細胞研究

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細胞研究范文第1篇

此前，為了研究未經(jīng)批準的干細胞系，研究人員不得不建立獨立的、私人融資性質(zhì)的實驗室，然后還要經(jīng)過一系列繁瑣的會計程序，以確保聯(lián)邦撥款的每一分錢都不會用在干細胞研究中。但這樣的情況不會再繼續(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?！迸f金山加利福尼亞大學(xué)的干細胞研究人員阿諾德 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，他利用私人資金進行研究，已獲得15條人類干細胞株，如今他首次可以向美國國立衛(wèi)生研究院(NIH)申請撥款來研究這些干細胞。

奧巴馬總統(tǒng)支持胚胎干細胞研究的時機正與世界干細胞研究取得重大進展的背景不謀而合，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。這項技術(shù)“有可能最終使得胚胎干細胞用于治療和診斷的技術(shù)變得相形見絀?！备杉毎糜谥委煹那熬半m然還很遙遠，但如果能用病人自己的身體細胞進行治療，可避免免疫排斥問題。

美國一些國會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胞研究，認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胞研究目標定得還是比較實際，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胞系，通過跟蹤觀察這些細胞在試管內(nèi)的生長情況了解疾病如何發(fā)展的基本知識。

盡管美國杰龍生物醫(yī)藥公司利用人體胚胎干細胞醫(yī)治脊髓損傷病人的試驗已在今年1月獲得美國食品和藥物管理局(FDA)批準，許多科學(xué)家還是認為，把干細胞衍生的組織移植到患者體內(nèi)還有很長的路要走。胚胎干細胞有其自身缺陷，它們易產(chǎn)生腫瘤，從干細胞中分離出來的成體細胞有可能會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胞的死亡，也同樣有可能殺死外來移植的細胞。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胞的設(shè)想，但一直沒實行這項政策，直到2001年8月才開始有了這方面的研究，當時的美國總統(tǒng)布什尋求以一種不同的方式同避國會對干細胞研究的限制，規(guī)定研究人員可以使用在此之前獲得的干細胞系進行研究。

奧巴馬將克林頓當年提議的政策付諸實行，但美舊國會的限制依然存在。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胞系。不過，他們將被允許對私人投資實驗室里培養(yǎng)出來的新的干細胞系進行研究。

細胞研究范文第2篇

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

【關(guān)鍵詞】腫瘤;腫瘤干細胞

惡性腫瘤是嚴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。許多研究表明腫瘤細胞在增值和分化等方面與干細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胞,而這些腫瘤干細胞很可能是導(dǎo)致腫瘤復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移的根源,因此研究腫瘤干細胞對未來腫瘤的診斷、治療將產(chǎn)生深遠的影響。

1 腫瘤干細胞由來

腫瘤干細胞(cancer stem cell,CSC)是在腫瘤中具有自我更新能力并能夠產(chǎn)生特異性腫瘤細胞的細胞。40年前,Hamburger等[1]對來自肺癌、卵巢癌、神經(jīng)母細胞瘤的腫瘤細胞進行體外培養(yǎng),發(fā)現(xiàn)僅有1/5 000~1/1 000的腫瘤細胞能形成克隆,這表明不是全部的腫瘤細胞可以形成腫瘤,而是僅有極少數(shù)腫瘤細胞才具有致瘤性。Dick等首次從人急性髓樣白血病中分離出白血病腫瘤干細胞,從而證實了腫瘤干細胞的存在。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胞,為腫瘤干細胞學(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:

白血病是目前公認的由腫瘤干細胞引起的造血系統(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胞中僅有不到1%的細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)白血病細胞能在體內(nèi)外增生。Blair等人對急性髓性白血病的研究表明,不同的白血病細胞亞群移植到嚴重聯(lián)合免疫缺陷病的裸鼠,其腫瘤細胞成瘤能力差異巨大,大部分的白血病細胞不能有效增殖,僅少數(shù)細胞有穩(wěn)定持續(xù)的形成腫瘤克隆的能力。這些細胞的表面標志為[Thy-1-, CD34+, CD38-],約占白血病細胞總數(shù)的0.2%-1%,而造血干細胞為[Thy-1+, CD34+, CD38-],兩者非常相似。所以,白血病干細胞可能來源于Thy-1-的祖細胞,或者是喪失了Thy-1+表達能力的干細胞[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胞。這些細胞具有神經(jīng)干細胞分子標志CD133和巢蛋白,在體外培養(yǎng)可分化形成細胞表型與原位腫瘤類型相同的腫瘤細胞。2004年Galli等[4]將這類細胞注射入小鼠顱內(nèi),在活體內(nèi)產(chǎn)生了與原腫瘤類似的腫瘤,從體內(nèi)研究進一步證實了腦腫瘤干細胞的存在。

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)期的乳腺癌起始細胞(Breast Cancer-Inition Cell, BrCa-IC)。他們從乳腺癌的組織或胸水轉(zhuǎn)移癌細胞中,根據(jù)細胞表面特異性的標志分離純化出乳腺癌干細胞。這種細胞以in-ESA+CD44+CD24-/low為特異性細胞表面標志,雖然只占小鼠移植乳腺癌的2%,但其致瘤能力比未分類細胞大50倍,即只需200個此種細胞便可在小鼠乳腺中形成腫瘤。AI-Hajj等在接下來的實驗中用Lin-ESA+CD44+CD24-/low細胞免疫小鼠,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細胞具有致瘤源性;與之相對的是,即使移植數(shù)千個其他表型的癌細胞,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胞,又包括其他表型的腫瘤細胞。

2.4 胰腺癌:

胰腺癌細胞表面分子CD44、CD24和ESA的表達也存在異質(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胞通過三種表面標志分子CD44、CD24及ESA進行分選后,接種至NOD/SCID小鼠中觀察其成瘤性。結(jié)果顯示,未經(jīng)過流式分選的細胞在102~104個細胞范圍內(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分選后的細胞致瘤性明顯增強,其中CD44+CD24+ESA+的胰腺癌細胞雖然所占的比例很少(占0.2%~0.8%),但致瘤性最強,只需100個即可在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,這群細胞的比例不發(fā)生改變。不僅如此,CD44+CD24+ESA+胰腺癌細胞作為胰腺癌干細胞的這一特征在組織學(xué)中也得到證實。CD44+CD24+ESA+胰腺癌細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,而且胰腺癌分子標志物的表達類型也非常相近。這些均說明CD44+CD24+ESA+胰腺癌細胞具有自我更新和多向分化等干細胞特征。

此外,在肺癌、肝癌及前列腺癌中也已進行了腫瘤干細胞的研究,更進一步證實腫瘤干細胞是腫瘤發(fā)生的根源。

3 展望

腫瘤干細胞的發(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。雖然目前針對腫瘤干細胞的研究取得了一些進展,有若干的證據(jù)證明了腫瘤干細胞的存在及意義,但腫瘤干細胞領(lǐng)域中還有許多問題有待探索。例如正常細胞是如何轉(zhuǎn)變?yōu)槟[瘤干細胞的;各種組織的腫瘤干細胞是否來源于同一種源細胞等等。雖然腫瘤干細胞的研究剛剛起步,但是腫瘤干細胞理論確實為腫瘤疾病的攻克及預(yù)防提供了可能和希望,相信隨著腫瘤干細胞研究的進一步深入,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)勝腫瘤疾病的時刻在不遠的將來定會實現(xiàn)。

參考文獻

[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

細胞研究范文第3篇

【關(guān)鍵詞】 干細胞；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胞群體，即這些細胞可以通過細胞分裂維持自身細胞群的大小，同時又可以進一步分化成為各種不同的組織細胞，從而醫(yī)學(xué)界稱之為“萬用細胞”。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胞，從而在全球掀起了有關(guān)干細胞的研究熱潮。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胞及胚胎生殖細胞，此后，干細胞的研究便進入了一個全新的時代。1999年，有關(guān)干細胞的研究被Science評為1999年度十大科學(xué)進展之首。2000年12月干細胞研究再次被《科學(xué)》雜志評為該年度世界十大科學(xué)成就之一。本文就近幾年來干細胞的研究進展綜述如下。

1 干細胞的生物學(xué)特性

根據(jù)干細胞的發(fā)育階段，可將其分為胚胎干細胞（Embryonic Stem Cell，ES）和成體干細胞（Adult Stem Cell，AS）。胚胎干細胞即具有分化為機體任何一種組織器官潛能的細胞，包括胚胎干細胞、胚胎生殖細胞（Embryonic Germ Cell，EG）。成體干細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)”細胞，它是存在于成熟個體各種組織器官中的干細胞，包括神經(jīng)干細胞（Neural Stem Ce11，NSC）、血液干細胞（Hematopoietic Stem Cell，HSC）、骨髓間充質(zhì)干細胞（Mesenchymal Stem Cell，MSC）、表皮干細胞（EPidexmis Stem Cell）、肝干細胞（Hepatic Stem Cell）等。

1.1 胚胎干細胞的生物學(xué)特性 　 胚胎干細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。與其他細胞系相比較， 胚胎干細胞的特點在于:（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］利用這個特性將ES/EBs及其分化細胞作為有關(guān)藥物的針對篩選系統(tǒng)，進行藥物毒性檢測實驗。（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)三個胚層的分化細胞，可以誘導(dǎo)分化為成體細胞內(nèi)各種類型的組織細胞。胚胎干細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)的合體后代生殖細胞。1995年P(guān)acacio等［4］利用骨髓基質(zhì)細胞或其培養(yǎng)液，將胚胎干細胞在體外誘導(dǎo)分化為造血干細胞。1997年Baker等［5］在缺乏新霉素(geneticin，g418)的條件下，將Rosaβ-geo基因轉(zhuǎn)染胚胎干細胞后能在體外誘導(dǎo)分化為軟骨細胞。同年Deni等報告將胚胎干細胞通過懸滴培養(yǎng)可分化出脂肪細胞。（3）能進行體外培養(yǎng)擴增，還可以對其進行遺傳操作選擇， 如導(dǎo)入異源基因、報告基因或標志基因，誘導(dǎo)某個基因突變等。擴增、遺傳操作及凍存均不喪失其多能性。凍存的細胞可在需要時隨時解凍，繼續(xù)培養(yǎng)不失其原有特性。

1.2 成體干細胞的生物學(xué)特征

干細胞在分化為特化細胞之前常產(chǎn)生一種或幾種祖細胞，然后由祖細胞分化產(chǎn)生特化細胞。與胚胎干細胞相比較，成體干細胞有以下幾個特點：(1)成體干細胞體積小，細胞器稀少，RNA含量較低，在增殖過程中處于相對靜止狀態(tài)，在組織結(jié)構(gòu)中位置相對固定。(2)成體干細胞數(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個骨髓細胞中只有一個造血干細胞［6］，人和動物皮膚中的干細胞含量僅為7%～8％［7］。Reynolds等［8］實驗證明成體哺乳動物腦內(nèi)的神經(jīng)干細胞數(shù)量極少，僅占室下帶區(qū)中相對靜止細胞數(shù)的0.1%～1%。(3)成體干細胞常處于一個有干細胞細胞基質(zhì)，對干細胞的增殖和分化起調(diào)控作用的各種信號分子的特定微環(huán)境或稱生物位（nich）中，干細胞是自我復(fù)制還是分化為功能細胞取決于所在的微環(huán)境和自身的功能狀態(tài)。(4)成體干細胞沒有確定的來源。有科學(xué)家推測，成體干細胞是胚胎發(fā)育過程中保存下來的未分化的細胞［6］，這揭示成體干細胞與胚胎干細胞可能會有更多的相似性與同源性。

2 干細胞的可塑性

干細胞的可塑性主要是指成體干細胞的可塑性。人們把成體干細胞具有分化為其他類型組織細胞的能力的這種現(xiàn)象稱為干細胞的可塑性（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)干細胞，以及在體外克隆的神經(jīng)干細胞移植給亞致死劑量照射的小鼠，結(jié)果證明神經(jīng)干細胞可轉(zhuǎn)化為造血細胞。同年Jackson等［14］用 Hoechst333422-lowSP純化的小鼠造血干細胞進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也參與血管的再生。2002年Vescovi 等［15］報道神經(jīng)干細胞除有向神經(jīng)元、星形細胞與少突膠質(zhì)細胞分化能力以外，還可分化為造血細胞譜系。

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

這一系列的證據(jù)表明干細胞存在可塑性。然而，近幾年來，部分研究學(xué)者對干細胞的可塑性提出了不同的看法:(1)細胞自發(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， 胚胎干細胞在體外與神經(jīng)或HSC共同培養(yǎng)時，能自發(fā)地發(fā)生神經(jīng)或HSC與胚胎干細胞之間的融合，誘導(dǎo)NSC或HSC“橫向分化”為胚胎樣干細胞，然后展現(xiàn)出胚胎干細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，骨髓細胞的多向分化是因為與胚胎干細胞融合所致，而不是骨髓細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)生了細胞融合，使所謂的成年組織干細胞具有了“可塑性”潛能。(2)成體干細胞的橫向分化是成體組織中余存的胚胎原始干細胞所致。2002年Jiang等［21］的研究結(jié)果證實，在成體組織中余存著一種數(shù)量稀少的胚胎樣原始干細胞，表達胚胎干細胞的標志如Oct-4、Rex-1及SSEA-1，體外培養(yǎng)條件也類似于胚胎干細胞，所謂的成體組織干細胞的“可塑性”很可能是這些細胞所為。(3)2002年，在Science和Nature上連續(xù)刊發(fā)的幾篇文章指出，成體干細胞可塑性可能是實驗設(shè)計不嚴謹，判斷錯誤所致，認為所謂的成體干細胞可塑性缺乏科學(xué)依據(jù)。

3 干細胞的分離培養(yǎng)

由于干細胞的數(shù)目很少，因此需要在體外對干細胞進行非分化性增殖。干細胞的分離培養(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。

干細胞的分離培養(yǎng)實驗主要是建立在老鼠的實驗上，早在二十世紀七八十年代就已從小鼠中分離出胚胎干細胞并在體外進行培養(yǎng)成功。近年來，國內(nèi)在這方面的研究也取得了一定的進展，主要是在神經(jīng)干細胞等成體干細胞的研究上。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)的干細胞具有不斷分裂增殖的能力， 可被神經(jīng)干細胞特異性抗體所標記， 并在血清條件下分裂為神經(jīng)系統(tǒng)多種細胞。2004年馮玉萍等［23］用胰酶消化加機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胞的亞細胞系克隆; 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)細胞，獲得具有自我增殖能力的細胞克隆，兩者經(jīng)用免疫細胞化學(xué)法鑒定為神經(jīng)干細胞。

雖然老鼠的干細胞體外培養(yǎng)實驗已經(jīng)取得了可喜的進展，但人的干細胞的體外培養(yǎng)直到1995年，Thomson等從恒河猴的囊胚中分離，建立了第一個靈長類動物的胚胎干細胞株后，才獲得成功并得到迅速的發(fā)展。1998年，Thomson［1］和Gearhart［2］分別用胚胎干細胞和胚胎生殖細胞建立了人的胚胎干細胞系，在體細胞與生殖細胞間架起了橋梁，為研究胚胎干細胞的發(fā)育，在體外培養(yǎng)人體細胞和組織，利用ES細胞治療疾病提供了廣闊的發(fā)展前景。在報道分離了人的胚胎干細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胞和牛的卵細胞雜交，培育出了人的胚胎干細胞。所用的方法與克隆實驗中采用的方法相似，基本上是對人的細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)干細胞，且能被誘導(dǎo)分化成神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)細胞。經(jīng)傳12代后仍具干細胞特性。2004年王共先等［26］以器官捐獻者的正常前列腺為研究對象，利用免疫磁珠細胞成功從前列腺基底細胞中分離前列腺干細胞。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)干細胞，并進行進一步的檢測和研究。

4 干細胞的應(yīng)用

胚胎干細胞是細胞的源頭，具有多能或全能性，并能夠無限分化，能夠制造機體需要的全部細胞，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， 而成體干細胞只能在體外有限擴增，多系分化效力低，通過體外的擴增培養(yǎng)雖能夠提高轉(zhuǎn)化效率， 然而體外轉(zhuǎn)化是否會引起干細胞遺傳特性的改變尚不清楚。 但這類干細胞存在于宿主體內(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，因此胚胎干細胞和成體干細胞的研究對生命科學(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)哺乳動物胚胎體積較小，而且在子宮內(nèi)進行發(fā)育，因此很難在動物體內(nèi)連續(xù)動態(tài)地研究其早期胚胎發(fā)育、細胞組織分化及基因表達調(diào)控， 而來源于胚胎的胚胎干細胞具有發(fā)育全能性、可操作性及無限擴增的特性，因此胚胎干細胞提供了在細胞和分子水平上研究個體發(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，通過比較胚胎干細胞不同發(fā)育階段的干細胞和分化細胞的基因轉(zhuǎn)錄和表達，可確定胚胎發(fā)育及細胞分化的分子機制、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中的功能等。

4.2 在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用理論上講，干細胞可以用于臨床細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)用干細胞治療疾病較傳統(tǒng)方法具有很多優(yōu)點：低毒性或無毒性，一次藥有效；不需要完全了解疾病發(fā)病的確切機理；不存在傳播疾病的風(fēng)險：還可能應(yīng)用自身干細胞移植，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)克隆動物的高效材料胚胎干細胞是動物克隆的優(yōu)良核供體。胚胎干細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)型完全相同的個體。胚胎干細胞與胚胎嵌合生產(chǎn)克隆動物可解決哺乳動物遠緣雜交的困難問題。另外，由于體細胞克隆動物存在成功率低、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胞克隆出31只小鼠，14只存活，存活率比體細胞克隆高。

4.4 高效新型藥物的發(fā)現(xiàn)、篩選及動物和人類疾病的模型胚胎干細胞提供了新藥物的藥理藥效、毒理及藥物代謝等研究的細胞水平的研究手段，利用胚胎干細胞體外分化的細胞組織檢驗篩選新藥，可大大減少藥物實驗所需實驗動物的數(shù)量及其人群數(shù)量，胚胎干細胞還可用來研究動物和人類疾病的發(fā)生機制和發(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)基因動物的高效載體

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

5 問題與展望

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

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

（2）干細胞如何到達不同的靶目標，并分化為正確的細胞類型及正確的細胞數(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)系而無任何錯誤連接等。

（3）干細胞移植的安全性問題:胚胎干細胞移植時會發(fā)生不適宜的分化，產(chǎn)生免疫排斥作用，但成體干細胞則沒有這個問題，其主要的機理還沒完全明白，因此干細胞在臨床應(yīng)用前需要進行全面的評估。

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

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

【參考文獻】

1 Thomson JA， Itskovitz-Eldor J， Shapiro SS，et al.Embryonic stem cell lines derived from human blastocysts. Science， 1998，282(5391): 1145-1147.

2 Gearhart J .New potential for human embryonic stem cells. Science， 1998，282(5391): 1061-1062.

3 Soiter D， Gearhart J. Putting stem cells to work. Science， 1999， 283: 1486.

4 Pacacios R， Golunski E， Samaridis J. In vitro generation of hematopoetic stem cells from an embryonic stem cell line. Proc Natl Sci USA，1995， 92: 7530-7534.

5 Baker RK， Haendel MA， Swanson BJ，et al. In vitro preselection of gene-trapped embryonic stem cell clones for characterizing novel developmentally regulated genes in the mouse. Dev Biol，1997， 185: 201-214.

6 Weissman I L . Stem cells: units of development， units of regeneration， and units in evolution. Cell， 2000，100(1):157-168.

7 Tani H， Morris R J， Kaur P. Enrichment for murine kera tinocyte stem cells on cell surface phenotype. Proc Natl Acad Sci USA， 2000， 97(20): 10960-10965.

8 Reynolds B A， Weiss R S. Generation of neurons and astrocytes form isolated cells of the adult mammalian central nervous system. Science， 1992， 255:1707-1710.

9 Krause DS， Theise ND， Collector MI，et al. Multi-organ， multi-lineage engraftment by a single bone marrow-derived stem cell. Cell， 2001，105(3):369-377.

10 Anderson DJ， Gage FH， Weissman IL. Can stem cells cross lineage boundaries ? Nal Med， 2001， 7: 393-395.

11 Clarke DL， Johansson CB， Wilbertz J，et al. Generalized potential of adult neural stem cells. Science，2000， 288:1661.

12 Pereira RF， Halford KW， O’Hara MD，et al. Cultured adherent cells from marrow can serve as long-lasting precursor cells for bone， cartilage， and lung in irradiated mice. Proc Natl Acad Sci USA， 1995 May 23; 92(11):4857-4861.

13 Bjornson CR， Rietze RL， Reynolds BA，et al. Turning brain into blood: a hematopoietic fate adopted by adult neural stem cells in vivo. Science， 1999， 283(5401): 534-537.

14 Jackson KA， Mi T， Goodell MA. Hematopoietic potential of stem cells isolated from murine skeletal muscle. Proc Natl Acad Sci USA， 1999， 96(25): 14482-14486.

15 Vescovi AL， Rietze R， Magli MC，et al. Hematopoietic potential of neural stem cells. Nat Med， 2002 Jun; 8(6):535.

16 Alison MR， Poulsom R， Jeffery R，et al. Hepatocytes from non-hepatic adult stem cells. Nature， 2000 Jul 20; 406:257.

17 Lagasse E， Connors H， Al-Dhalimy M，et al. Purified hematopoietic stem cells can differentiate into hepatocytes in vivo. Nat Med， 2000 Nov; 6(11):1229-1234.

18 Shen H， Cheng T， Olszak I，et al. CXCR-4 desensitization is associated with tissue localization of hemopoietic progenitor cells. J Immunol， 2001 Apr 15; 166(8): 5027-5033.

19 Ying QL， Nichols J， Evans EP，et al. Changing potency by spontaneous fusion. Nature， 2002 Apr 4; 416(6880):545-548.

20 Terada N， Hamazaki T， Oka M，et al. Bone marrow cells adopt the phenotype of other cells by spontaneous cell fusion. Nature， 2002 Apr 4; 416(6880):542-545.

21 Jiang Y， Jahagirdar BN， Reinhardt RL，et al. Pluripotency of mesenchymal stem cells derived from adult marrow. Nature， 2002 Jul 4; 418(6893): 41-49.

22 陳雷，路來金，孟曉婷，等.胎鼠脊髓神經(jīng)干細胞的分離、培養(yǎng)和鑒定.吉林大學(xué)學(xué)報( 醫(yī)學(xué)版)， 2002， 28(6): 580-582 .

23 馮玉萍，李倬，劉建雄.大鼠神經(jīng)干細胞的分離培養(yǎng)和分化.中國獸醫(yī)科技，2004，34(3):56-59.

24 肖美玲，羅煥敏，王成蹊，等.新生小鼠神經(jīng)干細胞的分離、培養(yǎng)和鑒定.暨南大學(xué)學(xué)報(醫(yī)學(xué)版) ，2005，26(2):215-220.

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

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

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

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

細胞研究范文第4篇

關(guān)鍵詞 細胞因子 T細胞 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：至少4個位點上牙周袋>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，炎癥位點不超過4個，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細胞系的制備：每例個體抽取5ml外周血，高密離心法獲取單個核細胞，37℃孵化14天，加入Pg抗體1周后，PBS洗細胞，靜置1周；加入IL-2，28天后Pg陽性T細胞系制備完成。

流式細胞儀檢測：PBS加0.1%鹽酸緩沖液沖洗T細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，選流式細胞儀檢測。進行統(tǒng)計學(xué)分析。

結(jié) 果

成人牙周炎、健康組兩組間CD4+、CD8+T細胞中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細胞IFN-7表達量高于IL-4、IL-10表達量。健康個體B的CD4+ T細胞中IL-4、IL-10表達高于IFN-γ；個體C的IL-10表達高于IFN-γ；CD8+T細胞中F、G個體IL-4或IL-10表達高于IFN-γ；成人牙周炎個體CD4+T細胞中，F(xiàn)、G個體IL-4表達高于IL-10，IL-10高于IFN-γ。其余個體均為IFN-γ表達量最高，成人牙周炎個體CD4+T細胞中，I、H、O、P、Q5例個體中IL-4和（或）IL-10表達高于或近似于IFN-γ；CD8+T細胞中，I、H、O、P、q、K6例個體中IL-4和（或）1L-10高于IFN-γ表達。

討 論

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

實驗證明，在牙周疾病中牙齦組織中IFN-γ表達顯著，本實驗中CD4+、CD8+T細胞系中IFN-γ表達量均高于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)生以及巨噬細胞等的潛在刺激引起［2］。Stein等已證實，成人牙周炎患者牙齦組織中IL-10表達量遠高于非炎性牙齦組織。同時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體T細胞系中白細胞介素-4、白細胞介素-10及γ-干擾素表達無顯著差異，但部分個體γ-干擾素表達高于其他兩種細胞因子的表達，證實牙齦卟啉菌陽性個體易患牙周疾病者，γ-干擾素表達增高。

參考文獻

1 路寶風(fēng).牙齦卟啉茵的研究進展.臨析醫(yī)學(xué)?？茖W(xué)校學(xué)報，2002，24(1)：66-68.

細胞研究范文第5篇

【關(guān)鍵詞】間充質(zhì)干細胞;心肌細胞;細胞替代治療

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,心肌細胞(Cardiomyocytes,CMs)屬于終末分化期永久性細胞,不具有再生能力[1],其對有絲分裂信號作出的反應(yīng)是細胞肥大[2]而不是再生,致使損傷后心肌再生和修復(fù)嚴重受限,由于心肌損傷后無法通過自身的增殖、分化進行修復(fù),壞死的心肌則由纖維疤痕組織取代[3,4]。研究發(fā)現(xiàn)心肌中也含有干細胞[5-7],在心肌梗死(Myocardial infarction,MI)后這些細胞會發(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,嚴重影響患者的生活質(zhì)量。臨床上缺乏對病變冠狀動脈的再造和梗死心肌的再生、重建的根本治療方法,而細胞替代治療通過移植功能細胞,替代、修復(fù)或加強受損的組織或器官的細胞的生物學(xué)功能已成為治療多種組織壞死性疾病的新策略。

1 心肌細胞和間充質(zhì)干細胞的特點

心肌細胞在出生后就進入了有絲分裂的后期,基本喪失了增生和再生的能力,不再進入細胞周期,而目前尚無證據(jù)支持心肌中含有干細胞[1]。成人骨髓中含有造血細胞和非造血細胞,非造血細胞與細胞外基質(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)境中的細胞成分包括網(wǎng)狀內(nèi)皮細胞、巨噬細胞、脂肪細胞、成纖維樣細胞[9],這些細胞通過分泌各種細胞因子、生長因子、以及自身細胞表面受體的表達,對造血細胞的附著、分化、自我更新起到了重要作用[10]。目前,普遍認為,在骨髓中至少存在兩種干細胞群即造血干細胞(Haematopoietic stem cells,HSCs)和MSCs,前者是所有造血細胞的祖細胞[11,12],后者則是中胚層發(fā)育的早期細胞,這類細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質(zhì)和基質(zhì)細胞等,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胞,如脂肪細胞、成骨細胞、CMs、神經(jīng)細胞等[13-16],MSCs向多種細胞分化及其誘導(dǎo)條件見表1。由于骨髓間充質(zhì)干細胞(bone mesenchymal stem cells,BMSCs)作為骨髓中存在的另一種非造血干細胞的干細胞群具有易獲得、易分離、易操作的優(yōu)點。能夠通過骨髓穿刺反復(fù)收集、體外大量擴增,取材方便,擴增后自體回輸,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)干細胞進行自體心肌內(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。

表1

MSCs向多種細胞分化的誘導(dǎo)條件

細胞類型誘導(dǎo)物質(zhì)或細胞因子

成骨細胞地塞米松,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(成纖維細胞生長因子)

軟骨細胞高密度壓片培養(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]首次報道MSCs體外成功地向CMs誘導(dǎo)分化,這是一個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)對從小鼠骨髓中分離出的MSCs進行體外誘導(dǎo),發(fā)現(xiàn)經(jīng)5-Aza處理1周后,大約30%的MSCs細胞形態(tài)發(fā)生改變,細胞體積變大,呈球狀或向同一方向延展成棒狀,2周后與周圍細胞相連,3周后細胞間通過閏盤相連并形成肌管,出現(xiàn)CMs表型,部分細胞克隆可出現(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)的細胞表達心鈉素(ANP)、腦鈉素(BNP)、α-MHC、β-MHC、MLC-2v、α-骨骼肌肌動蛋白及α-心肌肌動蛋白;免疫細胞化學(xué)染色Myosin、Actin及Desmin陽性;并且誘導(dǎo)的細胞有著幾種不同的動作電位,最為典型的是竇房結(jié)樣和心室肌樣動作電位;整個的研究表明小鼠MSCs分化為完全成熟且具有興奮性、能自發(fā)跳動的CMs,并且構(gòu)建出誘導(dǎo)后的心肌細胞系(Cadiomyocyte cell lines)。這一研究所建立的心肌細胞系為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細胞才能改善2個月后的心臟功能,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)化為心肌細胞尚無定論[18]。2001年,Orlic等選用eGFP高表達的雄性轉(zhuǎn)基因小鼠,從骨髓中篩選、培養(yǎng)擴增的造血干細胞譜系特異性抗原陰性(Lin-)而干細胞因子陽性(c-kit+)的原始干細胞,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,來源于血液干細胞的新的心肌細胞達到近70%。新修復(fù)的心肌組織中包括了心肌細胞和新生血管。在12只存活小鼠中發(fā)現(xiàn),移植細胞(表達GFP,成綠色熒光)分化為形態(tài)較小的肌細胞,與胚胎和新生肌細胞相似,不僅Y染色體陽性,還可以表達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。這些細胞同時也表達閏盤蛋白connexin43。BrdU摻入分裂細胞DNA及核內(nèi)細胞周期相關(guān)蛋白K167的表達提示肌細胞存在增殖分裂。在新生心肌組織中也發(fā)現(xiàn)有新生血管的形成。在新生的毛細血管和小動脈中存在eGFP陽性的內(nèi)皮細胞和平滑肌細胞,分別表達Ⅷ因子和α平滑肌肌動蛋白。而骨髓Lin-c-kit-細胞移植到損傷心肌中沒有發(fā)生心肌再生。血流動力學(xué)參數(shù)提示Lin-c-kit+細胞移植后可改善左心功能。這些體內(nèi)試驗的研究結(jié)果表明,高度富集的成體骨髓Lin-c-kit+細胞移植能在梗死區(qū)分化、增殖,形成大量的心肌細胞群,小動靜脈和毛細血管,并與受體心肌細胞、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)細胞移植對大動物的心肌再生作用。采用縮窄環(huán)建立豬的左冠狀動脈前降支(left anterior descending artery,LAD)遠端心肌梗死模型,抽取髂骨骨髓,分離基質(zhì)細胞,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個骨髓基質(zhì)細胞(BrdU標記),冠脈閉塞后8重復(fù)SPECT檢查,并進行心肌形態(tài)學(xué)和組織學(xué)分析。發(fā)現(xiàn)在梗死區(qū)移植細胞呈島狀分布,具有橫紋和Z帶,表達心肌肌鈣蛋白I(cTn I),在移植區(qū)由有更大的血管密度,SPECT發(fā)現(xiàn)治療組的射血分數(shù)、局部灌注及室壁運動明顯改善,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)細胞移植可形成島狀心肌細胞,促進血管新生,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和新生鼠的心肌細胞共同培養(yǎng)。誘導(dǎo)hBMSCs向心肌細胞分化。表達心肌特異性結(jié)構(gòu)蛋白基因如α肌球蛋白重鏈基因(α-MHC),以及心肌細胞特異性轉(zhuǎn)錄因子Nkx2.5,CATA4和心鈉素(ANP)。這個發(fā)現(xiàn)證實了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)細胞注入同源的大鼠的心臟中。發(fā)該細胞表達肌球蛋白重鏈和連接蛋白43,后者的表達提示了細胞間隙連接的形成。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驗性心梗模型中。在此實驗系統(tǒng)中筆者發(fā)現(xiàn)hBMSCs能移植入梗死組織區(qū)域并存活至少兩個月。同時還表達橫紋肌蛋白。為滿足人類的治療需求,還進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一步進行,但現(xiàn)有的結(jié)果顯示植入的hBMSCs能分化出心肌細胞表型,并在心臟組織受損或缺血時能促進細胞性的心臟形成術(shù)[23]。賈紹斌等用大鼠BMSCs在誘導(dǎo)劑5-aza的作用下,可以向心肌樣細胞方向轉(zhuǎn)化。形態(tài)學(xué)上BMSCs在5-aza干預(yù)后,細胞由原來扁平多角形變成長梭形,部分細胞體積明顯增粗,可見到有些細胞間有融樣發(fā)生,可以有類似肌管樣細胞出現(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可向心肌細胞分化[24]。呂鐵偉等多人誘導(dǎo)BMSCs分化成心肌細胞,可觀察到BMSCs向心肌細胞樣形態(tài)的改變明顯[25,26,27],免疫組化顯示cTnI表達陽性率高。說明5-aza能夠誘導(dǎo)BMSCs向心肌細胞轉(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,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態(tài)時序表達?？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胞的重要調(diào)控基因。為進一步細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)觀察心肌細胞(cardiomyocytes,CM)與BMSCs直接接觸和非直接接觸對誘導(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,且心肌特異性肌鈣蛋白T染色陽性,陽性率為1.3%;而心肌細胞條件培養(yǎng)液無法單獨誘導(dǎo)BMSCs的橫向分化得出結(jié)論:與CM細胞間的直接接觸是誘導(dǎo)BMSCs分化為心肌細胞的必須條件,條件培養(yǎng)液則非關(guān)鍵因素[30,31]。郭軍等(2004)探討粒細胞集落刺激因子(G-CSF)和干細胞因子(SCF)預(yù)處理對BMSCs向心肌細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)跳動的心肌細胞,使采用BMSC修復(fù)心肌損傷成為心血管疾病的研究熱點。研究利用BMSC可誘導(dǎo)分化為心肌細胞的特點,以幼豬為研究對象,采用經(jīng)冠脈轉(zhuǎn)運的方法,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表達心肌特異性蛋白[36]。

4 問題與展望

大量的細胞體外培養(yǎng)誘導(dǎo)和動物體內(nèi)實驗,為細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作為心肌干細胞的來源,具有重要的臨床意義和良好的應(yīng)用遠景。目前,干細胞在心血管疾病的研究中還處于臨床前實驗階段,對于干細胞在心血管疾病中作用的認識也僅是初步的,還存在很多問題亟待解決,如移植的最佳部位和時機?對于不同程度的心肌損傷采用細胞移植的數(shù)量如何量化?嚙齒類動物模型能否準確反應(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)中病理作用下對植入的干細胞的影響?源于植入細胞的新生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期預(yù)后?如何避免植入干細胞受損,增加干細胞的數(shù)量,糾正干細胞的異常?盡管如此,可以預(yù)見,隨著干細胞研究的深入,應(yīng)用最近發(fā)展的組織工程學(xué)技術(shù)和干細胞誘導(dǎo)技術(shù),將間充質(zhì)干細胞誘導(dǎo)分化為心肌細胞,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的移植將會給心血管疾病的治療帶來巨大變革。

參 考 文 獻

[1] Condorelli G,Borello U,Angelis LD,et al.Cardiomyocytes induce endothelial cells to transdifferentiate into cardiac muscle:Implications for myocardium regeneration.PNAS,2001,98(19):10733-10738.

[2] Makino S,Fukuda K,Miyoshi S,et al.Cardiomyocytes can be generated from marrow stromal cells in vitro.J Clinic Invest,1999,103(5):697-705.

[3] Zhang FB,Li L,Fang B,et al.Passage-restricted differentiation potential of mesenchymal stem cells into cardiomyocyte-like cells.Biochem Biophy Res Commun,2005,336:784-792.

[4] Doris AT.Cellular cardiomyoplasty with autologous skeletal myoblasts for ischemic heart disease and heart failure.Cur Control Trials in Cardiovasc Med,2001,2:208-211.

[5] Ioannis D,Nagy AH,Myrtle YA,et al.Adult bone marrow derived stem cells and the injured heart:just the beginning.Europ J Cardio thoracic Surg,2005,28:665-676.

[6] Hughes S.Cardiacs tem cells.J Pathol,2002,197:468-478.

[7] Scorsin M,Hagege AA,Dolizy I,et al.Can cellular transplantation improve function in doxorubicin induced heart failure Circulation,1998,98(19Suppl):11151-11155.

[8] Barry F,Boynton R,Murphy M,et al.The SH-3 and SH-4 antibodies recognize distinct epitopes on CD73 from human mesenchymal stem cells.Biochem Biophys Res Commun,2001,289(2):519-24.

[9] Kortenjann M,Nehls M,Smith A,et al.Abnormal bone marrow stroma in mice deficient for nemo-like kinase.Nlk Eur J lmmunol,2001,31(12):3580-3587.

[10] Deans RJ,Moseley AB.Mesenchymal stem cells:biology and potential clinicaluses.Exp Hematol,2000,28(8):875-884.

[11] Ryan JM,Barry FP,Murphy JM,et al.Mesenchymal stem cells avoid allogeneic rejection.J Inflammation,2005,(2)8:1-11.

[12] Shizuru JA,Negrin RS,Weissman IL.Hematopoietic stem and progenitor cells:Clinical and Preclinical Regeneration of the Hematolymphoid System.Annu Rev Med,2005,56:509-538.

[13] 何旭,王心蕊,張海英,等.人骨髓間充質(zhì)干細胞體外定向誘導(dǎo)分化為脂肪細胞方法的建立.吉林大學(xué)學(xué)報(醫(yī)學(xué)版),2006,3(32):530-532.

[14] Barry FP,Murphy JM.Mesenchymal stem cells:clinical applications and biological characterization.Int J Biochem Cell Biol 2004,36:568-584.

[15] Rocky ST,Genevieve B,Richard T.Adult mesenchymal stem cells and cell-based tissue engineering.Arthritis Res Therapy,2003,5:32-45.

[16] Pardridge WM.Tyrosine hydroxylase replacement in experimental Parkinsons disease with transvascular gene therapy.NeuroRx,2005,2(1):129-138.

[17] Makino S,Fukuda K,Miyoshi S,et al.Cardiomyocytes can be generated from marrow stromal cells in vitro.J Clinic Invest.1999;103(5):697-705.

[18] Wang J,Shum Tim D,Calipeau J,et al.Marrow stromal cells for cellular cardiomyoplasty Feasibility and potential clinical advantages.J Thorac Cardiovasc Surg,2000,120:999-1006.

[19] Orlic D,Kajstura J,Chimenti Set,et al.Bone marrow cells regenerate infracted myocardium.Nature,2001,410:701-705.

[20] Tomita S,Mickle DA,Weisel RD,et al.Improved heart function with myogenesis and angiogenesis after autologous porcine bone marrow stromal cell transplantation.Thorac Cardiovasec Surg,2002,123(6):1132-1140.

[21] Shake JG,Gruber PJ,Baumgartner WA,et al.Mesenchymal stem cell implantation in a swine myocardial infarct model:engraftment and functional effects.Ann Thorac Surg Jun,2002,73(6):1919-1925.

[22] Young sup Yoon,Andrea Wecker,Lindsay Heyd,et al.Clonally expanded novel multipotent stem cells from human bone marrow regenerate myocardium after myocardial infarction.Clin Invest,2005,115(2):326-338.

[23] 韓永生.骨髓間充質(zhì)干細胞移植治療心肌梗死的研究進展.國外醫(yī)學(xué)內(nèi)科學(xué)分冊,2004,31(11):474-477.

[24] 賈紹斌.大鼠骨髓間充質(zhì)干細胞體外定向誘導(dǎo)分化為心肌樣細胞的實驗研究.中國心血管雜志,2005,10(5):327-328.

[25] 張宇.大鼠骨髓間充質(zhì)干細胞分化成心肌細胞的實驗研究.哈爾濱醫(yī)科大學(xué)學(xué)報,2004,38(2):126-128.

[26] 田志.干細胞治療心力衰竭研究進展.重慶醫(yī)學(xué),2004,33(12):1877-1880.

[27] 孫麗莉.骨髓間充質(zhì)干細胞的克隆培養(yǎng)及其向心肌細胞的誘導(dǎo)分化.復(fù)旦學(xué)報(醫(yī)學(xué)版),2003,30(6):519-527.

[28] 郭啟倉.骨髓間充質(zhì)干細胞可分化為搏動的心肌細胞研究.中華實驗外科雜志,2004,21(12):1558.

[29] 張文.骨髓間充質(zhì)干細胞體外分化為心肌樣細胞相關(guān)調(diào)控基因的時序表達.中華心血管病雜志,2004,32(11):1004-1008.

[30] 汪蕾.直接與間接接觸對誘導(dǎo)骨髓間充質(zhì)干細胞成心肌樣分化的影響.現(xiàn)代醫(yī)學(xué),2004,32(5):293-295.

[31] 龔覺曉.外環(huán)境對骨髓間充質(zhì)干細胞分化成心肌樣細胞的影響.中國臨床康復(fù),2004,8(12):2250-2252.

[32] 郭軍.體外模擬心肌微環(huán)境下骨髓間充質(zhì)干細胞向心肌樣細胞分化的實驗研究.心臟雜志,2004,15(6):501-503.

[33] 楊志健,張馥敏,周芳.自體骨髓干細胞移植治療心肌梗死.中國急診醫(yī)學(xué)雜志,2006,4(15):315-318.

[34] 常靜,雷寒,陳建斌.大鼠心肌細胞誘導(dǎo)人骨髓間充質(zhì)干細胞向心肌樣細胞分化的研究.重慶醫(yī)科大學(xué)學(xué)報,2007,32(9):907-910.