人诱导性多能干细胞的培养及鉴定

第28卷第1期

2010年2月

实验与

AND

检验医学

MEDICINE

V01.28No.1Feb.2010

EXPERIMENTALLABORATORY

・论著・

人诱导性多能干细胞的培养及鉴定

冯年花1,2,谢安,,娄远蕾,,阮琼芳,,郭菲,,吴珏1,2,邓志锋3,汪泱p

(1、南昌大学泌尿外科研究所;2、南昌大学研究生院医学部;3、南昌大学第二附属医院神经外科,江西南昌330006)

摘要:目的建立稳定的人诱导性多能干细胞(iPs细胞)培养体系。方法取第3。5代的小鼠胚胎成纤维细胞,丝裂霉素C处理后用作饲养层。人iPS细胞接种于饲养层上生长,胶原酶消化或机械法传代。倒置显微镜下观察iPs细胞生长状态;观察拟胚体形成能力;RT-PCR检测iPS细胞多能性基因的表达情况。结果(1)小鼠胚胎成纤维细胞(MEn为贴壁生长细胞,星梭形或多角形。细胞增殖旺盛。(2)生长在饲养层上的人iPs细胞呈典型的克隆状生长。克隆呈圆形或椭圆形,边界清晰。克隆内细胞排列紧密。细胞体积小,核大,细胞核/质比高。RT.PCR结果显示人iPS细胞强表达多能性基因Oct4,Nanog,Sox2;去除饲养层后悬浮培养能形成拟胚体(EB)。结论本实验的培养体系适合人iPS细胞的培养,人iPS细胞能稳定增殖,保持自我更新及分化潜能。

关键词:人诱导性多能干细胞:细胞培养:饲养层中图分类号R446.11+,3,Q813.1+1.R392—33

d堕;!Q:圣窆69益』!!垫161垒=!129.2Q!Q!Q1.oQ3

Cultureandidentificationofhumaninducedpluripotentstemcells

et

文献标识码A

文章编号1674一1129(2010)01一O006—03

FENGNianhua,XIEAn,LOUYuanlei,

01.InstituteofUrologyofNanchangUniversity,Nanchang330006,China

[Abstract】Objective

Toestablish

stableculturesystemofinducedplufipotentstem

eells(iPS).Methods

Mouseembryonicfibroblastcellsof3-5thpassagesweretreatedbymitomycinCandprepared鹪feederlayers.iPScloneswereplated

on

feederlayersandcellswereobservedunderinvertmicroscope.iPScloneswaspas-

or

sagedbycollagenasedigestion

mechanicalmethod.TotalmRNAwereextractedand

expressionofpluripotent—

associatedgenes

to

were

detectedby

RT-RCR.Results(1)Mouseembryonic

or

fibroblastcellsweretightlyadherent

on

culturedishandshowed

spindlepolygon

shape.(2)iPS

cellsweremaintained

inactivatedfeederlayer

andformedcondensedcloneswithclearborders.Cellsinclonesappearedhighnucleus/cytoplasmratioandpre-

dominant

nuclei.AlliPScellsstronglyexpressedOct4,NanogandSox2.Whenfeedercellswereremoved,iPS

cellsformed

embryoid

bodiesinsuspensioncondition.

our

Conclusion

Human

iPScellsproliferatedstablelyand

kepthishself-renewalanddifferentiationpotencyinthelongtermsubcultureofhumaniPScells.

lab

culturesystem,SOtheculturesystemissuitablefor

【Keywords】Humaninduced诱导性多能干细胞finduced

pluripotentstemcells;Cellculture;Feedercells

pluripotentstem

细胞稳定培养体系的建立是其用于基础研究及临床疾病治疗的基础,具有重要的意义。本实验旨在建立稳定的iPS细胞培养体系.为iPS细胞的基础研究及临床应用奠定基础。

cells。iPS细胞1是一种通过成体细胞重编程建立的多能干细胞.具有胚胎千细胞的特性.表达胚胎干细胞相关的多能性基因.能分化为三个胚层的细胞.移植到裸鼠体内能形成畸胎瘤【1’习。由于可取自成体细胞.因此iPS细胞的使用可避免胚胎干细胞面临的伦理及免疫排斥问题。具有广泛的应用前景121。iPS

基金项目:国家自然科学基金(30960385);江西省自然科学基金(2007GZYl470)

作者简介:冯年花,女,江西吉安人。1987年1月出生,南昌大学医学院硕士研究生。

・通讯作者:汪泱,女,江西高安人,研究员,博士生导师.主要研究方向为干细胞与再生医学。

材料与方法

1材料

1.1实验动物及细胞系来源清洁级孕12.5天Balb/c小鼠由南昌大学医学院动科部提供;人诱导性多能干细胞系iPs—S由中科院上海生化细胞所肖磊课题组惠赠【3l。

1.2试剂KnockoutTMDMEM培养基、Knockout俐血清替代物fSerumReplacement)、高糖DMEM培养

万方数据

第28卷第1期

2010年2月

实验与检验医学

MEDICINE

V01.28No.1

EXPERIMENTALANDIABORATORYFeb.2010

基、非必需氨基酸(NEAA)、L一谷氨酰胺(L—Glu.tamin)、一2一巯基乙醇(B—ME)、碱性成纤维生长因子(b—FGf’)、Ⅳ型胶原酶,以上均购自美国Invitrogen公司:胎牛血清(FBS)购自杭州四季青生物有限公司:丝裂霉素C(MMC):乖【I明胶(gelatine)购自美国Sig-ma公司:逆转录及PCR试剂盒购自美国Fermentas公司。2方法

2。1培养基的配制iPS细胞培养基:KnockoutTM

DMEM+20%SR+1%NEAA+lmML-glu+O.1mM

3-

ME+4ng/ml

b-FGF:小鼠胚胎成纤维细胞(MEF)培养

基:高糖DMEM培养基+10%FBS+2mML一谷氨酰胺。

2.2小鼠胚胎成纤维细胞(MEF)的原代提取将健康成年Balb/c小鼠按照雄性和雌性1:2比例合笼,次日观察阴道栓。见栓当13记为孕O。5天(E0.5d)。取妊娠12.5d的孕鼠。无菌条件取出胚胎.剥离羊膜,去除头、四肢和内脏。用无菌PBS洗净血迹.眼科剪剪碎.加入0.125%EDTA胰蛋白酶37℃水浴消化3。5min后,轻轻吹散细胞.加入含血清培养基终止,静置。取上清,重复数次;收集上清,1200r/min离心5min.取沉淀.以l(P/nd的密度接种

于伐5的细胞培养瓶中,37℃、含5%CO:条件下培

养。取状态良好的细胞冻存备用。

2.3饲养层的制备取第3.5代的MEF细胞.换上含101xg/ml丝裂霉素C的新鲜培养液继续孵育1.5。3h,用无菌PBS洗5遍,胰酶消化,以5~lOxlOS/IIll接种于预先用0.1%的明胶处理1.2h的rI'25塑料培养瓶中。一周内使用。2.4人iPs细胞的传代培养

2.4.1复苏取出冻存的iPS细胞.放于37℃温水。使冰晶快速融化.逐滴加入10倍体积的iPS细胞培养基。轻轻吹打混匀。800dmin离心3min。弃上清,加入5ml新鲜iPS细胞培养基.再次离心,洗净冻存液中的DMSO和血清.用iPS细胞培养基重悬后接种于预先制备的饲养层上。每天换液。

2.4.2传代(1)Ⅳ型胶原酶消化传代法:待集落长满饲养层.用lmg/nd的Ⅳ型胶原酶消化15~20min.将集落吹下.加入3。5ml培养液.轻轻吹散成小集落,均匀接种于饲养层细胞上,37℃、含5%CO:条件下培养;(2)机械传代法:传代前在倒置相差显微镜下将要分离的克隆做好标记.无菌条件下用无菌巴氏管挑取标记好的克隆。机械分离至合适大小,挑

万方数据

至离心管中800r/min离心3min。收集细胞沉淀.新鲜培养基重悬。接种于预先制备的饲养层上,每天换液。

2.4.3冻存将消化下来的iPs细胞集落转移至离心管中。轻轻吹打至合适大小.800rpm离心3min,弃上清。加入预先配好的冻存液f70%培养基+20%血清+10%DMSO).混匀,转移至冻存管。标记好名称、日期和代数。于冻存盒中一80℃过夜。次13转移至一196。C液氮罐中保存。2.5人iPS细胞的鉴定

2.5.1

RT—PCR检测多能性基因的表达取状态

良好的人iPS细胞克隆,Trizol法提取总RNA,RT—PCR检测多能性基因Oct4,Sox2,Nanog的表达。使用Fermentas逆转录试剂盒.随机引物逆转录合成cDNA后进行PCR扩增,PCR反应条件如下:94℃预变性5rain,94℃变性30s,退火30s,72℃30s,72℃延伸10min,扩增30个循环。B—actin做内参。各引物序列及产物长度如下:Oct4:上游引物:CGAAGA.GAAAGCGAACCAGTATC,下游引物:AGAACCAC—

ACTCGGACCAC

ATC;Nanog:上游引物:GCAA—

AAAAGGAAGACAAGGTCC。下游引物:ccrI'q'CT_

GCGTCACACCATTG:Sox2:

上游引物:CCCCCG-

GCGGCAATAGCA。下游引物:TCGGCGCCGGGGA.GATACAT;B—actin:上游弓l物:TCCTGTGGCATC

CACGAAACT.下游引物:GAAGCA兀TGCGGTG-

GACGAT。

2.5.2拟胚体(EB)形成能力将消化下来的iPS细胞集落移至一培养皿中,差速贴壁30rain,去除剩余的饲养层细胞.收集悬浮细胞集落。用不含bFGF的iPS细胞培养基蕈悬。吹打至合适大小的细胞团.接种于低黏附的细菌培养皿中悬浮培养,隔天换液。

结果

1原代MEF的生长状态小鼠胚胎成纤维细胞为贴壁生长细胞.消化后2~3小时即贴壁并完全伸展,细胞呈梭形或多角形.胞浆饱满,立体感强,细胞核清晰。培养第二天可见培养液中漂浮较多的死亡细胞。细胞增殖旺盛,镜下可见较多圆形透亮的新生分裂细胞(图A)。一般2。3天细胞完全融合。以1:2~3传代。取第3。5代状态良好的细胞用于饲养层的制备。

2人iPs细胞的生长状况及鉴定iPs细胞呈典型的克隆状生长。克隆呈圆形或椭圆形,边界清晰,折光性好,高倍镜下形似鸟巢(图B)。克隆内细胞排

第28卷第1期

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实验与

AND

检验医学

MEDlCINE

V01.28No.1

Feb.2010

EXPERIMENTAL

LABORA7r0RY

列紧密.细胞体积较小,细胞核大、核仁清晰,细胞核/质比高。细胞增殖旺盛.一般每5—6d传代。RT—PCR结果显示体外多次传代的iPS细胞仍高表达多能性基因Oct4,Sox2,Nanog([酮C)。消化后的iPS细胞集落在低黏附培养板中悬浮培养能聚集成球生长。形成拟胚体。拟胚体内细胞间黏附紧密,各拟胚体边界清楚。胚体饱满,折光性好,悬浮生长于培养液中(图D)。

附图A:贴壁生长的MEF细胞;B:生长在饲养层上的呈克隆状生长;C:体外多次传代的人iPS细胞仍高表达多能性基因Oct4。Sox2.Nanog;D:去除饲养层后悬浮培养.人iPS细胞集落能聚集形成拟胚体。@对=50I^脚)

讨论

随着再生医学的兴起,干细胞成为研究的热点。iPS技术的建立是干细胞领域的又一重大突破.具有里程碑式的意义。稳定的iPS细胞体外培养体系是其应用于基础研究及临床疾病治疗的前提。本实验室培养的人iPS细胞具有和ES细胞类似的生长特性。传至35代仍能稳定增殖并保持未分化状态。强表达多能性基因Oct4,Sox2,Nanog,在去除饲养层之后能形成拟胚体.表现出干细胞的聚集生长特性。说明本实验的培养体系适合iPS细胞的稳定生长。

胶原酶消化法和机械传代法是两种常用的胚胎干细胞传代方法[41,胶原酶适合消化生长状态良好.分化较少的克隆;机械法适合于克隆的纯化优选。前者操作方便,适合大批量扩增培养,但消化后集落的大小不易控制;后者工作量较大,时间较长.不适合大批量扩增培养,但能控制集落的大小。实际操作中可将二者结合,在不同阶段使用不同的方法进行传代。

在iPS细胞培养体系中。合适的饲养层细胞是

万方数据

维持其生长的必要条件。饲养层细胞是经过灭活处理的不再增殖的细胞.可以分泌一些生长因子.促进细胞增殖。抑制分化.从而保持干细胞的自我更新及高度未分化状态闱.不同的饲养层分泌生长因子的能力不同16l。饲养层细胞的好坏直接影响iPS细胞的生长状态。制备饲养层细胞最关键的步骤是灭活。比较常用的有两种方法.一种是射线照射法,另一种是丝裂霉素C处理法。处理的浓度和时间主要根据细胞的状态、密度进行调整[71。本实验中采用丝裂霉素C处理法.一般iOl山g/ml处理1.5.3小时。我们曾将经10tLg/ml的丝裂霉素C处理2、2.5、3小时的饲养层进行比较.发现处理2.5小时比较合适。此时MC对细胞的毒性最低.同时又达到最佳的灭活效果。饲养层细胞的密度对iPS的生长状态亦有影响[7,s1.细胞密度太高导致iPS细胞堆积生长.克隆中部细胞容易营养缺乏而死亡:密度太低易使iPS细胞分化,一般T25的培养瓶种植5~8x105细胞。此外.不同种属的饲养层细胞对iPS细胞的维持能力也不同f9’iOl:饲养层细胞传代次数越多。其对iPS细胞的维持能力则越低…J。

目前.多家实验室已成功建立iPS细胞系.但各实验室之间的培养体系存在些许差异.这在一定程度上影响了实验的重复性及稳定性。因此。建立稳

定规范的iPS细胞培养体系有助于提供高质量细胞系,提高实验的真实性和准确性。

(致谢:感谢中科院上海生物化学与细胞生物学研究所肖磊课题组提供iPS细胞系1。

参考文献

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stemcellsfrom

nlonse

embryonicandadultfibroblastculturesbydefined

factors[11.

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generatedfrom

inducedpluripotent

stem

ceU郇】.Nature。2009.461(7260):91-94.

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ducedpluripotentstem(iPS)cellsfromhumansomaticcellsby

combination

ofsixu-anscription

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【7】ZhouD,LiuT'Zhou)【,etai.Threekey

variables(下转第15页)

・15・

第28卷第1期

2010年2月

实验与检

验医

MEDICINE

V01.28No.1

Feb.2010

EXPERIMENTALANDLABORATORY

生,影响RA预后和严蓖程度。HLA—DR抗原主要存在于B淋巴细胞、单核细胞及内皮细胞的细胞膜上。HLA—DR分子为二聚体结构.有非多态性的DRa链和多态性的DRB链的可变区,可识别并结合抗原或自身抗原.刺激T细胞活化。进而诱发自身免疫反应。通过家系调查发现,RA发病有家族聚集趋向。HLA—DR位于人类第6号染色体短臂上,其中HLA一Ⅱ类基因具有高度多态性.是参与机体特异性识别和免疫应答的主要成分阎。HLA等位基因多态性决定了个体免疫反应的表型.通过对T细胞的自身调节,影响抗原递呈过程。HLA—DR染色体有两个表达DRB的基因座位.一个座位是DRBl.另一个是DRB3,DRB4或DRB5。单型DR53含有DRBI座位基因,其特异性为DR4.DR7,和DR9基因阐。关于RA患者诊断指标。一直是风湿病学家最关注的研究项目.而MHC类抗原中HLA—DR作为RA预后判断的重要有效指标.HLA—DR4作为RA的易感基因可成为新型的预后判断指标.易感基因对启动疾病发生与发展有重要作用。RA患者HLA—DR4和HLA—DR53等位基因发生的频率数分别为44%和56%.与对照组比较均P<0.01,结果有非常显著性意义。其DR基因与RA的相对危险率分别为3.70和2.64.HLA—DR4高于HLA—DR53。与张红卫等用基本相近。

本研究发现HLA—DR4携带使患者RF值升高,使RA病情复杂化.给联合治疗带来阑难,表现在控制症状及恢复正常值的时间上.HLA—DR4阳

清和滑液中RF的检测国外多采用比浊法、EUSA和RIA法.国内普遍采用比浊法的定量检测和乳胶凝集法的定性检测,从而指导对RA病人的疗效观察。本文采用比浊法与乳胶法同时检测75例类风湿关节炎患者血清RF.结果显示比浊法明显优于乳胶法,两法检测结果组间比较俨<0.01),有非常显著性差异。比浊法明显优于乳胶凝集法。75例类风湿关节炎患者中比浊法有59例阳性.乳胶法只有44例阳性,乳胶法阳性率低与RF的Ig类型及隐性类风湿因子【9,10I有关。

综上所述.RA患者其HLA—DR基因与RA的发生易感性明显有关.为临床诊断和鉴别诊断提供依据。

参考文献

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[91HuebcrW.UtzPJ.Autoantibedypromingforthestuayand

n屯砒-

性组比HLA—DR4阴性组显著延迟。在RF值恢复

正常方面.HLA—DR4阳性组比HLA—DR4阴性组病例显著减少.上述两方面与RA预后密切相关,认为HLA—DR4可作为判断RA治疗的重要预后指标。与吴轰等f8l基本一致。因此。对于RA相关基因的研究.对RA患者进行诊断分析.对揭示RA的发病机制.早期诊断和防治具有深远的意义。

嘶nt

ofautoimmtme

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Res.2002A(2):87—93.

RF是一种抗变性IgG抗体,存在于RA病人血

(上接第8

)involvedinfeederpreparationforthemaimelllalleeof

stem

XueYuanXue

Bao,2009,31(4):468.,.472.

humanembryonic

cdMJl.CellBiolInt,2009,33(7):796—800.【10】LeeJB,SongJM,LeeJE,eta1.Availablehumanfeedercellsfor

fi-

the

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(1、南昌大学泌尿外科研究所;2、南昌大学研究生院医学部;3、南昌大学第二附属医院神经外科,江西南昌330006)

摘要:目的建立稳定的人诱导性多能干细胞(iPs细胞)培养体系。方法取第3。5代的小鼠胚胎成纤维细胞,丝裂霉素C处理后用作饲养层。人iPS细胞接种于饲养层上生长,胶原酶消化或机械法传代。倒置显微镜下观察iPs细胞生长状态;观察拟胚体形成能力;RT-PCR检测iPS细胞多能性基因的表达情况。结果(1)小鼠胚胎成纤维细胞(MEn为贴壁生长细胞,星梭形或多角形。细胞增殖旺盛。(2)生长在饲养层上的人iPs细胞呈典型的克隆状生长。克隆呈圆形或椭圆形,边界清晰。克隆内细胞排列紧密。细胞体积小,核大,细胞核/质比高。RT.PCR结果显示人iPS细胞强表达多能性基因Oct4,Nanog,Sox2;去除饲养层后悬浮培养能形成拟胚体(EB)。结论本实验的培养体系适合人iPS细胞的培养,人iPS细胞能稳定增殖,保持自我更新及分化潜能。

关键词:人诱导性多能干细胞:细胞培养:饲养层中图分类号R446.11+,3,Q813.1+1.R392—33

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文章编号1674一1129(2010)01一O006—03

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01.InstituteofUrologyofNanchangUniversity,Nanchang330006,China

[Abstract】Objective

Toestablish

stableculturesystemofinducedplufipotentstem

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Mouseembryonicfibroblastcellsof3-5thpassagesweretreatedbymitomycinCandprepared鹪feederlayers.iPScloneswereplated

on

feederlayersandcellswereobservedunderinvertmicroscope.iPScloneswaspas-

or

sagedbycollagenasedigestion

mechanicalmethod.TotalmRNAwereextractedand

expressionofpluripotent—

associatedgenes

to

were

detectedby

RT-RCR.Results(1)Mouseembryonic

or

fibroblastcellsweretightlyadherent

on

culturedishandshowed

spindlepolygon

shape.(2)iPS

cellsweremaintained

inactivatedfeederlayer

andformedcondensedcloneswithclearborders.Cellsinclonesappearedhighnucleus/cytoplasmratioandpre-

dominant

nuclei.AlliPScellsstronglyexpressedOct4,NanogandSox2.Whenfeedercellswereremoved,iPS

cellsformed

embryoid

bodiesinsuspensioncondition.

our

Conclusion

Human

iPScellsproliferatedstablelyand

kepthishself-renewalanddifferentiationpotencyinthelongtermsubcultureofhumaniPScells.

lab

culturesystem,SOtheculturesystemissuitablefor

【Keywords】Humaninduced诱导性多能干细胞finduced

pluripotentstemcells;Cellculture;Feedercells

pluripotentstem

细胞稳定培养体系的建立是其用于基础研究及临床疾病治疗的基础,具有重要的意义。本实验旨在建立稳定的iPS细胞培养体系.为iPS细胞的基础研究及临床应用奠定基础。

cells。iPS细胞1是一种通过成体细胞重编程建立的多能干细胞.具有胚胎千细胞的特性.表达胚胎干细胞相关的多能性基因.能分化为三个胚层的细胞.移植到裸鼠体内能形成畸胎瘤【1’习。由于可取自成体细胞.因此iPS细胞的使用可避免胚胎干细胞面临的伦理及免疫排斥问题。具有广泛的应用前景121。iPS

基金项目:国家自然科学基金(30960385);江西省自然科学基金(2007GZYl470)

作者简介:冯年花,女,江西吉安人。1987年1月出生,南昌大学医学院硕士研究生。

・通讯作者:汪泱,女,江西高安人,研究员,博士生导师.主要研究方向为干细胞与再生医学。

材料与方法

1材料

1.1实验动物及细胞系来源清洁级孕12.5天Balb/c小鼠由南昌大学医学院动科部提供;人诱导性多能干细胞系iPs—S由中科院上海生化细胞所肖磊课题组惠赠【3l。

1.2试剂KnockoutTMDMEM培养基、Knockout俐血清替代物fSerumReplacement)、高糖DMEM培养

万方数据

第28卷第1期

2010年2月

实验与检验医学

MEDICINE

V01.28No.1

EXPERIMENTALANDIABORATORYFeb.2010

基、非必需氨基酸(NEAA)、L一谷氨酰胺(L—Glu.tamin)、一2一巯基乙醇(B—ME)、碱性成纤维生长因子(b—FGf’)、Ⅳ型胶原酶,以上均购自美国Invitrogen公司:胎牛血清(FBS)购自杭州四季青生物有限公司:丝裂霉素C(MMC):乖【I明胶(gelatine)购自美国Sig-ma公司:逆转录及PCR试剂盒购自美国Fermentas公司。2方法

2。1培养基的配制iPS细胞培养基:KnockoutTM

DMEM+20%SR+1%NEAA+lmML-glu+O.1mM

3-

ME+4ng/ml

b-FGF:小鼠胚胎成纤维细胞(MEF)培养

基:高糖DMEM培养基+10%FBS+2mML一谷氨酰胺。

2.2小鼠胚胎成纤维细胞(MEF)的原代提取将健康成年Balb/c小鼠按照雄性和雌性1:2比例合笼,次日观察阴道栓。见栓当13记为孕O。5天(E0.5d)。取妊娠12.5d的孕鼠。无菌条件取出胚胎.剥离羊膜,去除头、四肢和内脏。用无菌PBS洗净血迹.眼科剪剪碎.加入0.125%EDTA胰蛋白酶37℃水浴消化3。5min后,轻轻吹散细胞.加入含血清培养基终止,静置。取上清,重复数次;收集上清,1200r/min离心5min.取沉淀.以l(P/nd的密度接种

于伐5的细胞培养瓶中,37℃、含5%CO:条件下培

养。取状态良好的细胞冻存备用。

2.3饲养层的制备取第3.5代的MEF细胞.换上含101xg/ml丝裂霉素C的新鲜培养液继续孵育1.5。3h,用无菌PBS洗5遍,胰酶消化,以5~lOxlOS/IIll接种于预先用0.1%的明胶处理1.2h的rI'25塑料培养瓶中。一周内使用。2.4人iPs细胞的传代培养

2.4.1复苏取出冻存的iPS细胞.放于37℃温水。使冰晶快速融化.逐滴加入10倍体积的iPS细胞培养基。轻轻吹打混匀。800dmin离心3min。弃上清,加入5ml新鲜iPS细胞培养基.再次离心,洗净冻存液中的DMSO和血清.用iPS细胞培养基重悬后接种于预先制备的饲养层上。每天换液。

2.4.2传代(1)Ⅳ型胶原酶消化传代法:待集落长满饲养层.用lmg/nd的Ⅳ型胶原酶消化15~20min.将集落吹下.加入3。5ml培养液.轻轻吹散成小集落,均匀接种于饲养层细胞上,37℃、含5%CO:条件下培养;(2)机械传代法:传代前在倒置相差显微镜下将要分离的克隆做好标记.无菌条件下用无菌巴氏管挑取标记好的克隆。机械分离至合适大小,挑

万方数据

至离心管中800r/min离心3min。收集细胞沉淀.新鲜培养基重悬。接种于预先制备的饲养层上,每天换液。

2.4.3冻存将消化下来的iPs细胞集落转移至离心管中。轻轻吹打至合适大小.800rpm离心3min,弃上清。加入预先配好的冻存液f70%培养基+20%血清+10%DMSO).混匀,转移至冻存管。标记好名称、日期和代数。于冻存盒中一80℃过夜。次13转移至一196。C液氮罐中保存。2.5人iPS细胞的鉴定

2.5.1

RT—PCR检测多能性基因的表达取状态

良好的人iPS细胞克隆,Trizol法提取总RNA,RT—PCR检测多能性基因Oct4,Sox2,Nanog的表达。使用Fermentas逆转录试剂盒.随机引物逆转录合成cDNA后进行PCR扩增,PCR反应条件如下:94℃预变性5rain,94℃变性30s,退火30s,72℃30s,72℃延伸10min,扩增30个循环。B—actin做内参。各引物序列及产物长度如下:Oct4:上游引物:CGAAGA.GAAAGCGAACCAGTATC,下游引物:AGAACCAC—

ACTCGGACCAC

ATC;Nanog:上游引物:GCAA—

AAAAGGAAGACAAGGTCC。下游引物:ccrI'q'CT_

GCGTCACACCATTG:Sox2:

上游引物:CCCCCG-

GCGGCAATAGCA。下游引物:TCGGCGCCGGGGA.GATACAT;B—actin:上游弓l物:TCCTGTGGCATC

CACGAAACT.下游引物:GAAGCA兀TGCGGTG-

GACGAT。

2.5.2拟胚体(EB)形成能力将消化下来的iPS细胞集落移至一培养皿中,差速贴壁30rain,去除剩余的饲养层细胞.收集悬浮细胞集落。用不含bFGF的iPS细胞培养基蕈悬。吹打至合适大小的细胞团.接种于低黏附的细菌培养皿中悬浮培养,隔天换液。

结果

1原代MEF的生长状态小鼠胚胎成纤维细胞为贴壁生长细胞.消化后2~3小时即贴壁并完全伸展,细胞呈梭形或多角形.胞浆饱满,立体感强,细胞核清晰。培养第二天可见培养液中漂浮较多的死亡细胞。细胞增殖旺盛,镜下可见较多圆形透亮的新生分裂细胞(图A)。一般2。3天细胞完全融合。以1:2~3传代。取第3。5代状态良好的细胞用于饲养层的制备。

2人iPs细胞的生长状况及鉴定iPs细胞呈典型的克隆状生长。克隆呈圆形或椭圆形,边界清晰,折光性好,高倍镜下形似鸟巢(图B)。克隆内细胞排

第28卷第1期

2010年2月

实验与

AND

检验医学

MEDlCINE

V01.28No.1

Feb.2010

EXPERIMENTAL

LABORA7r0RY

列紧密.细胞体积较小,细胞核大、核仁清晰,细胞核/质比高。细胞增殖旺盛.一般每5—6d传代。RT—PCR结果显示体外多次传代的iPS细胞仍高表达多能性基因Oct4,Sox2,Nanog([酮C)。消化后的iPS细胞集落在低黏附培养板中悬浮培养能聚集成球生长。形成拟胚体。拟胚体内细胞间黏附紧密,各拟胚体边界清楚。胚体饱满,折光性好,悬浮生长于培养液中(图D)。

附图A:贴壁生长的MEF细胞;B:生长在饲养层上的呈克隆状生长;C:体外多次传代的人iPS细胞仍高表达多能性基因Oct4。Sox2.Nanog;D:去除饲养层后悬浮培养.人iPS细胞集落能聚集形成拟胚体。@对=50I^脚)

讨论

随着再生医学的兴起,干细胞成为研究的热点。iPS技术的建立是干细胞领域的又一重大突破.具有里程碑式的意义。稳定的iPS细胞体外培养体系是其应用于基础研究及临床疾病治疗的前提。本实验室培养的人iPS细胞具有和ES细胞类似的生长特性。传至35代仍能稳定增殖并保持未分化状态。强表达多能性基因Oct4,Sox2,Nanog,在去除饲养层之后能形成拟胚体.表现出干细胞的聚集生长特性。说明本实验的培养体系适合iPS细胞的稳定生长。

胶原酶消化法和机械传代法是两种常用的胚胎干细胞传代方法[41,胶原酶适合消化生长状态良好.分化较少的克隆;机械法适合于克隆的纯化优选。前者操作方便,适合大批量扩增培养,但消化后集落的大小不易控制;后者工作量较大,时间较长.不适合大批量扩增培养,但能控制集落的大小。实际操作中可将二者结合,在不同阶段使用不同的方法进行传代。

在iPS细胞培养体系中。合适的饲养层细胞是

万方数据

维持其生长的必要条件。饲养层细胞是经过灭活处理的不再增殖的细胞.可以分泌一些生长因子.促进细胞增殖。抑制分化.从而保持干细胞的自我更新及高度未分化状态闱.不同的饲养层分泌生长因子的能力不同16l。饲养层细胞的好坏直接影响iPS细胞的生长状态。制备饲养层细胞最关键的步骤是灭活。比较常用的有两种方法.一种是射线照射法,另一种是丝裂霉素C处理法。处理的浓度和时间主要根据细胞的状态、密度进行调整[71。本实验中采用丝裂霉素C处理法.一般iOl山g/ml处理1.5.3小时。我们曾将经10tLg/ml的丝裂霉素C处理2、2.5、3小时的饲养层进行比较.发现处理2.5小时比较合适。此时MC对细胞的毒性最低.同时又达到最佳的灭活效果。饲养层细胞的密度对iPS的生长状态亦有影响[7,s1.细胞密度太高导致iPS细胞堆积生长.克隆中部细胞容易营养缺乏而死亡:密度太低易使iPS细胞分化,一般T25的培养瓶种植5~8x105细胞。此外.不同种属的饲养层细胞对iPS细胞的维持能力也不同f9’iOl:饲养层细胞传代次数越多。其对iPS细胞的维持能力则越低…J。

目前.多家实验室已成功建立iPS细胞系.但各实验室之间的培养体系存在些许差异.这在一定程度上影响了实验的重复性及稳定性。因此。建立稳

定规范的iPS细胞培养体系有助于提供高质量细胞系,提高实验的真实性和准确性。

(致谢:感谢中科院上海生物化学与细胞生物学研究所肖磊课题组提供iPS细胞系1。

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・15・

第28卷第1期

2010年2月

实验与检

验医

MEDICINE

V01.28No.1

Feb.2010

EXPERIMENTALANDLABORATORY

生,影响RA预后和严蓖程度。HLA—DR抗原主要存在于B淋巴细胞、单核细胞及内皮细胞的细胞膜上。HLA—DR分子为二聚体结构.有非多态性的DRa链和多态性的DRB链的可变区,可识别并结合抗原或自身抗原.刺激T细胞活化。进而诱发自身免疫反应。通过家系调查发现,RA发病有家族聚集趋向。HLA—DR位于人类第6号染色体短臂上,其中HLA一Ⅱ类基因具有高度多态性.是参与机体特异性识别和免疫应答的主要成分阎。HLA等位基因多态性决定了个体免疫反应的表型.通过对T细胞的自身调节,影响抗原递呈过程。HLA—DR染色体有两个表达DRB的基因座位.一个座位是DRBl.另一个是DRB3,DRB4或DRB5。单型DR53含有DRBI座位基因,其特异性为DR4.DR7,和DR9基因阐。关于RA患者诊断指标。一直是风湿病学家最关注的研究项目.而MHC类抗原中HLA—DR作为RA预后判断的重要有效指标.HLA—DR4作为RA的易感基因可成为新型的预后判断指标.易感基因对启动疾病发生与发展有重要作用。RA患者HLA—DR4和HLA—DR53等位基因发生的频率数分别为44%和56%.与对照组比较均P<0.01,结果有非常显著性意义。其DR基因与RA的相对危险率分别为3.70和2.64.HLA—DR4高于HLA—DR53。与张红卫等用基本相近。

本研究发现HLA—DR4携带使患者RF值升高,使RA病情复杂化.给联合治疗带来阑难,表现在控制症状及恢复正常值的时间上.HLA—DR4阳

清和滑液中RF的检测国外多采用比浊法、EUSA和RIA法.国内普遍采用比浊法的定量检测和乳胶凝集法的定性检测,从而指导对RA病人的疗效观察。本文采用比浊法与乳胶法同时检测75例类风湿关节炎患者血清RF.结果显示比浊法明显优于乳胶法,两法检测结果组间比较俨<0.01),有非常显著性差异。比浊法明显优于乳胶凝集法。75例类风湿关节炎患者中比浊法有59例阳性.乳胶法只有44例阳性,乳胶法阳性率低与RF的Ig类型及隐性类风湿因子【9,10I有关。

综上所述.RA患者其HLA—DR基因与RA的发生易感性明显有关.为临床诊断和鉴别诊断提供依据。

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性组比HLA—DR4阴性组显著延迟。在RF值恢复

正常方面.HLA—DR4阳性组比HLA—DR4阴性组病例显著减少.上述两方面与RA预后密切相关,认为HLA—DR4可作为判断RA治疗的重要预后指标。与吴轰等f8l基本一致。因此。对于RA相关基因的研究.对RA患者进行诊断分析.对揭示RA的发病机制.早期诊断和防治具有深远的意义。

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万方数据


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