胎盘间充质干细胞研究进展
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胎盘 M SC 表达类似于骨髓 M SC 的表面标志 , 如间 质 细 胞 标 志 SH2 /CD105、SH3, 4 /CD73、CD90 / Thy21、CD166;主要组织相容性复合物 HLA - ABC; 整合蛋白家族 CD49e、CD29;透明质酸盐受体 CD44 等 ,不表达造血细胞表面标志 CD34、CD45、CD14、 HLA 2DR 和内皮细胞表面标 志 vW F、Flk21、CD31、 KDR 等 , 同时 也不 表 达 共 刺 激 分 子 CD80、CD86、 CD40L 等 [ 7 - 10 ] 。胎盘来源的多能细胞 ( PDMC)还可 表达某些胚胎干细胞表面标记 SSEA 24、TRA 21261、 TRA 21280,提示 PDMC 可能是非常原始的细胞群 , 比成体干细胞 (ASC)具有更广泛的自我更新和多系 分化能力 [ 9 ] 。用 RT - PCR 的方法检测 胎盘 M SC mRNA 的表 达 , 可 观 察 到 干 细 胞 标 记 基 因 Oct24、 Rex21及造血 /内皮细胞相关基因 HOXB4、GATA 22、 CBFβ、flt21 及器官特异性基因 renin、nestin、GFAP、 amylase等的表达 ,但 Rex21的表达随细胞代数增加 而消失 ; 另外 ,某些 mRNA 在子代克隆细胞群中表 达上调 ,如 CD34 和甲胎蛋白 ,而 CD34通常不表达 或仅少量表达于人 M SC,这些现象有待重复实验加
frondosum , which derived from cytotrophoblast and extraembryonic mesoderm , thus involved both p rimary embryonic cells
and adult stem cells. A s a castoff after parturition, along w ith the ease of accessibility, lack of ethical concerns, p lacenta
胎盘 M SC 的来源和分离
作为维系母体与胎儿物质交换的重要器官 ,胎盘结 构和功能的发育须与胎儿同步 。在胚胎生长各阶 段 ,滋养层和胚外中胚层的发育决定了胎盘绒毛的 成熟度 ,进而影响着胎盘的成熟度 。显然 ,孕早期胎 盘来源的细胞比足月胎盘更原始 。
M SC的来源 从羊水分离 M SC的设想很早就被提出 。羊水与胎 儿直接接触 ,除胎儿表皮 、体腔管道等处的脱落细胞 外 , 羊水中还可能存在来源于胎盘或桑葚胚的内细
氧气及营养物质交换的重要暂时性器官 ,由起源于细胞滋养层和胚外中胚层的胎儿丛密绒毛膜和母体子宫基蜕膜
共同组成 ,无论从解剖结构还是在发育行为上 ,都包含了较为幼稚的胚胎及趋于成熟的成体干细胞成分 ;胎盘在胎
儿娩出后即完成使命 ,成为“废弃 ”物 ,对其研究不会涉及伦理道德问题 ,因此目前已成为寻找人类间充质干细胞新
来源及提高临床应用效果的研究热点 。本文就胎盘 M SC的来源 、分离 、特征及可能的应用前景作一综述 。
关键词 胎盘 ;羊水 ;间充质干细胞 ;造血干细胞 ;脐血移植
中图分类号 R329. 28; R321. 4
文献标识码 A
Βιβλιοθήκη Baidu
Progress of Study on Placen ta M esenchyma l Stem Cells ———Review
WU J ie2Ying, ZHANG Yi1
Guangzhou Maternal and Neonatal Hosp ital, Guangzhou Cord B lood Bank, Guangzhou 510180, China; 1Department of Cell B iology, Beijing
分离方法 较为常用的方法是从胎盘组织获得细胞悬液 ,以密 度梯度离心法收获低密度细胞 ,或利用细胞与培养 底物的黏附性采用贴壁筛选法 ,或根据细胞大小和 表面标记用流式细胞仪分选 。将剪碎的胎盘 、胎膜 等组织用胰酶消化成匀浆 ,以筛网过滤制成单细胞 悬液 ,在含 10%胎牛血清 ( FBS)的基础培养液 (α2 M EM 或低糖 DM EM )中原代培养 ,一般不需添加生 长因子 。张毅等 [ 7 ] 用含肝素钠的 IMDM 经脐血管 循环形成灌流途径 ,去除胎盘内残留的脐血 ,然后在 无菌条件下将胎盘置于培养基中室温浸泡过夜 ,采 用密度 梯 度 离 心 法 从 组 织 浸 出 液 中 分 离 液 获 得 M SC,这种方法得到的 M SC 大小均匀 , 纯度较高 。 为提高细胞富集效率 , Fukuchi等 [ 8 ] 采用外植胎盘 组织块法促进细胞贴壁 ; Bailo 等 [ 10 ] 用 胰酶 、离 散 酶 、DNA 酶及胶原酶多次重复消化 ,促进细胞游离
·514·
中国实验血液学杂志 Journal of Experimental Hematology 2004; 13 (3) : 514 - 517
文章编号 ( Article ID ) : 1009 - 2137( 2005) 03 - 0514 - 04
·综述 ·
胎盘间充质干细胞研究进展
吴洁莹 , 张毅 1
以达到获得 M SC的目的 。 In’ t A nker等 [ 4 ]用 10 cm2 羊膜或 10 cm3 蜕膜组织采用培养基中添加内皮细 胞生长因子及 1%明胶包被培养板法 ,成功分离获 得 M SC。另外 , M atsubara 等 [ 11 ] 新 近提 出用 PYS22 细胞和牛角膜上皮细胞分泌的基底膜样胞外基质 ( bmECM )包被培养底物的方法培养骨髓 MSC,效果 理想 。 bmECM 含有层粘连蛋白 、Ⅳ型胶原 、肝素硫 酸蛋白多糖 ,是否能同样用于胎盘 M SC,值得尝试 。 在进行上述研究的同时 ,研究者也发现 ,由于胎盘成 分较复杂 ,即使通过不断换液去除非贴壁细胞 ,培养 细胞中仍可能混有成纤维细胞或内皮细胞等成分 , 这些细胞可能在胰酶消化传代后逐渐失去增殖能力 而消失 ,但挑取单个克隆分离培养却是更为有效的 分离方法 。
孕胎盘间充质干细胞研究进展
·515·
胞群的原始细胞 。 Fauza D 等 [ 2 ] 报告中指出 , 1993 年 Torricelli等首次报道 12 周之前羊水中有造血祖 细胞 , 它 可 能 来 源 于 胚 胎 期 卵 黄 囊 。 1996 年 Streube l发现羊水中存在向成肌细胞转化的羊 水 细 胞 ,可能为具有多向分化潜能的非造血祖细胞 。最 近 In’ t A nker等 [ 3, 4 ]证实孕中期 ( 17 - 22周 )羊水中 能够分离培养出胎儿 M SC,但孕晚期 (平均 38 +4周 ) 羊水分离胎儿 M SC的成功率仅为 20%。对第 7 18天小鼠胎盘的克隆形成细胞的研究表明 ,胎盘是 一造血器官 ,人脐血祖细胞在频率和潜能等方面与 鼠胎盘祖细胞存在惊人的相似性 ,胎盘与脐带的解 剖发育密切相关 ,提示脐血祖细胞可能源于胎 盘 [ 5 ] 。骨髓是成体最主要的造血器官 ,骨髓基质能 够分离获 得 M SC, 提 示 胎 盘 中 也 可 能 存 在 M SC。 Zhang等 [ 6 ]从剥离羊膜和脐带的足月胎盘中分离出 间充质细胞 (mesenchymal cells) ,作为重组腺病毒基 因表达载体的靶细胞 。张毅等 [ 7 ] 首次从胎盘灌流 液中培养出 M SC,并从生物学特征和功能等方面进 行了系统研究 。 Fukuchi等 [ 8 ]从成熟胎盘小叶中得 到间充质干 /祖细胞 ,可表达数种干细胞标志性基因 及组织特异性基因 。 In’ t Anker等 [ 4 ]从孕中期及孕 晚期胎盘的羊膜和蜕膜获得 M SC,羊膜 M SC为胎儿 来源 ,蜕膜 M SC多数为母体来源 ,总体成功率超过 70%。Yen等 [ 9 ]从去除脐血的成熟胎盘得到成纤维 细胞样多能细胞 (multipotent cells) , 成功率为 62. 5%。Bailo等 [ 10 ]从成熟胎盘的羊膜及绒毛膜分离 出 M SC样细胞 ,经体外扩增后成功植入新生大鼠和 猪体内 。
J Exp Hematol 2005; 13 (3) : 514 - 517
人类胚胎发育先后经历受精 、卵裂 、胚泡形成与植 入 、三胚层分化 、器官发育等复杂过程 。胚泡植入子 宫后 ,胚外中胚层来源的间充质不断分化为结缔组 织和血管 ,与其表面的细胞滋养层共同构成三级绒 毛干 ,进而形成大量绒毛 ,胚胎籍此完成与母体的物 质交换 。细胞滋养层与胚外中胚层合称绒毛膜 ,丛 密绒毛 膜 ( chorion frondosum ) 和 母体 子宫 基蜕 膜 ( decidua basalis)共同组成胎盘 。近年来 ,已有具有 干 /祖细胞特征的间充质细胞自骨髓 、外周血 、密质 骨 、软骨 、肌肉等组织中分离出来 [ 1 ] ,这些组织的一 个共同特征就是来源于胚胎发育期的中胚层 ,胎盘 由滋养细胞及大量起源于胚外中胚层的间充质和血 管共同组成 ,提示胎盘中存在间充质干细胞 (M SC) 成分 。本文就胎盘 M SC的来源 、分离 、特征及可能 的应用前景作一综述 。
基金项目 :本课题为国家自然科学基金资助项目 (编号 : 30470640 ) 通讯作者 :张毅 , 副研究员. 电话 : ( 010 ) 66931320. E2mail: zhangyi @ nic. bm i. ac. cn 2005 - 01 - 10 收稿 ; 2005 - 01 - 13 接受
胎盘 M SC 的生物学特性
形态和表面标志 胎盘 M SC在形态上与骨髓 M SC 类似 ,为典型的成 纤维细胞样 ,并呈漩涡状生长 。体外扩增至 20 代 , 细胞形态不发生明显改变 ,在指数生长期的倍增时 间约为 21. 25小时 [ 7 ] 。从 2m l孕中期 ( 17 - 22 周 ) 羊水中分离的胎儿源性 M SC,在 4周内经 3 次传代 可达到 1. 8 ×108 个 [ 3 ] ,母体源性的胎盘蜕膜 M SC 的扩增能力明显强于成年 (平均年龄 30岁 )健康女 性志愿者的骨髓 M SC[ 4 ] 。
Institute of Basic Medical Sciences, Beijing, 100850, China
Abstract Recently mesenchymal stem cells have been successfully obtained from various sources of human body, inclu2 ding bone marrow, compact bone, peripheral blood, adipose tissue, cord blood, amniotic fluid and other fetal tissues. Pla2 centa, as a temporary organ keep ing substance exchange between mother and fetus, consisted of decidua basalis and chorion
广州市妇婴医院 ,广州脐血库 ,广州 510180; 1 北京基础医学研究所 细胞生物学研究室 ,北京 100850
摘要 近年来 ,随着人们对间充质干细胞 (mesenchymal stem cell, M SC)生物学特性及功能的深入研究 ,已成功地
从人骨髓 、外周血 、肌肉 、脂肪 、脐血 、羊水及胎儿组织中分离并鉴定出 M SC。胎盘作为胚胎发育中维系母体和胎儿
may be an attractive source of mesenchymal stem /p rogenitor cells for basic and clinical app lication. Therefore, the origin,
isolation, characteristics and potential uses in future therapy are mainly reviewed in this paper. Key words p lacenta; amniotic fluid; mesenchymal stem cell; hematopoietic stem cell; umbilical cord blood transp lan2 ta tion
frondosum , which derived from cytotrophoblast and extraembryonic mesoderm , thus involved both p rimary embryonic cells
and adult stem cells. A s a castoff after parturition, along w ith the ease of accessibility, lack of ethical concerns, p lacenta
胎盘 M SC 的来源和分离
作为维系母体与胎儿物质交换的重要器官 ,胎盘结 构和功能的发育须与胎儿同步 。在胚胎生长各阶 段 ,滋养层和胚外中胚层的发育决定了胎盘绒毛的 成熟度 ,进而影响着胎盘的成熟度 。显然 ,孕早期胎 盘来源的细胞比足月胎盘更原始 。
M SC的来源 从羊水分离 M SC的设想很早就被提出 。羊水与胎 儿直接接触 ,除胎儿表皮 、体腔管道等处的脱落细胞 外 , 羊水中还可能存在来源于胎盘或桑葚胚的内细
氧气及营养物质交换的重要暂时性器官 ,由起源于细胞滋养层和胚外中胚层的胎儿丛密绒毛膜和母体子宫基蜕膜
共同组成 ,无论从解剖结构还是在发育行为上 ,都包含了较为幼稚的胚胎及趋于成熟的成体干细胞成分 ;胎盘在胎
儿娩出后即完成使命 ,成为“废弃 ”物 ,对其研究不会涉及伦理道德问题 ,因此目前已成为寻找人类间充质干细胞新
来源及提高临床应用效果的研究热点 。本文就胎盘 M SC的来源 、分离 、特征及可能的应用前景作一综述 。
关键词 胎盘 ;羊水 ;间充质干细胞 ;造血干细胞 ;脐血移植
中图分类号 R329. 28; R321. 4
文献标识码 A
Βιβλιοθήκη Baidu
Progress of Study on Placen ta M esenchyma l Stem Cells ———Review
WU J ie2Ying, ZHANG Yi1
Guangzhou Maternal and Neonatal Hosp ital, Guangzhou Cord B lood Bank, Guangzhou 510180, China; 1Department of Cell B iology, Beijing
分离方法 较为常用的方法是从胎盘组织获得细胞悬液 ,以密 度梯度离心法收获低密度细胞 ,或利用细胞与培养 底物的黏附性采用贴壁筛选法 ,或根据细胞大小和 表面标记用流式细胞仪分选 。将剪碎的胎盘 、胎膜 等组织用胰酶消化成匀浆 ,以筛网过滤制成单细胞 悬液 ,在含 10%胎牛血清 ( FBS)的基础培养液 (α2 M EM 或低糖 DM EM )中原代培养 ,一般不需添加生 长因子 。张毅等 [ 7 ] 用含肝素钠的 IMDM 经脐血管 循环形成灌流途径 ,去除胎盘内残留的脐血 ,然后在 无菌条件下将胎盘置于培养基中室温浸泡过夜 ,采 用密度 梯 度 离 心 法 从 组 织 浸 出 液 中 分 离 液 获 得 M SC,这种方法得到的 M SC 大小均匀 , 纯度较高 。 为提高细胞富集效率 , Fukuchi等 [ 8 ] 采用外植胎盘 组织块法促进细胞贴壁 ; Bailo 等 [ 10 ] 用 胰酶 、离 散 酶 、DNA 酶及胶原酶多次重复消化 ,促进细胞游离
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中国实验血液学杂志 Journal of Experimental Hematology 2004; 13 (3) : 514 - 517
文章编号 ( Article ID ) : 1009 - 2137( 2005) 03 - 0514 - 04
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胎盘间充质干细胞研究进展
吴洁莹 , 张毅 1
以达到获得 M SC的目的 。 In’ t A nker等 [ 4 ]用 10 cm2 羊膜或 10 cm3 蜕膜组织采用培养基中添加内皮细 胞生长因子及 1%明胶包被培养板法 ,成功分离获 得 M SC。另外 , M atsubara 等 [ 11 ] 新 近提 出用 PYS22 细胞和牛角膜上皮细胞分泌的基底膜样胞外基质 ( bmECM )包被培养底物的方法培养骨髓 MSC,效果 理想 。 bmECM 含有层粘连蛋白 、Ⅳ型胶原 、肝素硫 酸蛋白多糖 ,是否能同样用于胎盘 M SC,值得尝试 。 在进行上述研究的同时 ,研究者也发现 ,由于胎盘成 分较复杂 ,即使通过不断换液去除非贴壁细胞 ,培养 细胞中仍可能混有成纤维细胞或内皮细胞等成分 , 这些细胞可能在胰酶消化传代后逐渐失去增殖能力 而消失 ,但挑取单个克隆分离培养却是更为有效的 分离方法 。
孕胎盘间充质干细胞研究进展
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胞群的原始细胞 。 Fauza D 等 [ 2 ] 报告中指出 , 1993 年 Torricelli等首次报道 12 周之前羊水中有造血祖 细胞 , 它 可 能 来 源 于 胚 胎 期 卵 黄 囊 。 1996 年 Streube l发现羊水中存在向成肌细胞转化的羊 水 细 胞 ,可能为具有多向分化潜能的非造血祖细胞 。最 近 In’ t A nker等 [ 3, 4 ]证实孕中期 ( 17 - 22周 )羊水中 能够分离培养出胎儿 M SC,但孕晚期 (平均 38 +4周 ) 羊水分离胎儿 M SC的成功率仅为 20%。对第 7 18天小鼠胎盘的克隆形成细胞的研究表明 ,胎盘是 一造血器官 ,人脐血祖细胞在频率和潜能等方面与 鼠胎盘祖细胞存在惊人的相似性 ,胎盘与脐带的解 剖发育密切相关 ,提示脐血祖细胞可能源于胎 盘 [ 5 ] 。骨髓是成体最主要的造血器官 ,骨髓基质能 够分离获 得 M SC, 提 示 胎 盘 中 也 可 能 存 在 M SC。 Zhang等 [ 6 ]从剥离羊膜和脐带的足月胎盘中分离出 间充质细胞 (mesenchymal cells) ,作为重组腺病毒基 因表达载体的靶细胞 。张毅等 [ 7 ] 首次从胎盘灌流 液中培养出 M SC,并从生物学特征和功能等方面进 行了系统研究 。 Fukuchi等 [ 8 ]从成熟胎盘小叶中得 到间充质干 /祖细胞 ,可表达数种干细胞标志性基因 及组织特异性基因 。 In’ t Anker等 [ 4 ]从孕中期及孕 晚期胎盘的羊膜和蜕膜获得 M SC,羊膜 M SC为胎儿 来源 ,蜕膜 M SC多数为母体来源 ,总体成功率超过 70%。Yen等 [ 9 ]从去除脐血的成熟胎盘得到成纤维 细胞样多能细胞 (multipotent cells) , 成功率为 62. 5%。Bailo等 [ 10 ]从成熟胎盘的羊膜及绒毛膜分离 出 M SC样细胞 ,经体外扩增后成功植入新生大鼠和 猪体内 。
J Exp Hematol 2005; 13 (3) : 514 - 517
人类胚胎发育先后经历受精 、卵裂 、胚泡形成与植 入 、三胚层分化 、器官发育等复杂过程 。胚泡植入子 宫后 ,胚外中胚层来源的间充质不断分化为结缔组 织和血管 ,与其表面的细胞滋养层共同构成三级绒 毛干 ,进而形成大量绒毛 ,胚胎籍此完成与母体的物 质交换 。细胞滋养层与胚外中胚层合称绒毛膜 ,丛 密绒毛 膜 ( chorion frondosum ) 和 母体 子宫 基蜕 膜 ( decidua basalis)共同组成胎盘 。近年来 ,已有具有 干 /祖细胞特征的间充质细胞自骨髓 、外周血 、密质 骨 、软骨 、肌肉等组织中分离出来 [ 1 ] ,这些组织的一 个共同特征就是来源于胚胎发育期的中胚层 ,胎盘 由滋养细胞及大量起源于胚外中胚层的间充质和血 管共同组成 ,提示胎盘中存在间充质干细胞 (M SC) 成分 。本文就胎盘 M SC的来源 、分离 、特征及可能 的应用前景作一综述 。
基金项目 :本课题为国家自然科学基金资助项目 (编号 : 30470640 ) 通讯作者 :张毅 , 副研究员. 电话 : ( 010 ) 66931320. E2mail: zhangyi @ nic. bm i. ac. cn 2005 - 01 - 10 收稿 ; 2005 - 01 - 13 接受
胎盘 M SC 的生物学特性
形态和表面标志 胎盘 M SC在形态上与骨髓 M SC 类似 ,为典型的成 纤维细胞样 ,并呈漩涡状生长 。体外扩增至 20 代 , 细胞形态不发生明显改变 ,在指数生长期的倍增时 间约为 21. 25小时 [ 7 ] 。从 2m l孕中期 ( 17 - 22 周 ) 羊水中分离的胎儿源性 M SC,在 4周内经 3 次传代 可达到 1. 8 ×108 个 [ 3 ] ,母体源性的胎盘蜕膜 M SC 的扩增能力明显强于成年 (平均年龄 30岁 )健康女 性志愿者的骨髓 M SC[ 4 ] 。
Institute of Basic Medical Sciences, Beijing, 100850, China
Abstract Recently mesenchymal stem cells have been successfully obtained from various sources of human body, inclu2 ding bone marrow, compact bone, peripheral blood, adipose tissue, cord blood, amniotic fluid and other fetal tissues. Pla2 centa, as a temporary organ keep ing substance exchange between mother and fetus, consisted of decidua basalis and chorion
广州市妇婴医院 ,广州脐血库 ,广州 510180; 1 北京基础医学研究所 细胞生物学研究室 ,北京 100850
摘要 近年来 ,随着人们对间充质干细胞 (mesenchymal stem cell, M SC)生物学特性及功能的深入研究 ,已成功地
从人骨髓 、外周血 、肌肉 、脂肪 、脐血 、羊水及胎儿组织中分离并鉴定出 M SC。胎盘作为胚胎发育中维系母体和胎儿
may be an attractive source of mesenchymal stem /p rogenitor cells for basic and clinical app lication. Therefore, the origin,
isolation, characteristics and potential uses in future therapy are mainly reviewed in this paper. Key words p lacenta; amniotic fluid; mesenchymal stem cell; hematopoietic stem cell; umbilical cord blood transp lan2 ta tion