn)展的背景不謀而合，日本生物學(xué)家山中伸彌在2007年發(fā)現(xiàn)，成體細(xì)胞能夠重新編程回到胚胎狀態(tài)，其容易程度令人驚訝。這項(xiàng)技術(shù)“有可能最終使得胚胎干細(xì)胞用于治療和診斷的技術(shù)變得相形見絀?！备杉?xì)胞用于治療的前景雖然還很遙遠(yuǎn)，但如果能用病人自己的身體細(xì)胞進(jìn)行治療，可避免免疫排斥問題。

美國一些國會(huì)議員和其他一些倡導(dǎo)與疾病作斗爭人士一直看好人類胚胎干細(xì)胞研究，認(rèn)為它是快速治愈一些頑固性疾病的可靠途徑。

但在私下里，許多研究人員的胚胎干細(xì)胞研究目標(biāo)定得還是比較實(shí)際，他們主要的興趣在于從一些特定疾病的患者那里獲得胚胎干細(xì)胞系，通過跟蹤觀察這些細(xì)胞在試管內(nèi)的生長情況了解疾病如何發(fā)展的基本知識(shí)。

盡管美國杰龍生物醫(yī)藥公司利用人體胚胎干細(xì)胞醫(yī)治脊髓損傷病人的試驗(yàn)已在今年1月獲得美國食品和藥物管理局(FDA)批準(zhǔn)，許多科學(xué)家還是認(rèn)為，把干細(xì)胞衍生的組織移植到患者體內(nèi)還有很長的路要走。胚胎干細(xì)胞有其自身缺陷，它們易產(chǎn)生腫瘤，從干細(xì)胞中分離出來的成體細(xì)胞有可能會(huì)受到患者自身免疫系統(tǒng)的排斥。此外，無論是什么樣的疾病過程造成了病人組織細(xì)胞的死亡，也同樣有可能殺死外來移植的細(xì)胞。所有這些問題也許都有可能得到解決，但至今為止還沒有一個(gè)得到解決。

克林頓總統(tǒng)曾過允許NI H給研究員提供資金研究人體胚胎干細(xì)胞的設(shè)想，但一直沒實(shí)行這項(xiàng)政策，直到2001年8月才開始有了這方面的研究，當(dāng)時(shí)的美國總統(tǒng)布什尋求以一種不同的方式同避國會(huì)對(duì)干細(xì)胞研究的限制，規(guī)定研究人員可以使用在此之前獲得的干細(xì)胞系進(jìn)行研究。

奧巴馬將克林頓當(dāng)年提議的政策付諸實(shí)行，但美舊國會(huì)的限制依然存在。研究人員仍然禁止使用聯(lián)邦資金來獲得新的人類胚胎干細(xì)胞系。不過，他們將被允許對(duì)私人投資實(shí)驗(yàn)室里培養(yǎng)出來的新的干細(xì)胞系進(jìn)行研究。

細(xì)胞研究范文第2篇

【摘要】腫瘤干細(xì)胞是在腫瘤中具有自我更新能力并能夠產(chǎn)生特異性腫瘤細(xì)胞的細(xì)胞。近年來,越來越多的學(xué)者認(rèn)為腫瘤干細(xì)胞的是惡性腫瘤復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移的根源。隨著研究的深入,腫瘤干細(xì)胞的靶向治療為惡性腫瘤的治療帶來了新的希望。本文對(duì)近年來腫瘤干細(xì)胞的研究現(xiàn)狀作以綜述。

【關(guān)鍵詞】腫瘤;腫瘤干細(xì)胞

惡性腫瘤是嚴(yán)重威脅人類健康的一類疾病,雖然現(xiàn)在腫瘤的診斷和治療水平已有了極大的提高,但腫瘤的復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移仍是導(dǎo)致腫瘤治療失敗及病人死亡的一個(gè)重要原因。因此,如何盡早地發(fā)現(xiàn)惡性腫瘤并預(yù)防其轉(zhuǎn)移已經(jīng)逐漸成為醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的一大熱點(diǎn)。許多研究表明腫瘤細(xì)胞在增值和分化等方面與干細(xì)胞有著極為相似的地方,在幾乎所有的腫瘤中都潛伏者極少量的腫瘤干細(xì)胞,而這些腫瘤干細(xì)胞很可能是導(dǎo)致腫瘤復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移的根源,因此研究腫瘤干細(xì)胞對(duì)未來腫瘤的診斷、治療將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。

1 腫瘤干細(xì)胞由來

腫瘤干細(xì)胞(cancer stem cell,CSC)是在腫瘤中具有自我更新能力并能夠產(chǎn)生特異性腫瘤細(xì)胞的細(xì)胞。40年前,Hamburger等[1]對(duì)來自肺癌、卵巢癌、神經(jīng)母細(xì)胞瘤的腫瘤細(xì)胞進(jìn)行體外培養(yǎng),發(fā)現(xiàn)僅有1/5 000~1/1 000的腫瘤細(xì)胞能形成克隆,這表明不是全部的腫瘤細(xì)胞可以形成腫瘤,而是僅有極少數(shù)腫瘤細(xì)胞才具有致瘤性。Dick等首次從人急性髓樣白血病中分離出白血病腫瘤干細(xì)胞,從而證實(shí)了腫瘤干細(xì)胞的存在。隨后研究者們相繼在乳腺癌、腦腫瘤及其他系統(tǒng)的腫瘤中找到了相似的腫瘤干細(xì)胞,為腫瘤干細(xì)胞學(xué)說添加了充分的證據(jù)。

2 研究現(xiàn)狀

2.1 造血系統(tǒng)腫瘤:

白血病是目前公認(rèn)的由腫瘤干細(xì)胞引起的造血系統(tǒng)疾病,也是目前研究比較深入的一類疾病。park等人發(fā)現(xiàn)在白血病大鼠中提取的白血病細(xì)胞中僅有不到1%的細(xì)胞能在體外形成克隆,而且在體內(nèi)形成克隆的也不過4%,這說明有少數(shù)白血病細(xì)胞能在體內(nèi)外增生。Blair等人對(duì)急性髓性白血病的研究表明,不同的白血病細(xì)胞亞群移植到嚴(yán)重聯(lián)合免疫缺陷病的裸鼠,其腫瘤細(xì)胞成瘤能力差異巨大,大部分的白血病細(xì)胞不能有效增殖,僅少數(shù)細(xì)胞有穩(wěn)定持續(xù)的形成腫瘤克隆的能力。這些細(xì)胞的表面標(biāo)志為[Thy-1-, CD34+, CD38-],約占白血病細(xì)胞總數(shù)的0.2%-1%,而造血干細(xì)胞為[Thy-1+, CD34+, CD38-],兩者非常相似。所以,白血病干細(xì)胞可能來源于Thy-1-的祖細(xì)胞,或者是喪失了Thy-1+表達(dá)能力的干細(xì)胞[2]。

2.2 腦部腫瘤:

2003年Singh等[3]從多種腦腫瘤中分離出腫瘤源性細(xì)胞。這些細(xì)胞具有神經(jīng)干細(xì)胞分子標(biāo)志CD133和巢蛋白,在體外培養(yǎng)可分化形成細(xì)胞表型與原位腫瘤類型相同的腫瘤細(xì)胞。2004年Galli等[4]將這類細(xì)胞注射入小鼠顱內(nèi),在活體內(nèi)產(chǎn)生了與原腫瘤類似的腫瘤,從體內(nèi)研究進(jìn)一步證實(shí)了腦腫瘤干細(xì)胞的存在。

2.3 乳腺腫瘤:

2003年,AI-Hajj等[5]從人的乳腺組織中分離出預(yù)期的乳腺癌起始細(xì)胞(Breast Cancer-Inition Cell, BrCa-IC)。他們從乳腺癌的組織或胸水轉(zhuǎn)移癌細(xì)胞中,根據(jù)細(xì)胞表面特異性的標(biāo)志分離純化出乳腺癌干細(xì)胞。這種細(xì)胞以in-ESA+CD44+CD24-/low為特異性細(xì)胞表面標(biāo)志,雖然只占小鼠移植乳腺癌的2%,但其致瘤能力比未分類細(xì)胞大50倍,即只需200個(gè)此種細(xì)胞便可在小鼠乳腺中形成腫瘤。AI-Hajj等在接下來的實(shí)驗(yàn)中用Lin-ESA+CD44+CD24-/low細(xì)胞免疫小鼠,發(fā)現(xiàn)新形成的腫瘤與原來腫瘤的表型異質(zhì)性相似,而且也僅Lin-ESA+CD44+CD24-/low細(xì)胞具有致瘤源性;與之相對(duì)的是,即使移植數(shù)千個(gè)其他表型的癌細(xì)胞,也不能形成移植腫瘤灶,這便充分證明了在NOD/SCID小鼠所形成的腫瘤灶內(nèi)既包括這群腫瘤源性細(xì)胞,又包括其他表型的腫瘤細(xì)胞。

2.4 胰腺癌:

胰腺癌細(xì)胞表面分子CD44、CD24和ESA的表達(dá)也存在異質(zhì)性。Li等[6]研究發(fā)現(xiàn),從患者原發(fā)性腫瘤中分離出的胰腺癌細(xì)胞通過三種表面標(biāo)志分子CD44、CD24及ESA進(jìn)行分選后,接種至NOD/SCID小鼠中觀察其成瘤性。結(jié)果顯示,未經(jīng)過流式分選的細(xì)胞在102~104個(gè)細(xì)胞范圍內(nèi),接種后連續(xù)觀察16周均無明顯的腫瘤形成。而經(jīng)過CD44、CD24和ESA分選后的細(xì)胞致瘤性明顯增強(qiáng),其中CD44+CD24+ESA+的胰腺癌細(xì)胞雖然所占的比例很少(占0.2%~0.8%),但致瘤性最強(qiáng),只需100個(gè)即可在NOD/SCID小鼠中形成腫瘤,并且在小鼠體內(nèi)連續(xù)傳代的腫瘤中,這群細(xì)胞的比例不發(fā)生改變。不僅如此,CD44+CD24+ESA+胰腺癌細(xì)胞作為胰腺癌干細(xì)胞的這一特征在組織學(xué)中也得到證實(shí)。CD44+CD24+ESA+胰腺癌細(xì)胞形成的移植瘤與患者的原發(fā)性腫瘤相比不僅病理表現(xiàn)十分類似,而且胰腺癌分子標(biāo)志物的表達(dá)類型也非常相近。這些均說明CD44+CD24+ESA+胰腺癌細(xì)胞具有自我更新和多向分化等干細(xì)胞特征。

此外,在肺癌、肝癌及前列腺癌中也已進(jìn)行了腫瘤干細(xì)胞的研究,更進(jìn)一步證實(shí)腫瘤干細(xì)胞是腫瘤發(fā)生的根源。

3 展望

腫瘤干細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)為腫瘤的生長和轉(zhuǎn)移提供了一種新的理論解釋,也為腫瘤治療開辟了一條新的思路。雖然目前針對(duì)腫瘤干細(xì)胞的研究取得了一些進(jìn)展,有若干的證據(jù)證明了腫瘤干細(xì)胞的存在及意義,但腫瘤干細(xì)胞領(lǐng)域中還有許多問題有待探索。例如正常細(xì)胞是如何轉(zhuǎn)變?yōu)槟[瘤干細(xì)胞的;各種組織的腫瘤干細(xì)胞是否來源于同一種源細(xì)胞等等。雖然腫瘤干細(xì)胞的研究剛剛起步,但是腫瘤干細(xì)胞理論確實(shí)為腫瘤疾病的攻克及預(yù)防提供了可能和希望,相信隨著腫瘤干細(xì)胞研究的進(jìn)一步深入,必將引發(fā)新一輪臨床腫瘤治式及腫瘤靶向用藥研發(fā)的變革,人類戰(zhàn)勝腫瘤疾病的時(shí)刻在不遠(yuǎn)的將來定會(huì)實(shí)現(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

[1] Pierce GB.Teratocarcinoma:model for a developmental concept of cancer[J].Curr Top Dev Biol,1967,2(2):223-246

[2] Shizuru JA,NegrinRS,Weissman IL.Hematopoietic stem and progenitor cells: clinical and preclinical regeneration of the hematolymphoid system[J].Annu RevMed, 2005, 56: 509-538

細(xì)胞研究范文第3篇

【關(guān)鍵詞】 干細(xì)胞；生物學(xué)特性；可塑性；分離培養(yǎng)；應(yīng)用

Advances in study of stem cells

【Abstract】 Stem cells are non-specialized cells which have the ability of self-renewal and multiple differentiation potential. The application of stem cells has nearly involved in all the research field on life sciences and biomedicine in recent years. This article summarizes the biological characteristic of stem cells， and reviews the latest progress in the study on stem cell’s plasticity， isolation， culture in vitro， and its extensive application in basic research and clinical application. The prospects of stem cells are also discussed.

【Key words】 stem cells; biological characteristic; plasticity; isolation; culture in vitro; application

干細(xì)胞（stem cells）是一類具有自我更新、高度增殖和多向分化潛能的細(xì)胞群體，即這些細(xì)胞可以通過細(xì)胞分裂維持自身細(xì)胞群的大小，同時(shí)又可以進(jìn)一步分化成為各種不同的組織細(xì)胞，從而醫(yī)學(xué)界稱之為“萬用細(xì)胞”。1981年英國的Evans和Kaufman用延緩著床的胚泡首次成功地分離了小鼠胚胎干細(xì)胞，從而在全球掀起了有關(guān)干細(xì)胞的研究熱潮。1997年2月英國蘇格蘭羅斯林研究所威爾穆特博士等成功克隆出“多利”綿羊，1998年11月，美國Thomson［1］和Gearhart［2］分別用不同的方法獲得人胚胎干細(xì)胞及胚胎生殖細(xì)胞，此后，干細(xì)胞的研究便進(jìn)入了一個(gè)全新的時(shí)代。1999年，有關(guān)干細(xì)胞的研究被Science評(píng)為1999年度十大科學(xué)進(jìn)展之首。2000年12月干細(xì)胞研究再次被《科學(xué)》雜志評(píng)為該年度世界十大科學(xué)成就之一。本文就近幾年來干細(xì)胞的研究進(jìn)展綜述如下。

1 干細(xì)胞的生物學(xué)特性

根據(jù)干細(xì)胞的發(fā)育階段，可將其分為胚胎干細(xì)胞（Embryonic Stem Cell，ES）和成體干細(xì)胞（Adult Stem Cell，AS）。胚胎干細(xì)胞即具有分化為機(jī)體任何一種組織器官潛能的細(xì)胞，包括胚胎干細(xì)胞、胚胎生殖細(xì)胞（Embryonic Germ Cell，EG）。成體干細(xì)胞即具有自我更新能力，但通常只能分化為相應(yīng)組織器官組成的“專業(yè)”細(xì)胞，它是存在于成熟個(gè)體各種組織器官中的干細(xì)胞，包括神經(jīng)干細(xì)胞（Neural Stem Ce11，NSC）、血液干細(xì)胞（Hematopoietic Stem Cell，HSC）、骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞（Mesenchymal Stem Cell，MSC）、表皮干細(xì)胞（EPidexmis Stem Cell）、肝干細(xì)胞（Hepatic Stem Cell）等。

1.1 胚胎干細(xì)胞的生物學(xué)特性 　 胚胎干細(xì)胞最早是直接從小鼠早期胚胎分離建系的，它們具有其自身的生物學(xué)特性。與其他細(xì)胞系相比較， 胚胎干細(xì)胞的特點(diǎn)在于:（1）具有不斷增殖分化的能力，所以，在體外培養(yǎng)條件下可以建立穩(wěn)定的干細(xì)胞系，并保持高度未分化狀態(tài)和發(fā)育潛能性。1999年Soiter等［3］利用這個(gè)特性將ES/EBs及其分化細(xì)胞作為有關(guān)藥物的針對(duì)篩選系統(tǒng)，進(jìn)行藥物毒性檢測實(shí)驗(yàn)。（2）具有高度的發(fā)育潛能和分化潛能。體內(nèi)外可分化出外、中、內(nèi)三個(gè)胚層的分化細(xì)胞，可以誘導(dǎo)分化為成體細(xì)胞內(nèi)各種類型的組織細(xì)胞。胚胎干細(xì)胞含有正常二倍染色體，具有種系傳遞功能，能廣泛參與宿主胚胎各組織器官的生長發(fā)育，并形成包括生殖系在內(nèi)的合體后代生殖細(xì)胞。1995年P(guān)acacio等［4］利用骨髓基質(zhì)細(xì)胞或其培養(yǎng)液，將胚胎干細(xì)胞在體外誘導(dǎo)分化為造血干細(xì)胞。1997年Baker等［5］在缺乏新霉素(geneticin，g418)的條件下，將Rosaβ-geo基因轉(zhuǎn)染胚胎干細(xì)胞后能在體外誘導(dǎo)分化為軟骨細(xì)胞。同年Deni等報(bào)告將胚胎干細(xì)胞通過懸滴培養(yǎng)可分化出脂肪細(xì)胞。（3）能進(jìn)行體外培養(yǎng)擴(kuò)增，還可以對(duì)其進(jìn)行遺傳操作選擇， 如導(dǎo)入異源基因、報(bào)告基因或標(biāo)志基因，誘導(dǎo)某個(gè)基因突變等。擴(kuò)增、遺傳操作及凍存均不喪失其多能性。凍存的細(xì)胞可在需要時(shí)隨時(shí)解凍，繼續(xù)培養(yǎng)不失其原有特性。

1.2 成體干細(xì)胞的生物學(xué)特征

干細(xì)胞在分化為特化細(xì)胞之前常產(chǎn)生一種或幾種祖細(xì)胞，然后由祖細(xì)胞分化產(chǎn)生特化細(xì)胞。與胚胎干細(xì)胞相比較，成體干細(xì)胞有以下幾個(gè)特點(diǎn)：(1)成體干細(xì)胞體積小，細(xì)胞器稀少，RNA含量較低，在增殖過程中處于相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)，在組織結(jié)構(gòu)中位置相對(duì)固定。(2)成體干細(xì)胞數(shù)量很少，其基本功能是參與組織更新，創(chuàng)傷修復(fù)及維持機(jī)體內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定。研究結(jié)果表明，即使在含量豐富的骨髓中，每10，000～15，000個(gè)骨髓細(xì)胞中只有一個(gè)造血干細(xì)胞［6］，人和動(dòng)物皮膚中的干細(xì)胞含量僅為7%～8％［7］。Reynolds等［8］實(shí)驗(yàn)證明成體哺乳動(dòng)物腦內(nèi)的神經(jīng)干細(xì)胞數(shù)量極少，僅占室下帶區(qū)中相對(duì)靜止細(xì)胞數(shù)的0.1%～1%。(3)成體干細(xì)胞常處于一個(gè)有干細(xì)胞細(xì)胞基質(zhì)，對(duì)干細(xì)胞的增殖和分化起調(diào)控作用的各種信號(hào)分子的特定微環(huán)境或稱生物位（nich）中，干細(xì)胞是自我復(fù)制還是分化為功能細(xì)胞取決于所在的微環(huán)境和自身的功能狀態(tài)。(4)成體干細(xì)胞沒有確定的來源。有科學(xué)家推測，成體干細(xì)胞是胚胎發(fā)育過程中保存下來的未分化的細(xì)胞［6］，這揭示成體干細(xì)胞與胚胎干細(xì)胞可能會(huì)有更多的相似性與同源性。

2 干細(xì)胞的可塑性

干細(xì)胞的可塑性主要是指成體干細(xì)胞的可塑性。人們把成體干細(xì)胞具有分化為其他類型組織細(xì)胞的能力的這種現(xiàn)象稱為干細(xì)胞的可塑性（plasticity）［9］，橫向分化（transdifferentiation）［10］或轉(zhuǎn)決定（transdetermination）［11］。

1995年，Pereira等［12］證明，小鼠骨髓細(xì)胞在體外培養(yǎng)后具有向骨、軟骨和肺基質(zhì)轉(zhuǎn)化的能力。1999年，Bjornson等［13］將胚胎和成年小鼠神經(jīng)干細(xì)胞，以及在體外克隆的神經(jīng)干細(xì)胞移植給亞致死劑量照射的小鼠，結(jié)果證明神經(jīng)干細(xì)胞可轉(zhuǎn)化為造血細(xì)胞。同年Jackson等［14］用 Hoechst333422-lowSP純化的小鼠造血干細(xì)胞進(jìn)一步證明它可遷移到肌肉損傷部位，在參與肌肉再生的同時(shí)也參與血管的再生。2002年Vescovi 等［15］報(bào)道神經(jīng)干細(xì)胞除有向神經(jīng)元、星形細(xì)胞與少突膠質(zhì)細(xì)胞分化能力以外，還可分化為造血細(xì)胞譜系。

肝干細(xì)胞也是干細(xì)胞可塑性的主要可靠證據(jù)之一。2000年Alison等［16］和Lagasse等［17］分別報(bào)道HSC可在體內(nèi)分化成肝細(xì)胞。2001年Shen等［18］在骨髓移植的試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，肝臟干細(xì)胞能表達(dá)供體造血細(xì)胞的遺傳標(biāo)志。

這一系列的證據(jù)表明干細(xì)胞存在可塑性。然而，近幾年來，部分研究學(xué)者對(duì)干細(xì)胞的可塑性提出了不同的看法:(1)細(xì)胞自發(fā)融合導(dǎo)致“可塑性”。英國科學(xué)家2002年，Ying等［19］的研究結(jié)果表明， 胚胎干細(xì)胞在體外與神經(jīng)或HSC共同培養(yǎng)時(shí)，能自發(fā)地發(fā)生神經(jīng)或HSC與胚胎干細(xì)胞之間的融合，誘導(dǎo)NSC或HSC“橫向分化”為胚胎樣干細(xì)胞，然后展現(xiàn)出胚胎干細(xì)胞的表型特征與相應(yīng)功能。同年美國科學(xué)家Terada等［20］用充分的證據(jù)證明，骨髓細(xì)胞的多向分化是因?yàn)榕c胚胎干細(xì)胞融合所致，而不是骨髓細(xì)胞直接橫向分化的結(jié)果。這兩者的研究結(jié)果都表明，是由于發(fā)生了細(xì)胞融合，使所謂的成年組織干細(xì)胞具有了“可塑性”潛能。(2)成體干細(xì)胞的橫向分化是成體組織中余存的胚胎原始干細(xì)胞所致。2002年Jiang等［21］的研究結(jié)果證實(shí)，在成體組織中余存著一種數(shù)量稀少的胚胎樣原始干細(xì)胞，表達(dá)胚胎干細(xì)胞的標(biāo)志如Oct-4、Rex-1及SSEA-1，體外培養(yǎng)條件也類似于胚胎干細(xì)胞，所謂的成體組織干細(xì)胞的“可塑性”很可能是這些細(xì)胞所為。(3)2002年，在Science和Nature上連續(xù)刊發(fā)的幾篇文章指出，成體干細(xì)胞可塑性可能是實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)不嚴(yán)謹(jǐn)，判斷錯(cuò)誤所致，認(rèn)為所謂的成體干細(xì)胞可塑性缺乏科學(xué)依據(jù)。

3 干細(xì)胞的分離培養(yǎng)

由于干細(xì)胞的數(shù)目很少，因此需要在體外對(duì)干細(xì)胞進(jìn)行非分化性增殖。干細(xì)胞的分離培養(yǎng)的理論基礎(chǔ)是其生物學(xué)特征，包括形態(tài)和結(jié)構(gòu)特征及其生物學(xué)表型。

干細(xì)胞的分離培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)主要是建立在老鼠的實(shí)驗(yàn)上，早在二十世紀(jì)七八十年代就已從小鼠中分離出胚胎干細(xì)胞并在體外進(jìn)行培養(yǎng)成功。近年來，國內(nèi)在這方面的研究也取得了一定的進(jìn)展，主要是在神經(jīng)干細(xì)胞等成體干細(xì)胞的研究上。2002年陳雷等［22］應(yīng)用無血清培養(yǎng)技術(shù)從胎鼠脊髓分離到的神經(jīng)系統(tǒng)的干細(xì)胞具有不斷分裂增殖的能力， 可被神經(jīng)干細(xì)胞特異性抗體所標(biāo)記， 并在血清條件下分裂為神經(jīng)系統(tǒng)多種細(xì)胞。2004年馮玉萍等［23］用胰酶消化加機(jī)械吹打分離大鼠大腦皮質(zhì)及皮質(zhì)下組織，之后用懸浮培養(yǎng)法、有限稀釋法獲得來源于同一細(xì)胞的亞細(xì)胞系克隆; 2005年肖美玲等［24］用同樣的方法分離新生昆明種小鼠(出生24 h 內(nèi)) 的大腦組織，利用無血清培養(yǎng)基懸浮培養(yǎng)細(xì)胞，獲得具有自我增殖能力的細(xì)胞克隆，兩者經(jīng)用免疫細(xì)胞化學(xué)法鑒定為神經(jīng)干細(xì)胞。

雖然老鼠的干細(xì)胞體外培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)已經(jīng)取得了可喜的進(jìn)展，但人的干細(xì)胞的體外培養(yǎng)直到1995年，Thomson等從恒河猴的囊胚中分離，建立了第一個(gè)靈長類動(dòng)物的胚胎干細(xì)胞株后，才獲得成功并得到迅速的發(fā)展。1998年，Thomson［1］和Gearhart［2］分別用胚胎干細(xì)胞和胚胎生殖細(xì)胞建立了人的胚胎干細(xì)胞系，在體細(xì)胞與生殖細(xì)胞間架起了橋梁，為研究胚胎干細(xì)胞的發(fā)育，在體外培養(yǎng)人體細(xì)胞和組織，利用ES細(xì)胞治療疾病提供了廣闊的發(fā)展前景。在報(bào)道分離了人的胚胎干細(xì)胞這一重大成果后不久，美國Advance Cell Technology (ACT， Worcester， M)的研究者宣稱，他們通過使人的皮膚細(xì)胞和牛的卵細(xì)胞雜交，培育出了人的胚胎干細(xì)胞。所用的方法與克隆實(shí)驗(yàn)中采用的方法相似，基本上是對(duì)人的細(xì)胞重新編程并使其回到它最初的原始狀態(tài)。該發(fā)現(xiàn)可能導(dǎo)致許多新方法的產(chǎn)生，如通過移植和細(xì)胞治療來醫(yī)治疾病。2002年李巍等［25］采用無血清培養(yǎng)技術(shù)， 成功地分離培養(yǎng)了人胚胎大腦皮層神經(jīng)干細(xì)胞，且能被誘導(dǎo)分化成神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞。經(jīng)傳12代后仍具干細(xì)胞特性。2004年王共先等［26］以器官捐獻(xiàn)者的正常前列腺為研究對(duì)象，利用免疫磁珠細(xì)胞成功從前列腺基底細(xì)胞中分離前列腺干細(xì)胞。同年汪泱等［27］和羅樹偉等［28］均成功分離培養(yǎng)了人胚腦神經(jīng)干細(xì)胞，并進(jìn)行進(jìn)一步的檢測和研究。

4 干細(xì)胞的應(yīng)用

胚胎干細(xì)胞是細(xì)胞的源頭，具有多能或全能性，并能夠無限分化，能夠制造機(jī)體需要的全部細(xì)胞，因此在醫(yī)學(xué)和生物學(xué)上具有巨大潛力，應(yīng)用前景廣闊。但它存在著移植免疫排斥的限制和倫理學(xué)方面的困擾， 而成體干細(xì)胞只能在體外有限擴(kuò)增，多系分化效力低，通過體外的擴(kuò)增培養(yǎng)雖能夠提高轉(zhuǎn)化效率， 然而體外轉(zhuǎn)化是否會(huì)引起干細(xì)胞遺傳特性的改變尚不清楚。 但這類干細(xì)胞存在于宿主體內(nèi)，可直接從患者自身獲得，故無移植免疫排斥的限制也無倫理學(xué)方面的困擾，因此胚胎干細(xì)胞和成體干細(xì)胞的研究對(duì)生命科學(xué)領(lǐng)域而言，都具有極重要的意義。

4.1 為發(fā)育生物學(xué)研究提供良好的體外模型系統(tǒng)哺乳動(dòng)物胚胎體積較小，而且在子宮內(nèi)進(jìn)行發(fā)育，因此很難在動(dòng)物體內(nèi)連續(xù)動(dòng)態(tài)地研究其早期胚胎發(fā)育、細(xì)胞組織分化及基因表達(dá)調(diào)控， 而來源于胚胎的胚胎干細(xì)胞具有發(fā)育全能性、可操作性及無限擴(kuò)增的特性，因此胚胎干細(xì)胞提供了在細(xì)胞和分子水平上研究個(gè)體發(fā)育過程中極早期事件的良好材料和方法。隨著分子生物學(xué)的發(fā)展，通過比較胚胎干細(xì)胞不同發(fā)育階段的干細(xì)胞和分化細(xì)胞的基因轉(zhuǎn)錄和表達(dá)，可確定胚胎發(fā)育及細(xì)胞分化的分子機(jī)制、發(fā)現(xiàn)新基因。結(jié)合基因打靶技術(shù)，可發(fā)現(xiàn)不同基因在生命活動(dòng)中的功能等。

4.2 在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用理論上講，干細(xì)胞可以用于臨床細(xì)胞移植治療各種疾病和構(gòu)建人工組織或器官，其最適合的疾病主要是組織壞死性疾病如缺血引起的心肌壞死、腫瘤，退行性病變?nèi)缗两鹕C合征，自體免疫性疾病如胰島素依賴型糖尿病等。應(yīng)用干細(xì)胞治療疾病較傳統(tǒng)方法具有很多優(yōu)點(diǎn)：低毒性或無毒性，一次藥有效；不需要完全了解疾病發(fā)病的確切機(jī)理；不存在傳播疾病的風(fēng)險(xiǎn)：還可能應(yīng)用自身干細(xì)胞移植，避免產(chǎn)生免疫排斥反應(yīng)。

1999年Horwitz等［29］用骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞（BMSC）治療遺傳性骨缺陷病，并取得了一定效果。2004年9月，意大利一名5歲、患有地中海貧血癥的男孩盧卡，科學(xué)家通過從其弟弟的胎盤血中提取干細(xì)胞移植到盧卡身上，使其戰(zhàn)勝病魔，完全治愈。

4.3 生產(chǎn)克隆動(dòng)物的高效材料胚胎干細(xì)胞是動(dòng)物克隆的優(yōu)良核供體。胚胎干細(xì)胞可以無限傳代和增殖而不失去其基因型和表現(xiàn)型，以其作為核供體進(jìn)行核移植后在短期內(nèi)可獲得大量基因型和表現(xiàn)型完全相同的個(gè)體。胚胎干細(xì)胞與胚胎嵌合生產(chǎn)克隆動(dòng)物可解決哺乳動(dòng)物遠(yuǎn)緣雜交的困難問題。另外，由于體細(xì)胞克隆動(dòng)物存在成功率低、早衰、易缺陷易突變等問題，且多是致命的，使胚胎干細(xì)胞的克隆研究仍十分重要。1999年Wakayaama等［30］用長期傳代的小鼠胚胎干細(xì)胞克隆出31只小鼠，14只存活，存活率比體細(xì)胞克隆高。

4.4 高效新型藥物的發(fā)現(xiàn)、篩選及動(dòng)物和人類疾病的模型胚胎干細(xì)胞提供了新藥物的藥理藥效、毒理及藥物代謝等研究的細(xì)胞水平的研究手段，利用胚胎干細(xì)胞體外分化的細(xì)胞組織檢驗(yàn)篩選新藥，可大大減少藥物實(shí)驗(yàn)所需實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的數(shù)量及其人群數(shù)量，胚胎干細(xì)胞還可用來研究動(dòng)物和人類疾病的發(fā)生機(jī)制和發(fā)展過程以便找到有效和持久的治療方法。

4.5 生產(chǎn)轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的高效載體

利用胚胎干細(xì)胞作載體使外源基因的整合篩選等工作能在細(xì)胞水平上進(jìn)行，使操作簡便可靠。

5 問題與展望

近年來，隨著生物細(xì)胞實(shí)驗(yàn)技術(shù)及分子生物學(xué)的發(fā)展，干細(xì)胞研究領(lǐng)域取得了突破性進(jìn)展，某些方面已有初步的臨床應(yīng)用。但是目前干細(xì)胞的研究尚處于初期階段，許多理論問題亟待解決：

（1）干細(xì)胞的許多機(jī)制還沒完全清楚，比如在干細(xì)胞可塑性機(jī)理的研究上還存在著分歧。如何使干細(xì)胞在體外大量擴(kuò)增，并誘導(dǎo)其分化是干細(xì)胞在醫(yī)學(xué)臨床上應(yīng)用的關(guān)鍵。

（2）干細(xì)胞如何到達(dá)不同的靶目標(biāo)，并分化為正確的細(xì)胞類型及正確的細(xì)胞數(shù)量、比例以及在正確的位置與正確的靶組織建立正確的聯(lián)系而無任何錯(cuò)誤連接等。

（3）干細(xì)胞移植的安全性問題:胚胎干細(xì)胞移植時(shí)會(huì)發(fā)生不適宜的分化，產(chǎn)生免疫排斥作用，但成體干細(xì)胞則沒有這個(gè)問題，其主要的機(jī)理還沒完全明白，因此干細(xì)胞在臨床應(yīng)用前需要進(jìn)行全面的評(píng)估。

相信隨著細(xì)胞分子生物學(xué)技術(shù)的應(yīng)用，不久的將來干細(xì)胞許多相關(guān)機(jī)制將被逐漸闡明， 人類將有可能人為地控制影響干細(xì)胞分化的各項(xiàng)因素， 但我們也應(yīng)該清楚的認(rèn)識(shí)到， 仍有許多懸而未決的問題，干細(xì)胞的臨床應(yīng)用還有很長的路要走。干細(xì)胞用于治療許多疑難癥狀在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)已經(jīng)取得了可喜的成就，如果經(jīng)人體臨床試驗(yàn)成功，其潛在的效益將溢現(xiàn)出來，造福人類。

目前，我國在干細(xì)胞研究上相對(duì)落后，國家已經(jīng)重視干細(xì)胞的研究，將干細(xì)胞的研究列入973項(xiàng)目，并成立了干細(xì)胞研究所，加強(qiáng)干細(xì)胞的基礎(chǔ)知識(shí)與臨床應(yīng)用方面的研究，這將使我國在此領(lǐng)域的理論和實(shí)踐應(yīng)用上得到更大的發(fā)展，在世界上占有一席之地。

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25 李巍，蔡文琴，吳康，等.人胚胎大腦皮層神經(jīng)干細(xì)胞的分離培養(yǎng).解剖學(xué)報(bào)，2002，33(3):241-244.

26 王共先，傅斌，汪泱，等.人前列腺干細(xì)胞的分離培養(yǎng).江西醫(yī)學(xué)院學(xué)報(bào)，2004，44(1):1-4.

27 汪泱，鄧志鋒，賴賢良，等.人腦神經(jīng)干細(xì)胞的分離培養(yǎng)及鑒定的研究.江西醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)，2004，22(1): 11-12.

28 羅樹偉，謝常青，盧光.人胚神經(jīng)干細(xì)胞的分離培養(yǎng)和鑒定.中南大學(xué)學(xué)報(bào)(醫(yī)學(xué)版)，2004，29(2):129-131.

細(xì)胞研究范文第4篇

關(guān)鍵詞 細(xì)胞因子 T細(xì)胞 牙齦卟啉菌 牙周疾病

材料和方法

選取7例成人牙周炎患者，指標(biāo)：至少4個(gè)位點(diǎn)上牙周袋>5mm，骨吸收>6mm，年齡47±3.35歲；10例健康或牙周僅有輕度炎癥者，炎癥位點(diǎn)不超過4個(gè)，骨吸收

牙齦卟啉菌(Pg)［1］及Pg血清學(xué)檢測；牙周探針深入牙周袋或齦溝內(nèi)，取出后放入1mlPBS中，Elisa法進(jìn)行Pg及Pg血清學(xué)檢測。

Pg培養(yǎng)：Pg ATCC33277，常規(guī)培養(yǎng)，提取其外膜物質(zhì)，顯微鏡下觀察菌體。

T細(xì)胞系的制備：每例個(gè)體抽取5ml外周血，高密離心法獲取單個(gè)核細(xì)胞，37℃孵化14天，加入Pg抗體1周后，PBS洗細(xì)胞，靜置1周；加入IL-2，28天后Pg陽性T細(xì)胞系制備完成。

流式細(xì)胞儀檢測：PBS加0.1%鹽酸緩沖液沖洗T細(xì)胞以獲取其外膜物質(zhì)，加入鼠抗人CD4或CD8抗體，4℃孵化30分鐘，分別加入IL-4，IFN-γ、IL-10抗體，選流式細(xì)胞儀檢測。進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。

結(jié) 果

成人牙周炎、健康組兩組間CD4+、CD8+T細(xì)胞中IFN-γ與IL-4比值、IFN-γ與IL-10比值無顯著差異。

兩組間CD4+，CD8+T細(xì)胞IFN-7表達(dá)量高于IL-4、IL-10表達(dá)量。健康個(gè)體B的CD4+ T細(xì)胞中IL-4、IL-10表達(dá)高于IFN-γ；個(gè)體C的IL-10表達(dá)高于IFN-γ；CD8+T細(xì)胞中F、G個(gè)體IL-4或IL-10表達(dá)高于IFN-γ；成人牙周炎個(gè)體CD4+T細(xì)胞中，F(xiàn)、G個(gè)體IL-4表達(dá)高于IL-10，IL-10高于IFN-γ。其余個(gè)體均為IFN-γ表達(dá)量最高，成人牙周炎個(gè)體CD4+T細(xì)胞中，I、H、O、P、Q5例個(gè)體中IL-4和（或）IL-10表達(dá)高于或近似于IFN-γ；CD8+T細(xì)胞中，I、H、O、P、q、K6例個(gè)體中IL-4和（或）1L-10高于IFN-γ表達(dá)。

討 論

健康牙齦組織中T細(xì)胞記憶細(xì)胞不表達(dá)IL-4，成人牙周炎牙齦位點(diǎn)用Pg抗體刺激后表達(dá)高IL-4。這些研究結(jié)果表明，牙周疾病中IL-4的高表達(dá)可能打破了其他細(xì)胞因子間的平衡。

實(shí)驗(yàn)證明，在牙周疾病中牙齦組織中IFN-γ表達(dá)顯著，本實(shí)驗(yàn)中CD4+、CD8+T細(xì)胞系中IFN-γ表達(dá)量均高于IL-4、IL-10。根據(jù)以上數(shù)據(jù)推測，在牙周疾病過程中，牙齦牙周組織的破壞可能經(jīng)由IFN-γ產(chǎn)生以及巨噬細(xì)胞等的潛在刺激引起［2］。Stein等已證實(shí)，成人牙周炎患者牙齦組織中IL-10表達(dá)量遠(yuǎn)高于非炎性牙齦組織。同時(shí)IL-l0抗原可誘導(dǎo)膠原纖維減少［3］。

本研究結(jié)果表明，研究健康者和成人牙周炎患者間，牙周組織中牙齦卟啉菌陽性個(gè)體T細(xì)胞系中白細(xì)胞介素-4、白細(xì)胞介素-10及γ-干擾素表達(dá)無顯著差異，但部分個(gè)體γ-干擾素表達(dá)高于其他兩種細(xì)胞因子的表達(dá)，證實(shí)牙齦卟啉菌陽性個(gè)體易患牙周疾病者，γ-干擾素表達(dá)增高。

參考文獻(xiàn)

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細(xì)胞研究范文第5篇

【關(guān)鍵詞】間充質(zhì)干細(xì)胞;心肌細(xì)胞;細(xì)胞替代治療

Research advances of mesenchymal stem cells induced into cardiomyocyets

JIANG Jing,LI De-hua.Department of Anatomy,Liao Ning Medical College,Jin Zhou Liao Ning 121001,China

【Abstract】 Ischemic heart disease such as myocardial infarction endanger human health and life,cardiac tissue engineering is one of the new radical therapy for myocardial infarction.In recent years,researchers have made great progress in cardiac tissue engineering,but the problems of seed cells and scaffold materials are far from resolved.This paper reviews research advances of mesenchymal stem cells induced into cardiomyocyets so that it may contribute to Cell therapy.

【Key words】

Mesenchymal Stem Cells;Cardiomyocyets;Cell therapy

在成人肌肉組織中,心肌細(xì)胞(Cardiomyocytes,CMs)屬于終末分化期永久性細(xì)胞,不具有再生能力[1],其對(duì)有絲分裂信號(hào)作出的反應(yīng)是細(xì)胞肥大[2]而不是再生,致使損傷后心肌再生和修復(fù)嚴(yán)重受限,由于心肌損傷后無法通過自身的增殖、分化進(jìn)行修復(fù),壞死的心肌則由纖維疤痕組織取代[3,4]。研究發(fā)現(xiàn)心肌中也含有干細(xì)胞[5-7],在心肌梗死(Myocardial infarction,MI)后這些細(xì)胞會(huì)發(fā)生分裂增生,但數(shù)量極少,增殖能力太小,不能完整地修復(fù)心肌組織,更不能滿足心肌組織再生的需求,致使具有收縮功能的CMs減少,最終發(fā)展成充血性心力衰竭、死亡,嚴(yán)重影響患者的生活質(zhì)量。臨床上缺乏對(duì)病變冠狀動(dòng)脈的再造和梗死心肌的再生、重建的根本治療方法,而細(xì)胞替代治療通過移植功能細(xì)胞,替代、修復(fù)或加強(qiáng)受損的組織或器官的細(xì)胞的生物學(xué)功能已成為治療多種組織壞死性疾病的新策略。

1 心肌細(xì)胞和間充質(zhì)干細(xì)胞的特點(diǎn)

心肌細(xì)胞在出生后就進(jìn)入了有絲分裂的后期,基本喪失了增生和再生的能力,不再進(jìn)入細(xì)胞周期,而目前尚無證據(jù)支持心肌中含有干細(xì)胞[1]。成人骨髓中含有造血細(xì)胞和非造血細(xì)胞,非造血細(xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì)一起形成了支持造血的骨髓微環(huán)境(Bone marrow microenvironment,BMME)[8]。骨髓微環(huán)境中的細(xì)胞成分包括網(wǎng)狀內(nèi)皮細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、脂肪細(xì)胞、成纖維樣細(xì)胞[9],這些細(xì)胞通過分泌各種細(xì)胞因子、生長因子、以及自身細(xì)胞表面受體的表達(dá),對(duì)造血細(xì)胞的附著、分化、自我更新起到了重要作用[10]。目前,普遍認(rèn)為,在骨髓中至少存在兩種干細(xì)胞群即造血干細(xì)胞(Haematopoietic stem cells,HSCs)和MSCs,前者是所有造血細(xì)胞的祖細(xì)胞[11,12],后者則是中胚層發(fā)育的早期細(xì)胞,這類細(xì)胞可以通過體外貼壁培養(yǎng)加以分離,不僅能分化為造血實(shí)質(zhì)和基質(zhì)細(xì)胞等,還分化為多種造血以外的組織,特別是中胚層和神經(jīng)外胚層來源組織的細(xì)胞,如脂肪細(xì)胞、成骨細(xì)胞、CMs、神經(jīng)細(xì)胞等[13-16],MSCs向多種細(xì)胞分化及其誘導(dǎo)條件見表1。由于骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞(bone mesenchymal stem cells,BMSCs)作為骨髓中存在的另一種非造血干細(xì)胞的干細(xì)胞群具有易獲得、易分離、易操作的優(yōu)點(diǎn)。能夠通過骨髓穿刺反復(fù)收集、體外大量擴(kuò)增,取材方便,擴(kuò)增后自體回輸,不必應(yīng)用免疫抑制劑,成為近年來最具吸引力的心肌種子細(xì)胞,具有廣泛的臨床應(yīng)用前景。采用生物學(xué)技術(shù)將骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞進(jìn)行自體心肌內(nèi)移植,修復(fù)損傷心肌組織是近年來心血管病研究領(lǐng)域的一大熱點(diǎn)。

表1

MSCs向多種細(xì)胞分化的誘導(dǎo)條件

細(xì)胞類型誘導(dǎo)物質(zhì)或細(xì)胞因子

成骨細(xì)胞地塞米松,β-磷酸甘油,1,25-(OH)2-D3,抗壞血酸,BMPs(骨形態(tài)蛋白)

骨髓基質(zhì)血清,PDGF,Hydrocrtisone(皮質(zhì)醇)

肌腱BMPs,GDFs

肌肉組織5-Aza(5-氮胞苷),PDGF(血小板衍生生長因子),bFGF(成纖維細(xì)胞生長因子)

軟骨細(xì)胞高密度壓片培養(yǎng),無血清培養(yǎng)基,地塞米松,抗壞血酸,TGF-β,BMPs

脂肪細(xì)胞地塞米松,IBMX(3-異丁基-1-甲基黃嘌呤),Indomethacin(消炎痛)

2 國外研究趨勢

1999年Makino等[17]首次報(bào)道MSCs體外成功地向CMs誘導(dǎo)分化,這是一個(gè)具有里程碑意義的研究。他們用3μM的

作者單位:121001錦州,遼寧醫(yī)學(xué)院解剖學(xué)教研室

5-氮胞苷(5-Azacytidine,5-Aza)對(duì)從小鼠骨髓中分離出的MSCs進(jìn)行體外誘導(dǎo),發(fā)現(xiàn)經(jīng)5-Aza處理1周后,大約30%的MSCs細(xì)胞形態(tài)發(fā)生改變,細(xì)胞體積變大,呈球狀或向同一方向延展成棒狀,2周后與周圍細(xì)胞相連,3周后細(xì)胞間通過閏盤相連并形成肌管,出現(xiàn)CMs表型,部分細(xì)胞克隆可出現(xiàn)自發(fā)性收縮;透射電鏡觀察顯示心肌終端樣結(jié)構(gòu),形成的肌管結(jié)構(gòu)中包括典型的肌小節(jié)、豐富的糖原顆粒;RT-PCR及Southern blot顯示誘導(dǎo)的細(xì)胞表達(dá)心鈉素(ANP)、腦鈉素(BNP)、α-MHC、β-MHC、MLC-2v、α-骨骼肌肌動(dòng)蛋白及α-心肌肌動(dòng)蛋白;免疫細(xì)胞化學(xué)染色Myosin、Actin及Desmin陽性;并且誘導(dǎo)的細(xì)胞有著幾種不同的動(dòng)作電位,最為典型的是竇房結(jié)樣和心室肌樣動(dòng)作電位;整個(gè)的研究表明小鼠MSCs分化為完全成熟且具有興奮性、能自發(fā)跳動(dòng)的CMs,并且構(gòu)建出誘導(dǎo)后的心肌細(xì)胞系(Cadiomyocyte cell lines)。這一研究所建立的心肌細(xì)胞系為BMSCs移植在缺血性心臟病的治療提供了應(yīng)用基礎(chǔ)。2000年,Wang等的研究表明,如果BMSCs在體外不經(jīng)過肌細(xì)胞分化誘導(dǎo),移植到正常心肌組織中也能夠產(chǎn)生“環(huán)境依賴性分化”,表達(dá)心臟的表型。然而,Tomita等在大鼠的冷凍心肌梗死模型上發(fā)現(xiàn),只有預(yù)先體外化學(xué)誘導(dǎo)的BMSC細(xì)胞才能改善2個(gè)月后的心臟功能,因此,BMSCs是否必須經(jīng)過體外的預(yù)誘導(dǎo)才能在體內(nèi)轉(zhuǎn)化為心肌細(xì)胞尚無定論[18]。2001年,Orlic等選用eGFP高表達(dá)的雄性轉(zhuǎn)基因小鼠,從骨髓中篩選、培養(yǎng)擴(kuò)增的造血干細(xì)胞譜系特異性抗原陰性(Lin-)而干細(xì)胞因子陽性(c-kit+)的原始干細(xì)胞,冠脈夾閉5 h后注射之急性梗死邊緣的正常心肌組織內(nèi),9 d后在新修復(fù)的心肌塊中,來源于血液干細(xì)胞的新的心肌細(xì)胞達(dá)到近70%。新修復(fù)的心肌組織中包括了心肌細(xì)胞和新生血管。在12只存活小鼠中發(fā)現(xiàn),移植細(xì)胞(表達(dá)GFP,成綠色熒光)分化為形態(tài)較小的肌細(xì)胞,與胚胎和新生肌細(xì)胞相似,不僅Y染色體陽性,還可以表達(dá)一些肌特異性蛋白包括心臟肌凝蛋白,以及轉(zhuǎn)錄因子GATA4/MEF2和Csx/Nkx2.5。這些細(xì)胞同時(shí)也表達(dá)閏盤蛋白connexin43。BrdU摻入分裂細(xì)胞DNA及核內(nèi)細(xì)胞周期相關(guān)蛋白K167的表達(dá)提示肌細(xì)胞存在增殖分裂。在新生心肌組織中也發(fā)現(xiàn)有新生血管的形成。在新生的毛細(xì)血管和小動(dòng)脈中存在eGFP陽性的內(nèi)皮細(xì)胞和平滑肌細(xì)胞,分別表達(dá)Ⅷ因子和α平滑肌肌動(dòng)蛋白。而骨髓Lin-c-kit-細(xì)胞移植到損傷心肌中沒有發(fā)生心肌再生。血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)提示Lin-c-kit+細(xì)胞移植后可改善左心功能。這些體內(nèi)試驗(yàn)的研究結(jié)果表明,高度富集的成體骨髓Lin-c-kit+細(xì)胞移植能在梗死區(qū)分化、增殖,形成大量的心肌細(xì)胞群,小動(dòng)靜脈和毛細(xì)血管,并與受體心肌細(xì)胞、血管連接,與受體心臟融為一體,顯著改善心臟功能[19]。2002年,Tomita和同事們繼續(xù)觀察了自體骨髓基質(zhì)細(xì)胞移植對(duì)大動(dòng)物的心肌再生作用。采用縮窄環(huán)建立豬的左冠狀動(dòng)脈前降支(left anterior descending artery,LAD)遠(yuǎn)端心肌梗死模型,抽取髂骨骨髓,分離基質(zhì)細(xì)胞,體外培養(yǎng),5-氮胞苷誘導(dǎo)分化,在冠脈閉塞后4周行SPECT檢查,心肌梗死區(qū)注射1×108個(gè)骨髓基質(zhì)細(xì)胞(BrdU標(biāo)記),冠脈閉塞后8重復(fù)SPECT檢查,并進(jìn)行心肌形態(tài)學(xué)和組織學(xué)分析。發(fā)現(xiàn)在梗死區(qū)移植細(xì)胞呈島狀分布,具有橫紋和Z帶,表達(dá)心肌肌鈣蛋白I(cTn I),在移植區(qū)由有更大的血管密度,SPECT發(fā)現(xiàn)治療組的射血分?jǐn)?shù)、局部灌注及室壁運(yùn)動(dòng)明顯改善,壓力-容積分析顯示收縮彈性末期彈性和左室舒張末期壓力均有改善,提示自體骨髓基質(zhì)細(xì)胞移植可形成島狀心肌細(xì)胞,促進(jìn)血管新生,防止左室重塑,提高局部及全心的收縮功能[20]。2002年,Shake等采用犬LAD結(jié)扎60 min的心肌梗死模型,心肌梗死后2周將6×107個(gè)BMSCs注射到心肌梗死區(qū),移植后4周心臟收縮功能改善,提示MSC具有心肌再生的作用?？赏蔀榕R床上治療心肌梗死的有效方法[21]。2005年Yoon等把hBMSCs和新生鼠的心肌細(xì)胞共同培養(yǎng)。誘導(dǎo)hBMSCs向心肌細(xì)胞分化。表達(dá)心肌特異性結(jié)構(gòu)蛋白基因如α肌球蛋白重鏈基因(α-MHC),以及心肌細(xì)胞特異性轉(zhuǎn)錄因子Nkx2.5,CATA4和心鈉素(ANP)。這個(gè)發(fā)現(xiàn)證實(shí)了hMSCs有向心肌分化的潛能。[22]

3 國內(nèi)研究趨勢

韓永生,等人(2004)將大鼠基質(zhì)細(xì)胞注入同源的大鼠的心臟中。發(fā)該細(xì)胞表達(dá)肌球蛋白重鏈和連接蛋白43,后者的表達(dá)提示了細(xì)胞間隙連接的形成。為了明確hBMSCs是否能夠植入梗死組織區(qū)域。筆者用注射器直接將hBMSCs注入無胸腺大鼠的實(shí)驗(yàn)性心梗模型中。在此實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中筆者發(fā)現(xiàn)hBMSCs能移植入梗死組織區(qū)域并存活至少兩個(gè)月。同時(shí)還表達(dá)橫紋肌蛋白。為滿足人類的治療需求,還進(jìn)行了另外一些研究即在豬的心梗模型的基礎(chǔ)上發(fā)展hBMSCs移植的方法和技術(shù)。盡管許多工作有待進(jìn)一步進(jìn)行,但現(xiàn)有的結(jié)果顯示植入的hBMSCs能分化出心肌細(xì)胞表型,并在心臟組織受損或缺血時(shí)能促進(jìn)細(xì)胞性的心臟形成術(shù)[23]。賈紹斌等用大鼠BMSCs在誘導(dǎo)劑5-aza的作用下,可以向心肌樣細(xì)胞方向轉(zhuǎn)化。形態(tài)學(xué)上BMSCs在5-aza干預(yù)后,細(xì)胞由原來扁平多角形變成長梭形,部分細(xì)胞體積明顯增粗,可見到有些細(xì)胞間有融樣發(fā)生,可以有類似肌管樣細(xì)胞出現(xiàn)。通過RT-PCR發(fā)現(xiàn)BMSC經(jīng)過誘導(dǎo)后與誘導(dǎo)前完全不同,前著表達(dá)心肌特異的ANP和BNP基因,此現(xiàn)象揭示誘導(dǎo)后BMSC可向心肌細(xì)胞分化[24]。呂鐵偉等多人誘導(dǎo)BMSCs分化成心肌細(xì)胞,可觀察到BMSCs向心肌細(xì)胞樣形態(tài)的改變明顯[25,26,27],免疫組化顯示cTnI表達(dá)陽性率高。說明5-aza能夠誘導(dǎo)BMSCs向心肌細(xì)胞轉(zhuǎn)化。熒光免疫組化方法鑒定心肌特征性蛋白肌球蛋白重鏈(MHC)和連接蛋白Connexin43的表達(dá),應(yīng)用半定量RT-PCR技術(shù)分析TGF-β、Nkx-2.5、GATA-4、MEF-2C、TEF-1和RARα等相關(guān)調(diào)控基因在分化過程中的動(dòng)態(tài)時(shí)序表達(dá)?？紤]TGF-β、Nkx-2.5、GATA-4和MEF-2C可能是調(diào)控BMSCs定向分化為心肌樣細(xì)胞的重要調(diào)控基因。為進(jìn)一步細(xì)胞移植治療心肌梗死,改善心功能提供了理論基礎(chǔ),為臨床應(yīng)用提供理論依據(jù)和技術(shù)支持[28,29]。

汪蕾等(2004)觀察心肌細(xì)胞(cardiomyocytes,CM)與BMSCs直接接觸和非直接接觸對(duì)誘導(dǎo)BMSCs成心肌樣分化的影響。體外以新生大鼠CM與BMSCs直接接觸和非直接接觸的培養(yǎng)方式模擬心肌微環(huán)境,分析BMSCs形態(tài)和結(jié)構(gòu)蛋白表達(dá)等方面的變化。結(jié)果:直接接觸共培養(yǎng)的BMSCs與CM同步搏動(dòng),且心肌特異性肌鈣蛋白T染色陽性,陽性率為1.3%;而心肌細(xì)胞條件培養(yǎng)液無法單獨(dú)誘導(dǎo)BMSCs的橫向分化得出結(jié)論:與CM細(xì)胞間的直接接觸是誘導(dǎo)BMSCs分化為心肌細(xì)胞的必須條件,條件培養(yǎng)液則非關(guān)鍵因素[30,31]。郭軍等(2004)探討粒細(xì)胞集落刺激因子(G-CSF)和干細(xì)胞因子(SCF)預(yù)處理對(duì)BMSCs向心肌細(xì)胞分化具有促分化作用[32]。

楊志健等體外誘導(dǎo)出能自發(fā)跳動(dòng)的心肌細(xì)胞,使采用BMSC修復(fù)心肌損傷成為心血管疾病的研究熱點(diǎn)。研究利用BMSC可誘導(dǎo)分化為心肌細(xì)胞的特點(diǎn),以幼豬為研究對(duì)象,采用經(jīng)冠脈轉(zhuǎn)運(yùn)的方法,將培養(yǎng)的自體BMSC移植至心肌梗死區(qū),觀察BMSC在心肌微環(huán)境下的轉(zhuǎn)歸及治療作用[33-35]。

我國唯一2004年劉維新等人從轉(zhuǎn)錄啟動(dòng)到翻譯后水平的證據(jù)均不支持體外5-aza處理可誘導(dǎo)BMSCs表達(dá)心肌特異性蛋白[36]。

4 問題與展望

大量的細(xì)胞體外培養(yǎng)誘導(dǎo)和動(dòng)物體內(nèi)實(shí)驗(yàn),為細(xì)胞移植治療心血管疾病提供了可能性和科學(xué)依據(jù),充分說明MSCs作為心肌干細(xì)胞的來源,具有重要的臨床意義和良好的應(yīng)用遠(yuǎn)景。目前,干細(xì)胞在心血管疾病的研究中還處于臨床前實(shí)驗(yàn)階段,對(duì)于干細(xì)胞在心血管疾病中作用的認(rèn)識(shí)也僅是初步的,還存在很多問題亟待解決,如移植的最佳部位和時(shí)機(jī)?對(duì)于不同程度的心肌損傷采用細(xì)胞移植的數(shù)量如何量化?嚙齒類動(dòng)物模型能否準(zhǔn)確反應(yīng)人類心臟的狀態(tài)和移植后的反應(yīng)?在心血管疾病狀態(tài)中病理作用下對(duì)植入的干細(xì)胞的影響?源于植入細(xì)胞的新生CMs是否具有完整的功能以及它們的壽命?移植后其分化能力能保持多久?替代組織的功能能維持多久?是否能改善心室重構(gòu)從而改善心血管疾病的遠(yuǎn)期預(yù)后?如何避免植入干細(xì)胞受損,增加干細(xì)胞的數(shù)量,糾正干細(xì)胞的異常?盡管如此,可以預(yù)見,隨著干細(xì)胞研究的深入,應(yīng)用最近發(fā)展的組織工程學(xué)技術(shù)和干細(xì)胞誘導(dǎo)技術(shù),將間充質(zhì)干細(xì)胞誘導(dǎo)分化為心肌細(xì)胞,在體外構(gòu)建組織工程化心肌組織,為心臟外科手術(shù)治療心臟病,提供了一種全新的思路和治療策略。不久的將來,MSCs的移植將會(huì)給心血管疾病的治療帶來巨大變革。

參 考 文 獻(xiàn)

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