利用细胞外基质大规模扩增临床级人脂肪间充质干细胞

背景:如何运用无血清培养体系大规模扩增处于未分化状态的脂肪间充质干细胞,并使其保持"干性"是脂肪间充质干细胞临床应用转化中急待解决的难题。目的:建立含细胞外基质的脂肪间充质干细胞体外培养系统,验证其扩增细胞的高效性、有效性及安全性。方法:在无血清培养条件下,将体外分离得到的脂肪间充质干细胞分别接种在包被细胞外基质的培养板和传统二维塑料培养板上。经过体外扩增后,比较2种条件下细胞数量、细胞表面标记物表达、细胞衰老状况以及体外多向分化能力(诱导成脂、成骨和成软骨)的差异,考察脂肪间充质干细胞在含细胞外基质的培养条件下扩增后的临床安全性。结果与结论:脂肪间充质干细胞扩增到第5代时,包被细胞外基质培养板的细胞产量已经是传统二维塑料培养板的10倍以上,流式细胞检测表明,在含细胞外基质条件下扩增的脂肪间充质干细胞仍保持了干细胞表面特定标记物的表达。细胞衰老检测结果显示,使用包被细胞外基质的培养板扩增脂肪间充质干细胞至第15代时,细胞仍几乎无老化现象,而使用二维塑料培养板扩增的细胞在第5代时已出现明显老化,传代后细胞增殖能力明显下降。体外多向诱导分化实验显示,脂肪间充质干细胞在含细胞外基质条件下扩增至第15代时仍具有成脂、成骨和成软骨的分化功能,并且与第5代时没有明显差异,同时显著优于传统培养条件下的第5代脂肪间充质干细胞。染色体核型分析及小鼠成瘤性试验结果表明,脂肪间充质干细胞在含细胞外基质条件下扩增后仍具备临床应用的安全性。以上结果证实,含细胞外基质的无血清培养系统可以更高效且安全地扩增出具有临床应用潜能的脂肪间充质干细胞。

荧光磁性纳米粒子标记三维培养系统中的脂肪间充质干细胞

背景:荧光磁性纳米粒子具有量子点和磁粒子的双重特质,生物相容性好,能够被胞吞入细胞质高效地标记细胞。目的:验证荧光磁性纳米粒子标记人脂肪间充质干细胞的可行性。方法:抽脂术抽取健康人脂肪组织,采用Ⅰ型胶原酶消化法分离,贴壁培养纯化人脂肪间充质干细胞。取第6代脂肪间充质干细胞与荧光磁性纳米粒子孵育过夜,采用普鲁士蓝染色、激光共聚焦显微镜检测体外标记细胞情况,荧光成像系统观察荧光磁性纳米粒子标记的干细胞体内示踪效果。结果与结论:普鲁士蓝染色显示荧光磁性纳米粒子以蓝色颗粒的形式分散于脂肪间充质细胞胞质中。激光共聚焦显微镜观察显示人脂肪间充质干细胞的细胞核被Hoechest33258染成蓝色,细胞质被标记成绿色;荧光成像结果表明标记的人脂肪间充质干细胞具有很好的成像效果。结果提示荧光磁性纳米粒子可以作为示踪剂在体外标记人脂肪间充质干细胞,为脂肪间充质干细胞的移植转化研究提供新方法。

脂肪组织血管基质部分中克隆形成细胞治疗膝骨关节炎的能力

背景:脂肪组织消化后得到的血管基质部分是多种细胞的混合体,其中以克隆样生长的细胞组分可能是真正具有"干性"维持能力的脂肪间充质干细胞。目的:分离、传代、培养脂肪组织血管基质部分中的克隆形成细胞,并检测其在动物模型中修复膝关节软骨的能力。方法:培养新鲜分离得到的脂肪组织血管基质部分,挑选其中以克隆样生长的贴壁细胞,消化、传代、培养至第3代。通过手术建立骨关节炎兔模型,将第3代克隆形成细胞移植入模型兔关节腔,与未进行细胞移植治疗的模型兔进行比较,观察兔膝关节软骨的再生情况。结果与结论:脂肪组织中血管基质部分细胞接种后第3天,贴壁细胞中出现克隆样生长的细胞集落,生长至第5天时,克隆样生长的细胞集落数和周围的单个细胞数均增加,传代至第3代时,仍然呈克隆样的集落生长,梭形形态。大体观察和MRI检查此类克隆形成细胞能在关节腔内帮助软骨修复,增加滑液分泌,同时有助于控制炎症,溃疡面积呈缩小趋势。实验结果有助于优化脂肪间充质干细胞的体外分离、培养体系,并为临床上治疗骨关节炎提供了新的思路。