體外誘導小鼠胚胎干細胞定向分化及AFM的可視化研究.pdf

1、　　胚胎干細胞(embryonic stem cell,ES cell)在細胞誘導分化方面具有可塑性強、分裂增值旺盛和免疫原性低等特點,為進行細胞移植治療疑難疾病帶來希望。為了能夠揭示ES細胞在體外細胞因子的調(diào)控下發(fā)生定向分化,其膜表面形態(tài)學的變化及其對應的生物學意義,本文在體外培養(yǎng)BALB/c小鼠ES細胞定向分化為胰島樣細胞團,利用原子力顯微鏡(atomic force microscope,AFM)追蹤觀察培養(yǎng)各時期細胞表面形態(tài)學上

2、的變化,探索AFM在細胞生物學領(lǐng)域的應用。
　　本文首先選用BALB/c小鼠ES細胞,培養(yǎng)至擬胚體自然分化四天,然后轉(zhuǎn)入白明膠處理的培養(yǎng)板上使擬胚體貼壁生長,在特定時間段分別于培養(yǎng)液中添加一系列細胞因子(bFGF、IGF-1和Nicotinamide),使ES細胞定向分化為胰島樣細胞團,并且在培養(yǎng)的每個時期用AFM掃描細胞,這在國內(nèi)、外尚屬首次。本文首次從超微形態(tài)上發(fā)現(xiàn)ES細胞增殖克隆的兩種方式(對稱性分裂和非對稱性分裂),以及擬

3、胚體至轉(zhuǎn)化的細胞團期間細胞表面形貌的變化：加入生長因子bFGF后,內(nèi)胚層細胞大量增殖,外胚層的分化接受其調(diào)控變得有序起來,掃描外胚層先發(fā)現(xiàn)大量類似于神經(jīng)纖維(包括樹突和軸突)的細胞,隨后類似神經(jīng)系統(tǒng)的細胞幾乎相互連成網(wǎng)絡狀,纖維交織雜亂,還觀察到接近于圓形的細胞,可能是分化出的神經(jīng)元,作為信息交流傳導的中樞。添加生長因子IGF-1和Nicotinamide后,外胚層細胞隨時間的推進而逐漸減少,內(nèi)胚層細胞分化為胰島樣細胞團,但是在其細胞膜

4、上,我們卻沒有觀察到很大的變化。結(jié)合ICC結(jié)果,觀察到表達胰島B細胞的細胞數(shù)量龐大,在陽性細胞的表面有豐富的纖維組織,這些類神經(jīng)細胞纖維可能調(diào)節(jié)其激素的釋放,從而首次從超微形態(tài)上有力地印證了外胚層的神經(jīng)干細胞和內(nèi)胚層的胰島干細胞是同源的理論,為細胞的移植療法提供了可靠的憑據(jù)。另外還通過添加不同的生長因子,誘導BALB/c小鼠ES細胞定向分化為肝細胞,并最終獲得32%的高分化率。
　　通過AFM的運用,我們可以從完全不同于傳統(tǒng)生物學