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耳聋是全球性常见疾病,严重损害了广大患者的社会交流能力,影响了人类的生活质量。内耳毛细胞是是内耳重要的听觉感受器,人类耳蜗及前庭中只存在15000个毛细胞,而作为终末分化细胞,毛细胞受到损伤后不能再生。遗传或者获得性因素如年龄增长、耳毒性药物、病毒感染、噪音和外伤等会使毛细胞受到损伤,造成感音神经性耳聋。长期以来,改善听力的选择仅限于助听器、人工耳蜗等设备,但这些方法无法从根本上解决问题。
胚胎干细胞在适宜条件下可分化为几乎所有的细胞类型,可以作为内耳毛细胞再生的重要种子细胞之一。利用胚胎干细胞技术,内耳毛细胞的再生和修复成可能,有望在临床治疗上根治耳聋这一顽疾。目前在耳蜗毛细胞的miRNA研究中,miR-183家族是最先被报道参与了纤毛化的感觉上皮细胞和神经纤毛细胞的器官发生和发育功能的基因簇,它们在某些器官如眼睛、鼻子和内耳中有特殊的表达,对动物感觉器官的发育和功能的形成至关重要。
本研究利用小鼠胚胎干细胞分别构建了miR-96、miR-182、miR-183过表达的细胞株miR-96-mES、miR-182-mES、miR-183-mES,并利用这一系列的细胞株制备104cells大小的拟胚体,在MC3T3培养液(MC3T3 Conditioned Medium, MC3T3-CM)及强力霉素(Dox)共同作用下,构建了体外高效诱导分化产生内耳类毛细胞的体系,将小鼠mES细胞分为三个阶段:分别是外胚层细胞、听觉前体细胞和内耳类毛细胞进行诱导分化,同时设置WT-mES的拟胚体在MC3T3-CM和EB-CM两种不同培养条件下诱导分化实验作为对照。实验结果发现过表达的细胞株miR-96-mES、miR-182-mES、miR-183-mES制备成104cells大小拟胚体后,均具有向外胚层细胞分化的潜能,同时在MC3T3-CM条件下诱导贴壁生长6d后,免疫荧光实验检测出Pax2、Pax8听觉前体细胞的标志基因高表达,14d后免疫荧光实验检测除诱导得到的Brn3c、Myosin7a、Math1内耳类毛细胞表达毛细胞的相关标志基因高表达。扫描电镜实验镜检观察到三株过表达细胞诱导分化而来的类毛细胞表面也发现有不同程度的不成熟的杂乱纤毛结构。FM1-43FX吸附电生理实验结果进一步证实了三株过表达细胞体外诱导分化获得的类毛细胞具有内耳毛细胞特异性的静纤毛样结构,且具备了初步的电生理功能。
总之,本研究实验成功构建了miR-96、miR-182、miR-183过表达的小鼠胚胎干细胞的细胞株,并在体外高效诱导分化体系MC3T3-CM-Dox(+)的作用下分化为内耳类毛细胞,为干细胞治疗毛细胞损伤耳聋提供基础材料。
胚胎干细胞在适宜条件下可分化为几乎所有的细胞类型,可以作为内耳毛细胞再生的重要种子细胞之一。利用胚胎干细胞技术,内耳毛细胞的再生和修复成可能,有望在临床治疗上根治耳聋这一顽疾。目前在耳蜗毛细胞的miRNA研究中,miR-183家族是最先被报道参与了纤毛化的感觉上皮细胞和神经纤毛细胞的器官发生和发育功能的基因簇,它们在某些器官如眼睛、鼻子和内耳中有特殊的表达,对动物感觉器官的发育和功能的形成至关重要。
本研究利用小鼠胚胎干细胞分别构建了miR-96、miR-182、miR-183过表达的细胞株miR-96-mES、miR-182-mES、miR-183-mES,并利用这一系列的细胞株制备104cells大小的拟胚体,在MC3T3培养液(MC3T3 Conditioned Medium, MC3T3-CM)及强力霉素(Dox)共同作用下,构建了体外高效诱导分化产生内耳类毛细胞的体系,将小鼠mES细胞分为三个阶段:分别是外胚层细胞、听觉前体细胞和内耳类毛细胞进行诱导分化,同时设置WT-mES的拟胚体在MC3T3-CM和EB-CM两种不同培养条件下诱导分化实验作为对照。实验结果发现过表达的细胞株miR-96-mES、miR-182-mES、miR-183-mES制备成104cells大小拟胚体后,均具有向外胚层细胞分化的潜能,同时在MC3T3-CM条件下诱导贴壁生长6d后,免疫荧光实验检测出Pax2、Pax8听觉前体细胞的标志基因高表达,14d后免疫荧光实验检测除诱导得到的Brn3c、Myosin7a、Math1内耳类毛细胞表达毛细胞的相关标志基因高表达。扫描电镜实验镜检观察到三株过表达细胞诱导分化而来的类毛细胞表面也发现有不同程度的不成熟的杂乱纤毛结构。FM1-43FX吸附电生理实验结果进一步证实了三株过表达细胞体外诱导分化获得的类毛细胞具有内耳毛细胞特异性的静纤毛样结构,且具备了初步的电生理功能。
总之,本研究实验成功构建了miR-96、miR-182、miR-183过表达的小鼠胚胎干细胞的细胞株,并在体外高效诱导分化体系MC3T3-CM-Dox(+)的作用下分化为内耳类毛细胞,为干细胞治疗毛细胞损伤耳聋提供基础材料。