間充質(zhì)干細胞的干性在多級細胞調(diào)控中的作用及機制研究.pdf

1、間充質(zhì)干細胞(mesenchymal stem cells，MSCs)是中胚層來源的具有干性的細胞，能在增殖的同時保持多向分化潛能，并能在特定情況下誘導分化為多種組織。這一獨特的屬性為MSCs在組織工程和臨床治療上展示了良好的應(yīng)用前景。然而目前MSCs在體外增殖過程中仍存在增殖能力和干性逐漸喪失的困擾。因此，了解和認識間充質(zhì)干細胞干性維持的外在培養(yǎng)條件和內(nèi)在調(diào)節(jié)機制已成為當前MSCs研究中的熱點和難點。另一方面，間充質(zhì)干細胞與血管內(nèi)皮細

2、胞(endothelialcells，ECs)共培養(yǎng)是目前組織工程骨發(fā)展策略中的一大焦點。但是MSCs的成骨能力與ECs的成血管效應(yīng)間的相互作用以及偶聯(lián)兩個進程的內(nèi)在調(diào)控機制仍不明了。本研究通過三種培養(yǎng)基的比較鑒定出有利于MSCs干性維持的培養(yǎng)條件，同時篩選出關(guān)鍵調(diào)控基因KLF2并探討其在MSCs干性維持中的作用。并以此為基礎(chǔ)，進一步揭示MSCs的干性維持在MSCs的成骨作用與ECs的成血管效應(yīng)間所起的主導作用。這一研究從一個新的視角探

3、索了間充質(zhì)干細胞的干性維持在多級細胞調(diào)控中的重要作用，為組織工程新策略的開發(fā)提供了重要的指導方向。
　　第一部分間充質(zhì)干細胞干性維持的體系構(gòu)建
　　間充質(zhì)干細胞是一類具有干性的細胞，能夠誘導分化為多種組織，因而在組織工程和臨床治療上具有巨大的應(yīng)用潛力。然而目前MSCs在體外增殖過程中仍存在增殖能力和干性逐漸喪失的困擾。因此，了解和認識間充質(zhì)干細胞干性維持的外在培養(yǎng)條件和內(nèi)在關(guān)鍵靶基因已成為當前MSCs研究中的熱點和難點。本研

4、究通過比較人間充質(zhì)干細胞(human mesenchymal stem cells，hMSCs)在三種培養(yǎng)基中細胞形態(tài)，增殖能力，表面標志物及分化相關(guān)基因的表達分析，鑒定出最有利于hMSCs增殖和干性維持的培養(yǎng)基。在此基礎(chǔ)上篩選出與其干性相關(guān)的關(guān)鍵基因KLF2(Krüppel like transcription factor2)，并通過基因沉默實驗進一步分析KLF2對于hMSCs干性維持的作用。結(jié)果發(fā)現(xiàn)KLF2沉默后，hMSCs的增殖

5、能力，克隆形成能力及三向分化能力均明顯下調(diào)?；虮磉_分析顯示KLF2沉默的hMSCs，其多能性相關(guān)基因的表達量顯著下調(diào)，而分化相關(guān)基因的表達量上調(diào)，進一步提示KLF2對于hMSCs干性維持的促進作用。本研究鑒定出有利于人間充質(zhì)干細胞干性維持的外在培養(yǎng)條件，并進一步揭示其內(nèi)在調(diào)節(jié)機制，為hMSCs廣泛應(yīng)用于組織工程和臨床治療提供必要的前期基礎(chǔ)。
　　第二部分干性介導間充質(zhì)干細胞和血管內(nèi)皮細胞間的協(xié)同作用
　　間充質(zhì)干細胞與血管

6、內(nèi)皮細胞共培養(yǎng)是目前血管化骨發(fā)展策略中的一大焦點。但是MSCs的成骨與ECs的成血管效應(yīng)間的相互作用以及偶聯(lián)兩個進程的內(nèi)在調(diào)控機制仍不明了。本研究證實人間充質(zhì)干細胞(human mesenchymal stem cells，hMSCs)與人臍靜脈血管內(nèi)皮細胞(human umbilical vein endothelial cells，HUVECs)之間能通過一種智能的協(xié)同作用來獲得更好的骨化，即干性維持的hMSCs能夠起始并促進HUV

7、ECs的成血管作用并反過來刺激自身的成骨效應(yīng)。通過前期研究證實，hMSCs的干性維持可由三種不同的培養(yǎng)基以及關(guān)鍵的轉(zhuǎn)錄因子KLF2來進行調(diào)控。沉默KLF2能夠下調(diào)hMSCs的干性以及HUVECs的成血管作用，并最終獲得較差的成骨效應(yīng)。機制研究顯示干性維持的hMSCs可能通過激活NANOG-OCT4-SOX2這一關(guān)鍵的多能性調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，從而誘導bFGF（堿性成纖維生長因子）的釋放，從而上調(diào)VEGF（血管內(nèi)皮生長因子）的表達量來共同促進HUV