誘導(dǎo)分化的胎盤間充質(zhì)干細(xì)胞去分化后的干細(xì)胞特性及潛在機(jī)制探究.pdf

1、目的：
　　近年來，干細(xì)胞作為組織工程學(xué)原材料已在許多領(lǐng)域均獲得了深入的研究，干細(xì)胞移植療法已成為各種終末期致死性疾病的有效治療方法之一。干細(xì)胞研究包括胚胎干細(xì)胞(embryonic stem cells，ESCs)，誘導(dǎo)多能干細(xì)胞(inducedpluripotent stem cells，iPSCs)以及間充質(zhì)干細(xì)胞(mesenchymal stem cells，MSCs)。其中胚胎干細(xì)胞來源于胚胎組織，有極強(qiáng)的體內(nèi)體外分化能

2、力，但由于存在倫理學(xué)問題，其臨床應(yīng)用受到限制;誘導(dǎo)多能干細(xì)胞為將轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合至終末體細(xì)胞內(nèi)，使其發(fā)生重編程恢復(fù)干細(xì)胞的特性并獲得多向分化潛能，但由于存在致瘤性的問題，其臨床應(yīng)用受到限制;間充質(zhì)于細(xì)胞是一種具有成纖維樣形態(tài)，能夠不斷自我更新，并能向多種具有功能的終末體細(xì)胞發(fā)生分化的多能干細(xì)胞。目前間充質(zhì)干細(xì)胞已獲得一定范圍的臨床應(yīng)用，可作為細(xì)胞移植的細(xì)胞來源以修復(fù)受損的組織或器官，還可作為生物人工肝的非實(shí)質(zhì)性支持細(xì)胞等，但無論將其應(yīng)用于何

3、種研究或者治療方案，均需要增加間充質(zhì)干細(xì)胞的增殖能力和細(xì)胞活力，使得短期內(nèi)可以獲得足夠數(shù)量的間充質(zhì)干細(xì)胞，以滿足不同的應(yīng)用需求。
　　間充質(zhì)干細(xì)胞的細(xì)胞來源主要有骨髓，脂肪，胎盤，臍血，臍帶等。其中胎盤間充質(zhì)干細(xì)胞(placenta derived mesenchymal stem cells;PDMSCs)是一種從胎膜中分離的干細(xì)胞，具有來源豐富，擴(kuò)增能力強(qiáng)，倍增時(shí)間短，免疫抑制強(qiáng)，無倫理問題等優(yōu)點(diǎn)，這些優(yōu)點(diǎn)使得它們成為干細(xì)胞研

4、究和治療中不可或缺的細(xì)胞來源。生長(zhǎng)因子和細(xì)胞外基質(zhì)可以促使干細(xì)胞轉(zhuǎn)化為分化的終末體細(xì)胞，在這個(gè)過程中干細(xì)胞會(huì)逐步失去多向分化的能力。然而，有研究表明在一些特殊的培養(yǎng)條件下，分化的終末體細(xì)胞可以轉(zhuǎn)化為較為原始的細(xì)胞表型，并獲得多向分化潛能，這個(gè)恢復(fù)干細(xì)胞特性的過程被稱為去分化。另有研究表明體外定向誘導(dǎo)分化為神經(jīng)細(xì)胞和骨細(xì)胞的骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞(bone marrow mesenchymal stem cells;BMMSCs)可以在撤除誘導(dǎo)

5、分化培養(yǎng)基后恢復(fù)干細(xì)胞的特性。然而，這種特性是否存在干細(xì)胞種類的特異性以及誘導(dǎo)分化方向的特異性需要進(jìn)一步的探索;同時(shí)，體外不同方向的誘導(dǎo)分化與去分化過程中潛在的調(diào)控機(jī)制仍需要得到進(jìn)一步的闡明。
　　方法：
　　本實(shí)驗(yàn)的目的是將胎盤間充質(zhì)干細(xì)胞在體外定向誘導(dǎo)分化為終末體細(xì)胞，并觀察撤除誘導(dǎo)分化培養(yǎng)基后胎盤間充質(zhì)干細(xì)胞特性的改變。本實(shí)驗(yàn)步驟為將胎盤間充質(zhì)干細(xì)胞在體外誘導(dǎo)分化為脂肪細(xì)胞或肝細(xì)胞，撤去誘導(dǎo)分化培養(yǎng)基之后，比較定向誘導(dǎo)

6、分化和去分化過程中干細(xì)胞特異性標(biāo)記物的表達(dá)，線粒體形態(tài)和代謝功能的改變，并比較未誘導(dǎo)的胎盤間充質(zhì)干細(xì)胞和誘導(dǎo)分化后去分化的胎盤間充質(zhì)干細(xì)胞的增殖能力，最后將誘導(dǎo)分化后去分化的胎盤間充質(zhì)干細(xì)胞再次定向誘導(dǎo)分化為脂肪細(xì)胞、骨細(xì)胞、肝細(xì)胞。為充分闡明定向誘導(dǎo)分化和去分化過程的發(fā)生機(jī)制，我們通過人類全基因表達(dá)譜芯片檢測(cè)定向誘導(dǎo)分化和去分化過程中人胎盤間充質(zhì)干細(xì)胞基因表達(dá)的改變，并利用DAVID6.7數(shù)據(jù)庫對(duì)差異基因進(jìn)行分析，采用KEGG信號(hào)通路

7、深入探索胎盤間充質(zhì)干細(xì)胞定向誘導(dǎo)分化和去分化過程的潛在調(diào)控機(jī)制。
　　結(jié)果：
　　在定向誘導(dǎo)分化過程中，胎盤間充質(zhì)干細(xì)胞的形態(tài)和特點(diǎn)均會(huì)發(fā)生顯著的改變，與此同時(shí)，線粒體形態(tài)也隨分化狀態(tài)發(fā)生特異性改變，線粒體氧化磷酸化相關(guān)的代謝發(fā)生上調(diào)。撤去誘導(dǎo)分化培養(yǎng)基后，誘導(dǎo)分化的胎盤間充質(zhì)干細(xì)胞迅即發(fā)生去分化，胎盤間充質(zhì)干細(xì)胞的形態(tài)和特點(diǎn)均恢復(fù)到原始狀態(tài)，線粒體形態(tài)以及線粒體氧化磷酸化相關(guān)的代謝也隨之恢復(fù)到原始水平。但去分化后的胎盤間充

8、質(zhì)干細(xì)胞與未誘導(dǎo)的胎盤間充質(zhì)細(xì)胞相比具有更強(qiáng)的細(xì)胞增殖能力，而且能夠再次定向誘導(dǎo)分化為不同類型的終末體細(xì)胞。最后我們對(duì)未誘導(dǎo)的胎盤間充質(zhì)干細(xì)胞，誘導(dǎo)分化的胎盤間充質(zhì)干細(xì)胞以及去分化的胎盤間充質(zhì)干細(xì)胞進(jìn)行了人類全基因組表達(dá)譜芯片檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)在定向誘導(dǎo)分化和去分化過程中，大量基因的表達(dá)發(fā)生顯著性改變。KEGG信號(hào)通路分析表明，癌癥信號(hào)通路，細(xì)胞粘附分子信號(hào)通路以及細(xì)胞周期信號(hào)通路等在定向誘導(dǎo)分化和去分化過程中起到關(guān)鍵作用。
　　結(jié)論：<