脐血细胞在搅拌悬浮生物反应器中的生长特性

目的：了解脐血细胞在搅拌悬浮生物反应器中的生长特性，为开发搅拌悬浮生物反应器大规模生产造血细胞提供实验依据。 方法：实验于2003-06／1l在华东理工大学生物反应器工程国家重点实验室动物细胞与组织工程研究室完成。脐血细胞在基本细胞因子组合干细胞因子＋白细胞介素3＋白细胞介素6的刺激作用下，考察其在静态和动态培养系统中的生长规律，搅拌转速（30，60r／min）对脐血细胞细胞周期分布和凋亡的影响以及不同形状搅拌桨（平翼桨、搅拌棒）对脐血细胞生长的影响。 结果：①总细胞的扩增：随着细胞逐步适应体外生存环境，总细胞开始表现出增殖的趋势，且转瓶扩增效果略好于孔板，但差异不显著。②CD34^＋细胞的扩增：在相同细胞因子组合的培养条件下，动态培养在短期培养（1周左右）过程中表现出了明显的增殖优势，而静态培养更有利于维持造血干／祖细胞状态。③总集落形成细胞的扩增：在短期培养中动态培养系统具有明显的生长优势，随着培养时间的延长，静态培养对总集落形成细胞的维持作用优于动态培养。④不同搅拌转速对脐血细胞细胞周期分布和凋亡的影响：相对于静态培养，CD34^＋细胞除了G2期含量显著增加外，对其他细胞周期和凋亡无显著影响，随着搅拌转速从30r／min提高到60r／min时，CD34^＋细胞周期分布和凋亡差异不明显。而细胞周期分布和凋亡比率在静态培养和60r／min的转瓶培养情况下更为相似，表明流体作用力的增强对CD34^＋细胞的生长行为没有影响。⑤不同搅拌桨形状对造血细胞培养的影响：相同搅拌转速（30r／min）下培养来源相同的脐血细胞，1周后平翼桨转瓶中的单个核细胞数锐减，而搅拌棒转瓶却能保持基本不变，且差异显著（P〈0．05）。说明不同搅拌桨形式导致混合方式的差异以及由此产生的不同流体作用力等对造血细胞增殖造成某种程度的影响。 结论：动态培养能支持脐血细胞的生长，且造血干／祖细胞的增殖优于静态培养。搅拌转速的增加对脐血细胞细胞周期分布和凋亡无显著影响，而不同的搅拌形式与脐血细胞的增殖有关。     

微囊微环境体外扩增人脐血造血干/祖细胞

背景:由于单份脐血所含的造血细胞数量有限,目前只能用于儿童或低体质量成人血液病和急性辐射损伤等疾病患者,有效扩增脐血造血干,祖细胞已成为研究热点.目的:观察微囊微环境对脐血造血干,祖细胞扩增的影响,以及此过程中可否使造血干,祖细胞在扩增的同时仍维持其未分化状态.设计、时间及地点:单一样本观察,于2006-06/2007-09在中国科学院大连化学物理研究所完成.材料:正常足月产新生儿脐带血由大连市妇产医院提供,提供者知情同意.方法:Ficoll法梯度分离人脐血单个核细胞,采用静电液滴法在生理条件下进行微囊化包封和体外培养.以同条件平面培养的脐血单个核细胞作为对照.主要观察指标:观察微囊化脐血细胞的生长特点及脐血细胞总数的变化;流式细胞仪检测培养过程中CD34+细胞扩增情况:应用甲基纤维素半固体培养法观察扩增细胞的集落形成能力.结果:脐血细胞在微胶囊内持续增殖,并以聚集成团的三维方式生长,两种培养方式对脐血细胞总数均无明显影响(P>0.05).对比CD34+细胞扩增和细胞集落的生成发现,微囊化培养脐血细胞的CD34+细胞数量和集落密度均在培养第6天达到高峰,明显高于平面培养3 d时所达到的峰值:之后逐渐下降,至12 d后平面培养细胞的CD34+细胞和集落形成能力几乎检测不到,而此时微囊化培养的CD34+细胞数量和集落密度仍与平面培养的扩增高峰相近.结论:微囊化培养能有效扩增人脐血造血干/祖细胞,并显著减缓造血干/祖细胞的分化进程,维持其多分化潜能,提示微囊为造血干/祖细胞维持未分化状态的扩增提供了特殊的微环境.     

不同血清培养条件下骨髓间充质干细胞的增殖

背景:目前,分离培养骨髓间充质干细胞应用最为广泛的细胞生长添加剂是胎牛血清/4,牛血清,应用脐血清进行骨髓间充质干细胞培养的相关研究较少.目的:观察不同血清培养对骨髓间充质干细胞增殖的影响.方法:用Ficoll密度梯度离心法分离纯化骨髓间充质干细胞,在含脐血清、胎牛血清以及无血清的L-DMEM培养基中培养,观察各组细胞形态、增殖情况;应用流式细胞术对细胞表面抗原CD34、CD44、CD45、CD105进行表型鉴定.结果与结论:脐血清培养后细胞形态较小,似纺锤状,细胞呈网状生长;胎牛血清培养后细胞呈梭形成纤维细胞样,呈集落样生长;脐血清和胎牛血清均能促进细胞生长增殖,但骨髓间充质干细胞在脐血清中增殖更活跃,无血清培养基本无增殖.流式细胞鉴定显示CD34、CD45阴性,CD44、CD105阳性,脐血清扩增后骨髓间充质干细胞的表面标记无明显改变.     

转白血病抑制因子基因人胚肺成纤维细胞对脐血CD34+细胞体外扩增的影响

背景:单份脐血的造血细胞数量有限,难以满足成人的需要,如何有效地扩增脐血造血干/祖细胞是目前研究的热点.目的:构建人白血病抑制因子基因修饰的人胚肺成纤维细胞,观察转基因细胞对脐血CD34+造血干/祖细胞体外扩增的影响.方法:建立转人白血病抑制因子基因的饲养层细胞,用RT-PCR法和ELISA法鉴定目的基因的表达;采用免疫磁珠法分离脐血CD34+造血干/祖细胞,流式细胞术检测纯度;将CD34+造血干/祖细胞与饲养层细胞共培养,流式细胞术检测各组增殖效果;扩增后的造血干/祖细胞用跨膜迁移实验检测自发迁移率和基质细胞衍生因子1诱导迁移试验以鉴定体外扩增的造血干/祖细胞的归巢能力.结果与结论:成功建立转基因饲养层细胞,RT-PCR法和ELISA法证实有目的基因表达,与人白血病抑制因子转基因饲养层细胞共培养7 d后CD34+造血干/祖细胞可大量扩增,同时表面黏附分子的表达量仍较高.体外迁移实验显示与转基因饲养层细胞共培养的造血细胞的诱导迁移率明显高于对照组,可以较好地保持其归巢能力.因此转人白血病抑制因子基因的饲养层细胞可有效扩增脐血CD34+造血干/祖细胞,延缓其分化,并且体外扩增后仍保持较高的归巢能力.     

细胞因子介导的人脐血单个核细胞体外扩增并重建NOD/SCID小鼠造血及免疫功能

背景:细胞因子介导的脐血造血细胞体外扩增有望能解决脐血移植数量不足的问题.目的:实验拟确立在无基质培养条件下体外扩增脐血单个核细胞最合适的细胞因子组合及干细胞因子、FLT3配基协同促聚核细胞生成因子对造血及免疫重建功能的影响.方法:将新鲜脐血标本分离的单个核细胞接种于含有不同细胞因子组合的无血清无基质培养体系中培养7 d,根据不同细胞因子组合分组,将3因子干细胞因子+FLT3配基+促聚核细胞生成因子组合在无血清无基质条件下扩增培养7 d前后的脐血单个核细胞移植给经亚致死量照射的NOD/SCID小鼠.在扩增培养0,7 d检测脐血CD34+细胞数及CD34+CXCR4+,CD34+CD62L+,CD34+CD49d+的细胞数.脐血移植6周后通过流式细胞仪,PCR法检测存活小鼠体内的人源性细胞.结果与结论:移植6周后,存活小鼠体内均可检测到人源性CD45+细胞,扩增脐血移植组的NOD/SCID小鼠存活率和人特异性基因捡出率均高于新鲜脐血移植组和高于生理盐水移植组(P<0.05).扩增脐血组存活NOD/SCID小鼠骨髓中可检测到人髓系细胞(CD33+),T淋巴细胞(CD4+),B淋巴细胞(CD19+)和人造血干细胞成分(CD34+)细胞的表达.结果提示干细胞因子+FLT3配基+促聚核细胞生成因子3因子组合脐血造血细胞体外扩增是最合适的细胞因子组合,其扩增的脐血单个核细胞能够植入并重建NOD/SCID小鼠的造血及免疫功能.     

脐血CD34+CD38-早期造血祖细胞的体外增殖和凋亡

为了从适龄产妇脐血中分离出CD34^ CD38^-细胞，在体外较长时间培养后观察分析CD34^ CD38^-细胞分裂增殖、凋亡以及干细胞因子对CD34^ CD38^-细胞增殖的影响，用流式细胞仪从10例健康产妇脐血中分选出CD34^ 和CD38^-标记的脐血原始细胞．在添加IL-3、IL-6、GM—CSF、EPO、IGF—1和SCF6种混合因子的干细胞培养基中培养6个月，观察细胞并绘制生长曲线，用单细胞凝胶电泳检测干细胞因子对CD34^ CD38^-细胞生长的影响和用流式细胞仪检测CD34’CD38细胞凋亡情况。结果表明：脐血CD34^ CD38^-细胞可在体外较长时间培养增殖，无异常或过度的细胞凋亡发生。结论：通过控制培养条件，脐血CD34^ CD38^-早期造血祖细胞可在体外较长时间培养增殖，以作为大量脐血原始细胞移植的细胞来源.     

地中海贫血患儿血清群体反应性抗体对脐血CD34~+细胞增殖和凋亡的影响

本研究探讨特异性群体反应性抗体(panel reactive antibody,PRA)对脐血CD34+细胞的影响。取含PRA的β地中海贫血患儿血清,与脐血CD34+细胞、补体联合孵育,观察其对CD34+细胞的影响,并以[3H]TdR掺入法测定细胞DNA合成及流式细胞仪检测细胞凋亡。结果表明,PRA血清组细胞培养上清中乳酸脱氢酶水平高于对照组;PRA血清组脐血CD34+细胞DNA合成能力较对照组下降。流式细胞仪检测显示,各实验组间脐血CD34+细胞凋亡率差异无统计学意义。结论:特异性PRA血清对脐血CD34+细胞的增殖有抑制作用,补体可增强上述作用;特异性PRA血清对脐血CD34+细胞的凋亡无明显影响。     

骨髓基质细胞对多细胞因子介导人脐血单个核细胞体外扩增的影响

背景:体外扩增脐血造血细胞的目的是促进脐血造血细胞的植入能力,细胞因子介导的脐血造血细胞能使细胞数有效扩增,但同时也耗竭了具有分化潜能的造血干细胞.目的:观察骨髓基质细胞对多细胞因子组合介导人脐血单个核细胞体外扩增及扩增后黏附分子和CXCR4表达的影响.方法:将分离的人脐血单个核细胞接种在预先建立的人骨髓基质细胞层上,分组培养:对照组仅含有脐血单个核细胞;多种细胞因子+脐血单个核细胞组;骨髓基质细胞+脐血单个核细胞组;骨髓基质细胞+多种细胞因子+脐血单个核细胞组.培养0,7 d检测有核细胞数, CD34+细胞数及CD34+CXCR4+,CD34+CD62L+,CD34+CD49d+的细胞数.结果与结论:单纯骨髓基质细胞和单用细胞因子组均可有效地扩增脐血造血细胞,并提高造血细胞上CD49d,CD62L及 CXCR4表达.而单用细胞因子组促进脐血造血细胞扩增能力较单纯骨髓基质细胞强,提高造血细胞CD49d,CD62L及 CXCR4表达能力较单纯骨髓基质细胞差.提示骨髓基质细胞虽可支持脐血造血细胞扩增,但难以实现造血细胞的大量扩增,但在骨髓基质细胞层的支持下,多细胞因子可有效地促进脐血造血细胞的扩增,并优于单用细胞因子及骨髓基质细胞,证实骨髓基质细胞可协同多细胞因子有效地促进脐血单个核细胞的扩增,促进造血干细胞的黏附和趋化能力.     

磁力搅拌悬浮培养大规模扩增脐血造血祖细胞

为了利用磁力搅拌悬浮培养装置大规模体外扩增脐血造血祖细胞，从脐血分离单个核细胞，以无血清培养基stemspan添加干细胞因子、FLT-3配基及血小板生成素为培养体系进行培养。先研究磁场（25和50mT）对静态扩增培养的造血祖细胞生长和集落形成能力的影响，再研究磁力搅拌悬浮大规模培养对造血细胞总数扩增、造血集落形成和表面分子标志表达变化。结果表明，在0，25和50mT磁场组和磁转子组，细胞总数扩增倍数和造血集落形成数在各组间均无明显区别（P〉0．05）。经过7天的扩增培养，磁力搅拌悬浮大规模培养细胞总数扩增倍数为2．8±0．45，高于静态培养细胞总数扩增倍数（2．1±0．48）（P〈0．01）；磁力搅拌悬浮培养组形成的红系集落数（1983．5±582．6）、粒-巨噬细胞集落数（186．4±62．7）明显高于静态培养形成的相应的造血集落数（分别为1396．2±425．7和136．5±40．8）（P均〈0．05）：磁力搅拌悬浮扩增后造血干细胞（CD34^＋、CD34^＋／CD38^-或CD133^＋）比例分别为（0.9±0．34）％、（0．7±0．21）％和（1．1±0．35）％，低于静态培养的干细胞比例[分别为（1．4±0．35）％、（1．2±0．34）％和（1．6±0．68％）]（P均〈0．05）；但是，归巢相关分子CD184和CD62L高于静态扩增培养．．结论：磁力搅拌悬浮装置可能有利于脐血造血祖细胞规模扩增，本研究结果还有待于动物实验及临床移植试验进一步验证.     

不同细胞饲养层支持脐血CD34＋细胞体外扩增的效果比较

背景:成纤维细胞饲养层与基质细胞饲养层一样能分泌多种细胞因子,其中包括起正性作用和负性作用的细胞因子,它们对共培养体系内的干/祖细胞起双向调节作用,但何时表现为抑制性或促进性作用目前尚无定论.目的:分析比较骨髓基质细胞及皮肤成纤维细胞饲养层对脐血CD34+细胞体外扩增的影响,以了解共培养体系对脐血CD34+细胞体外扩增的支持作用.设计、时间及地点:细胞学体外对照观察,于2003-08/2004-05在广东医学院附属医院中心实验室完成.材料:原代成纤维细胞、骨髓标本由广东医学院附属医院提供,脐血标本由广东医学院附属医院妇产科及湛江市妇幼保健院妇产科提供.方法:体外分离培养人脐血单个核细胞,应用免疫磁珠(阳性)分选法提取脐血CD34+细胞.设立3组:液体培养对照组为脐血CD34+细胞(3×108L-1)+RPMI 1640培养液(含体积分数为10%牛血清白蛋白、10 μg/L粒-巨噬细胞集落刺激因子、10 μg/L干细胞因子、10 μg/L白细胞介素3),接种于24扎培养板;骨髓基质细胞饲养层组、成纤维细胞饲养层组分别将体外分离培养的第4代人骨髓基质细胞,皮肤成纤维细胞接种于24孔培养板,70%融合时加入等量脐血CD34+细胞及相同成分的RPMI 1640培养液.主要观察指标:脐血CD34+细胞增殖情况与集落形成能力.结果:与骨髓基质细胞饲养层组比较,液体培养对照组、成纤维细胞饲养层组脐血CD34+细胞增殖率及集落形成能力均显著降低(P均＜0.01):后2组间比较差异无显著性意义(P＞0.05).结论:骨髓基质细胞饲养层培养体系能促进脐血CD34+细胞体外扩增,并可以较好地保持脐血CD34+细胞的干细胞特性,效果显著优于成纤维细胞饲养层及液体培养体系.