实验研究
一种基于胚胎干细胞构建角膜上皮样组织的新方法
中华实验眼科杂志, 2018,36(11) : 826-833. DOI: 10.3760/cma.j.issn.2095-0160.2018.11.003
摘要
目的

利用Rock抑制剂联合低氧-常氧培养方式构建基于胚胎干细胞(ESCs)的组织工程角膜上皮。

方法

应用贴壁培养作为分化方式,用全反式维甲酸(RA)+骨形态发生蛋白4(BMP4)诱导人源ESCs细胞系H1向角膜上皮样细胞分化。以SHEM与KSFM培养基1∶2混合配比作为扩增基础培养基,分别添加或不添加Rock抑制剂Y27632,扩增ESCs来源的角膜上皮样细胞。将诱导后的角膜上皮样细胞接种于去上皮羊膜载体上,在低氧、常氧、低氧-常氧相结合等不同条件下构建组织工程角膜上皮。通过形态学、实时荧光定量PCR反应(RTFQ-PCR)、免疫荧光法检测诱导效果、ESCs来源角膜上皮样细胞的扩增能力及组织工程角膜上皮表型。

结果

与对照组比较,诱导组诱导后8 d ESCs标志物Oct4 mRNA,Notch信号通路相关因子Notch1、Jagged1 mRNA以及Wnt信号通路的相关因子c-myc和Cyclin D1 mRNA的相对表达量显著降低,表皮外胚层标志物p63和K18 mRNA的相对表达量显著增加,差异均有统计学意义(t=14.63、20.15、93.50、11.60、19.30、18.44、22.63,均P<0.05)。与Y27632未添加组相比,Y27632添加组细胞的p63、K14 mRNA相对表达量以及Notch信号通路受体Notch1和Jagged1 mRNA相对表达量显著升高,Wnt信号通路下游靶向基因c-myc和CylinD1 mRNA相对表达量明显降低,差异均有统计学意义(t=20.29、59.22、2.90、39.59、5.32、10.14,均P<0.05);2个组K18 mRNA的相对表达量无明显变化,差异无统计学意义(t=1.38,P>0.05)。Y27632添加组用低氧-常氧相结合的方式构建ESCs来源的上皮片较持续低氧或常氧培养复层化更明显,排列更紧密,并全层表达上皮细胞标志物Pan-CK和K18及上皮干细胞标志物p63和K14。

结论

Y27632的添加可增加ESCs来源角膜上皮样细胞的增生能力,激活Notch信号通路,抑制Wnt信号通路。采用低氧-常氧相结合的方式,利用添加Y27632的培养基扩增构建ESCs来源的组织工程角膜上皮有助于上皮片的复层化。

引用本文: 瞿杨洛娃, 欧尚坤, 刘婷婷, 等.  一种基于胚胎干细胞构建角膜上皮样组织的新方法 [J] . 中华实验眼科杂志,2018,36 (11): 826-833. DOI: 10.3760/cma.j.issn.2095-0160.2018.11.003
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角膜上皮为复层上皮组织,对维持角膜的生理功能具有极其重要的作用[1,2]。角膜上皮的稳定性与完整性依赖于角膜缘基底部角膜上皮干细胞的增生与分化[3]。严重的眼表疾病,如眼瘢痕性类天疱疮、化学烧伤、热烧伤和Stevens-Johnson综合征等,病变常损伤角膜上皮干细胞,导致角膜上皮干细胞部分或全部丧失,继而发生结膜上皮侵入角膜和角膜新生血管形成,造成视力障碍,甚至致盲[4]。目前,角膜上皮干细胞缺乏的治疗方法主要是自体或异体角膜缘组织移植,或采用体外扩增技术构建组织工程角膜上皮片移植等,虽能有效治疗角膜缘上皮干细胞缺乏,但均面临着一定的挑战,如自体角膜缘移植可能引起健眼的角膜缘干细胞缺乏,异体角膜缘组织移植的免疫排斥风险很大,且供体组织匮乏,自体角膜缘干细胞体外扩增移植的干细胞质量难以保证等。基于此,已有研究者转而采用其他替代细胞进行治疗,如自体口腔黏膜上皮细胞、体外培养的结膜上皮细胞、皮肤上皮干细胞以及胚胎干细胞(embryonic stem cells,ESCs)等。ESCs来自胚囊内部的细胞团,具有无限自我更新和多向分化的潜能,可进行大规模组织工程化构建。此外,ESCs细胞系的诱导分化过程和操作易于标准化,质量可控制,便于生产出符合临床需要的组织工程组织或器官。因此,若限定诱导条件,ESCs细胞系可作为一种治疗角膜上皮干细胞缺乏的种子细胞。已有研究团队采用诱导的方法使ESCs分化为角膜上皮样细胞[5,6,7],但仍存在诱导时间长、过程相对复杂等问题。到目前为止,尚未建立一个标准化的ESCs来源组织工程角膜上皮构建体系。本研究拟对利用ESCs细胞系构建组织工程角膜上皮片的方法进行改良和优化。

 
 
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