誘導分化的胎盤間充質干細胞去分化后的干細胞特性及潛在機制探究.pdf

1、目的：
　　近年來，干細胞作為組織工程學原材料已在許多領域均獲得了深入的研究，干細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。干細胞研究包括胚胎干細胞(embryonic stem cells，ESCs)，誘導多能干細胞(inducedpluripotent stem cells，iPSCs)以及間充質干細胞(mesenchymal stem cells，MSCs)。其中胚胎干細胞來源于胚胎組織，有極強的體內體外分化能

2、力，但由于存在倫理學問題，其臨床應用受到限制;誘導多能干細胞為將轉錄因子結合至終末體細胞內，使其發(fā)生重編程恢復干細胞的特性并獲得多向分化潛能，但由于存在致瘤性的問題，其臨床應用受到限制;間充質于細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胞發(fā)生分化的多能干細胞。目前間充質干細胞已獲得一定范圍的臨床應用，可作為細胞移植的細胞來源以修復受損的組織或器官，還可作為生物人工肝的非實質性支持細胞等，但無論將其應用于何

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

4、究和治療中不可或缺的細胞來源。生長因子和細胞外基質可以促使干細胞轉化為分化的終末體細胞，在這個過程中干細胞會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，分化的終末體細胞可以轉化為較為原始的細胞表型，并獲得多向分化潛能，這個恢復干細胞特性的過程被稱為去分化。另有研究表明體外定向誘導分化為神經細胞和骨細胞的骨髓間充質干細胞(bone marrow mesenchymal stem cells;BMMSCs)可以在撤除誘導

5、分化培養(yǎng)基后恢復干細胞的特性。然而，這種特性是否存在干細胞種類的特異性以及誘導分化方向的特異性需要進一步的探索;同時，體外不同方向的誘導分化與去分化過程中潛在的調控機制仍需要得到進一步的闡明。
　　方法：
　　本實驗的目的是將胎盤間充質干細胞在體外定向誘導分化為終末體細胞，并觀察撤除誘導分化培養(yǎng)基后胎盤間充質干細胞特性的改變。本實驗步驟為將胎盤間充質干細胞在體外誘導分化為脂肪細胞或肝細胞，撤去誘導分化培養(yǎng)基之后，比較定向誘導

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

7、深入探索胎盤間充質干細胞定向誘導分化和去分化過程的潛在調控機制。
　　結果：
　　在定向誘導分化過程中，胎盤間充質干細胞的形態(tài)和特點均會發(fā)生顯著的改變，與此同時，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的代謝發(fā)生上調。撤去誘導分化培養(yǎng)基后，誘導分化的胎盤間充質干細胞迅即發(fā)生去分化，胎盤間充質干細胞的形態(tài)和特點均恢復到原始狀態(tài)，線粒體形態(tài)以及線粒體氧化磷酸化相關的代謝也隨之恢復到原始水平。但去分化后的胎盤間充

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