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目的:
干细胞移植被看做是治疗各系统疾病最有潜力的方法之一,近年来针对于干细胞移植的各项研究已被广泛开展。骨髓间充质细胞由于具有自我更新、多向分化及较好的增殖能力,使其在干细胞移植研究中被视为最佳的种子细胞。并且骨髓间充质干细胞的获得途径多样,提取和培养方法相对简单,使其在体内及体外研究中都显示出了明显的优势,并成为近几年干细胞移植研究中的热点研究对象之一。干细胞移植研究的核心问题是干细胞向靶器官迁移的过程、并作用于组织的实时活体示踪技术。SPIO是一种以铁离子为主要成分的新型MRI对比剂,现作为细胞标记物应用于体内、体外研究中。SPIO对细胞活性影响小、能在细胞中相对稳定的存留、并且MRI对其成像效果好。即使体内有残余的标记物,SPIO也可以通过参与机体代谢活动的方式,最终被机体吸收,对机体并无不良影响,因此SPIO被看作是未来干细胞移植研究中最理想的干细胞示踪标记物之一。本研究应用体外实验的方法,以SPIO标记的犬骨髓间充质干细胞(BMSC)为研究对象,探究随着BMSC的增殖传代,SPIO在细胞中保留量的变化情况。
方法:
1.提取幼年犬双侧的股骨和胫骨骨髓,全骨髓贴壁分离法分离出骨髓间充质干细胞进行传代培养,并以第3代细胞作为研究对象。
2.将第3代细胞进行SPIO-PLL标记后培养,进行标记组与未标记组细胞的形态、流式鉴定、细胞生长曲线和活细胞比率的测量。
3.对标记后的各代细胞进行普鲁士蓝染色,同时应用邻菲罗啉法对各代标记细胞及其原培养液进行铁含量测定。
结果:
1.标记细胞形态与未标记组细胞的差异随传代次数的增加而表现出明显差异。标记组细胞形态由梭形变为不规则形,同时整体排列由最初的旋涡状向无规则排列转变。未标记和标记后的BMSC流式鉴定中,CD34均呈阴性(标记细胞98.68%,未标记细胞99.89%),CD44均呈阳性(标记细胞92.1%,未标记细胞99.9%)。
2.对标记后的BMSC进行的各代普鲁士蓝染色发现,SPIO在各代标记细胞中的标记率稳定在100%,但细胞中铁颗粒数随着传代次数的增加呈明显减少的趋势。
3.此外标记组与未标记组细胞的生长曲线存在较为明显的统计学差异(P=0.001),提示标记物影响了细胞的增殖能力。
4.标记的BMSC台盼蓝拒染率为95.23%,未标记的BMSC拒染率为97.73%。
5.在对标记后的各代BMSC中的胞内标记物含量的邻菲罗啉法测定中发现,第1代标记细胞OD值为0.132625,当细胞传至第2代时的0D值为0.118。随着标记细胞传代次数的增加,SPIO含量呈逐代下降趋势,当传到第4代时的OD值已降至0.09625。
6.同时标记细胞原培养液中的SPIO含量虽然也呈减低趋势,即使第4代标记细胞的原培养液中的标记物OD值也达到了O.241,仍然在MRI可检出信号的范围内。
结论:
SPIO作为一种应用于BMSC的细胞标记物,显示了其良好的标记效果和理想的标记率,并能随干细胞的传代在细胞中稳定存留,但对细胞的形态和增殖能力都有较为明显的影响。由于其在细胞传代过程中有较大的标记量损失,且损失的标记物有较多残留在细胞外围,并能达到MRI检测标准。所以SPIO可能无法满足MRI长期的活体监测,并有可能出现假阳性结果,这需要进一步的体内、体外及组织学实验进一步加以研究。