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脐带间充质干细胞体外传代培养后细胞核型稳定性

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第38卷第5期 2013年10月 贵 阳 医 学 院 学报 JOURNAL OF GUIYANG MEDICAL COLLEGE VO1.38 No.5 2013.10 ・论著・ 脐带间充质干细胞体外传代培养后细胞核型稳定 性水 崔冬冰,何志旭 ,李永念,王凤昌 (贵阳医学院组织工程与干细胞实验中心,贵州贵阳550004) [摘 要]目的:研究脐带间充质干细胞(UC-MSCs)在经过培养和传代后是否会出现染色体异常改变。方法: 收集剖宫产足月胎儿脐带,采用胶原酶加胰酶消化法和机械法分离出UC.MSCs间充质干细胞贴壁培养传代,观 察细胞形态、免疫表型及细胞增殖实验等生物学特性,利用G显带分析原代(V0)和第3~6代(P3一p6)细胞的染 色体核型。结果:染色体核型分析显示,PO和P3一P6 uc—MSCs均为正常二倍体核型,G显带未见染色体结构 异常;UC—MSCs呈成纤维样形态生长,P3一P6代高表达CD73、CD90、CD44,并且UC.MSCs在培养2~3 d时达到 对数增长期。结论:UC—MSCs在体外连续传代培养6代以内染色体结构稳定,未出现染色体异常改变。 [关键词]脐带;间充质干细胞;连续传代;核型分析;细胞,培养的 [中图分类号]R349.5;R349.89 [文献标识码]A [文章编号]1000-2707(2013)05-0449-05 A Research on Karyotype Stability of Human Umbilical Cord Mesenchymal Stem Cells during Culture in vitro CUI Dongbing,HE Zhixu,LI Yongnian,WANG Fengchang (The Center ofStem Cell and s Engineering Research,Guiyang Medwal College,Guiyang 550004,Gu ̄hou,China) [Abstract]Objective:To investigate whether the chromosomes of human umbilical cord mesenchymal stem cells(UC-MSCs)will change after being cultured in vitro for generations.Methods:Umbilical cords of cesarean delivery were collected aseptically.UC—MSCs were isolated by digestion with collage- nase and tyrpsin or mechanical methods,and were cultured in vitro.The cells were characterized by morphology,immunophenotype and cell proliferation test,and karyotypes of generations of P0,P3, P4,P5,and P6 were analyzed with G—banding technique.Results:The karyotype analysis showed a normal diploid karyotype with 46 chromosomes and no abnormal change was found in chromosome structure.UC—MSCs exhibited fibroblastic morphology and CD73,CD90,and CD44 highly expressed in generations P3~P6.Cells reached logarithmic growth phase in 2—3 days of cuhure.Conclusion: When cultured for 6 passages in vitro,UC—MSCs can maintain stable chromosome structure,which pm— vides an experimental basis for the safety of UC—MSCs cytotherapy. [Key words]umbilical cord;mesenchymal stem cells;serila passage;karyotyping;cell cuhured 间充质干细胞(mesenchymal stem cells, 有免疫原性低、易于分离培养、体外能大量扩增及 MSCs)是干细胞家族的重要成员,来源于发育早期 冻存等特点,近年已成为干细胞研究及应用的热 的中胚层和外胚层,是一种具有自我更新及多向分 点 。MSCs最初是在骨髓中被发现的,后来研究 化潜能的成体干细胞 -2]。MSCs不仅具有组织修 发现它还存在于脐带、脐血、胎盘和其他一些组织 复、免疫、支持造血等重要功能,而且同时还具 中,但在成人骨髓中的数量较少、容易被病毒感染 [基金项目]国家自然科学基金资助项目(30560159),贵阳医学院院青年基金资助(K2009—15) 通信作者E-mail:hzx@gmc.edu.cn 449 贵阳医学院学报 38卷 及较强的免疫原性等因素了其临床应用。人 脐带来源的MSCs细胞含量、增殖能力都优于骨髓 MSCs,免疫原性比骨髓MSCs低,并且具有取材方 UC—MSCs的流式检测试剂盒,检测的阳性分子(包 括CD73、CD90、CD44)和阴性分子(只标记了一种 荧光染料,包括CD1lb、CDI9、CD34、CD45、HLA— DR),以了解在细胞培养过程中MSCs细胞的纯度 便,无伦理学争议等优点,因此越来越受到关 注 J。本研究通过G显带技术分析脐带间充质干 细胞(umbilical cord mesenchymal stem ceils,UC- 以及其分化情况。 1.3.3 MSCs细胞增殖实验采用MIT法绘制人 MSCs)在体外连续传代培养至1O代,并对其中的 原代(记为Po)和第3、4、5、6代细胞(分别记为 P3、P4、P5和P6)进行染色体核型分析,以观察该 UC-MSCs的增殖曲线,将每一代细胞分别接种于 96孔板中,每块板接种12孔细胞悬液200 L,使 每孔细胞数量为500—1 000,次13更换培养液,培 细胞在体外传代培养过程中是否会出现核型改变。 1材料与方法 1.1标本来源  ’2例脐带取自贵阳仁爱医院产科健康足月新 生JLII宫产手术后,经家属同意捐献所得,新生儿 性别为1男1女。 1.2材料 DMEM-低糖培养基(Gibco公司)、FBS(Hy- clone公司)、Ⅱ型胶原酶(Gibco公司)、胰蛋白 酶(Gibco公司)、流式抗体试剂盒(BD公司)、 CO:细胞培养箱(Thermo公司)、流式细胞仪 (BD公司)、Leica核型分析系统、染色体培养基、 秋水仙碱、甲醇、冰乙酸、、姬姆萨染液、细胞培养 瓶等。 1.3方法 1.3.1 MSCs分离培养在无菌条件下采集脐带, 在超净工作台中用无菌生理盐水(NS)清洗两遍, 置于75%医用酒精中浸泡30 S,取出后NS清洗两 遍,以充分洗净附着于脐带表面的酒精,减掉脐带 两端,将剩余组织剪成约3~5 cm的组织段,并剥 离华通式胶,转移入青霉素小瓶中用眼科剪将其剪 成2~3 mm长的组织条。然后采取两种方法分离 MSCs。(1)酶消化法分离培养MSCs:将剪碎的组 织中加入10 mL I1型胶原酶置于37 水浴中消化 2 h,离心后弃去上清,加入0.25%胰酶37℃水浴 30 min,离心后弃去上清,剩余组织和细胞中加入 含10%FBS的L—DMEM,并将其转移至细胞培养瓶 置于5%CO 培养箱中培养。(2)机械法分离培养 MSCs:在剪碎的组织中加入含10%FBS的L. DMEM,将其转移至培养瓶置于CO:培养箱中培 养。将分离得到的MSCs分为两部分,一部分冻存 于液氮,另一部分继续传代培养, 1.3.2细胞鉴定流式抗体来自BD公司的人 450 养3天后取第一块96孔板每孔中加入lO L的 MTI',继续培养4 h,吸出板中的液体,在每孔中加 入200 L二甲基亚砜(DMSO),80 r/min震荡 5 min,使MTY充分溶解,酶标仪检测OD值,连续 测量6 d,并计算每天每代细胞的平均OD值,根据 每天的平均OD值绘制MSCs细胞增殖曲线。 1.3.4染色体核型根据流式检测和细胞增殖实 验结果,选择最佳培养代数和培养时间的细胞,加 入终浓度为0.04 mg/L的秋水仙碱,于CO:培养 箱中继续培养4 h,用细胞刮刀刮下贴壁细胞。并 转移至15 mL离心管中,1 500 r/min离心8 min, 弃上清,加入4 mL低渗液(0.075%KC1),37℃水 浴5 min,加入2 mL固定液(甲醇:冰乙酸=3:1)再 37 cCl水浴5 min,1 500 r/min离心8 min,弃上清, 再次加入4 mL固定液再次离心,重复2次,重悬细 胞并滴片,室温条件下放置48 h后75 o【=烤片4 h, 姬姆萨染色15 min显代。 1.4观察指标 观察所培养的UC.MSCs细胞形态、免疫表型、 增殖情况及染色体核形。 2 结果 2.1细胞形态 培养的UC-MSCs 7 d左右贴壁,外形类似于成 纤维细胞,呈片状生长,细胞形态多样,以梭形为 主,可见多角形、星形等,传代后细胞增殖迅速,6 代以内的细胞形态完整,呈长梭形流水状生长,细 胞形态良好,P7、P8代细胞形态良好但排列紊乱。 见图1。 2.2免疫表型 P1、P2代细胞的阳性分子表达量较高,阴性分 子的表达量稳定在2%左右,P3一P6代细胞阴性 分子的表达量比例均在2%以下,P7和P8代细胞 阴性分子的表达量>4%。见图2。 5期 胡慧等水环境中兔肝粉和葵花籽粉对贵阳腐霉的影响 富的蛋白质,能为贵阳腐霉生长提供所需的营养, 高,但毒力却是以蛋白胨为氮源时培养的真菌毒力 贵阳腐霉菌丝体极易在其中生长 。所以在一定 最强。因而,产孢量大的菌株毒力也不一定强,这 范围内当水中兔肝粉或葵花籽粉含量增高时,水体 可能与游动孢子本身的活力有关。也即是说,即使 中的贵阳腐霉菌丝生长较好。在灭蚊实验中也发 游动孢子的量多,但是如果质量不高,活力差,在侵 现,蚊虫感染率高的水杯中,兔肝粉和葵花籽粉集 染宿主时游动孢子附着能力弱,那么也就不可能对 结成块,在低倍镜下可见粗壮的纵横交错的贵阳腐 蚊幼虫产生高效致病性。 霉菌丝体,其结果增加了贵阳腐霉的实际“剂量”。 本实验中观察到贵阳腐霉在水中葵花籽粉或 这一点和苏晓庆对大链壶菌的研究相似 J。 兔肝粉颗粒中腐生繁殖,提示贵阳腐霉可以在蚊虫 本实验发现水体中加人兔肝粉和葵花籽粉虽 孳生地的有机物中生长、定植,为其在野外灭蚊作 能促进贵阳腐霉菌丝生长,但却减少贵阳腐霉游动 用持续的特点及实用价值提供依据。同时在进行 孢子的释放量。因为水中营养物质的浓度可以影 以贵阳腐霉为基础的生物灭蚊剂的剂型设计中可 响真菌释放游动孢子,高营养的环境可以抑制游动 以考虑采用兔肝粉、葵花籽粉等作为添加剂,使其 孢子的释放 J。本实验结果提示当水体中加入少 可以对贵阳腐霉提供营养支撑。 量(0.04 g/L)兔肝粉或葵花籽粉时,蚊虫死亡率明 显增加;但当水中兔肝粉或葵花籽粉量达0.O8 g/L 4参考文献 及以上时,蚊虫死亡率即下降。其原因可能是过量 的兔肝粉和(或)葵花籽粉导致水体的有机污染, [1]Huang SW,Su XQ.Biological studies on Pythium guiyan- 该污染达到一定程度,可能会抑制贵阳腐霉游动孢 gense,a fungal pathogen of mosquito larvae[J].Mycosys- 子的数量,降低其活力,从而抑制贵阳腐霉的灭蚊作 tema,2007(3):380—388. 用。苏晓庆 对大链壶菌的研究也发现,每100 mL [2]杨月欣.中国食物成分表2004(第二册)[M].北京:北 水中加入6.4 mg葵花籽粉或6 mg兔肝粉时分别可 京大学医学出版社,2005:7—14. 使蚊虫感染率增加2倍和3倍;同样,过多的兔肝粉 [3]苏晓庆,郭庆.水环境中的几种物质对大链壶菌灭蚊效率 影响的初步研究[J].菌物学报,1994(2):111—120. 或葵花籽粉也会抑制大链壶菌的灭蚊作用。Jaron— [4]苏晓庆,黄江海,夏嫱.灭蚊真菌贵阳腐霉孢子囊和 ski and Axtell 在对大链壶菌的研究中发现,在低 游动孢子形成的观察[J].菌物学报,2013(增刊):244 或中等有机污染的水中,大链壶菌基本上丧失了对 —248. 蚊虫的感染毒力,其原因可能是有机污染抑制了大 [5]Jaronski,ST,Axtell RC.Effects of organic water pollution 链壶菌菌丝体的生长及游动孢子的形成。 on the infectivity fo the fungus Lagenidium igganteum f 0o・ 综合本实验中兔肝粉与葵花籽粉对贵阳腐霉 mycetes:Lagenidilaes)for larvae of Culex quinquefaciatus 产孢量和灭蚊能力的影响发现,当水体中加入少量 (Dipera:Culicidae):field and laboratory evaluation[J]. 兔肝粉或葵花籽粉时,减少了贵阳腐霉的产孢量, Med.Entomol,1982(3):255—262. 但蚊虫死亡率却明显增加。黄盛文¨ 对贵阳腐霉 (2013-07-24收稿,2013--08-20修回) 编辑:潘娅 生物学特性的研究中也发现灭蚊能力与游动孢子 数量分歧的现象。以酵母浸膏为氮源时产孢量最 (上接第453页) [2]Amfe MC,Dela FA,Fuentes I,et a1.Umbilical cord as a 干细胞染色体核型的稳定性[J].军事医学,20l2(8): mesenchymal stem cell source for treating joint pathologies 599—202. [J].World J Orthop,2011(6):43—5O. [6]Fotino c,Ricordi C,Lauriola V,et a1.Bone marrow-de— [3]Stewart MC,Stewart AA.Mesenchymal stem cells:char- irved stem cell transplantation for the treatment of insulin・ acteristics,sources,and mechanisms of action[J].Vet dependent diabetes[J].Rev Diabet Study,2010(2):144 Clin N Am Equine Pract,201l(2):243—261. —157. [4]Ringden O,Le Blanc K.Mesenchymal stem cells for treat- [7]阮光萍,潘兴华,邓永丽,等.人脐带间充质干细胞传代 ment of acute and chronic graft—versus—host disease,tissue 后发生染色体核型变异[J].中国优生与遗传杂志, toxicity and hemorrhages[J].Best Pract Res Clin Haema- 2012(1O):42—4_4. tol,201l(1):65—72. (2013-07—16收稿,2013-08-20修回) [5]王军,徐曼,盛宏霞,等.体外连续传代培养脐带间充质 编辑:文箐颍 457 

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