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第一部分:小鼠骨髓单个核细胞体外转化为肝细胞的初步研究
目的:模拟了体内肝脏发生发育的环境和条件,初步建立以细胞因子为主的体外诱导培养体系,探讨骨髓干细胞体外转化肝细胞的可行性。
方法:获取小鼠骨髓单个核细胞,建立以细胞因子FGF、HGF、OSM、EGF为主的细胞诱导培养体系。在细胞培养过程中,观察细胞形态和数量,RT-PCR检测肝细胞特异性基因的表达,Western blot和免疫荧光染色检测ALB和CKl8在蛋白水平的表达情况。
结果:在诱导培养12天,可以观察到多极性的肝细胞样细胞,且细胞逐渐增多、集落不断增大。诱导细胞在培养7天开始表达AFPmRNA并维持到第21天,此后表达逐渐减弱;培养7天开始表达ALBmRNA和CKl8mRNA,随着培养时间的延长表达不断增强;培养14天开始表达TTRmRNA,随着培养时间的延长表达不断增强。通过Western blot检测,诱导培养21天的细胞表达ALB和CK18蛋白,其中ALB表达于胞浆和胞膜,而CK18表达于胞浆。
结论:我们建立的以细胞因子FGF、HGF、OSM、EGF为主的细胞诱导培养体系能促使骨髓单个核细胞定向转化为肝细胞。
第二部分:小鼠骨髓单个核细胞体外转化为肝细胞最佳诱导体系的筛选
目的:筛选出骨髓单个核细胞体外转化为肝细胞的最为合理有效的诱导培养体系。
方法:采用四因素四水平的均匀设计法,以细胞因子FGF、HGF、OSM、EGF作为四个主要因素,每个因素设四个不同的浓度水平,通过不同的细胞因子组合建立八个诱导体系,分八组进行骨髓单个核细胞的体外诱导试验。培养21天时,通过流式细胞仪检测ALB及CK18的阳性表达率。使用逐步回归分析法,确立最佳细胞因子组合及其浓度。结果:ALB的表达和OSM有关,OSM取30ng/ml时ALB的表达率最高,回归模型为Y<,11>=2.82629×X<,4>;CK18的表达和FGF与OSM有关,FGF取35ng/ml,OSM取30ng/ml时CK18的表达率最高;回归模型为Y<,12>=2.77339×X<,2>-0.03840×X<,2>×X<,2>+1.03535×X<,4>。结论:根据统计学结果和操作可行性,FGF取30ng/ml,OSM取30ng/ml时,有可能达到最理想的骨髓单个核细胞体外转化为肝细胞的实验结果。可以建立以30ng/ml FGF,30ng/ml
OSM为主的诱导体系,并通过进一步的研究证实其合理性和有效性。 第三部分:最佳诱导体系体外培养小鼠骨髓单个核细胞转化为肝细胞
目的:通过骨髓单个核细胞体外培养转化肝细胞的实验,验证诱导体系的有效性。并研究诱导过程中细胞在形态、结构、功能方面的变化。
方法:获取小鼠骨髓单个核细胞,建立以30ng/ml FGF,30ng/ml OSM为主的诱导培养体系。在培养过程中,观察细胞形态和数量的变化;RT-PCR检测肝细胞特异性基因的表达变化;Western blot、免疫荧光染色、流式细胞仪检测肝细胞特异性蛋白的表达;高碘酸—雪夫氏反应法行细胞糖原染色、ELISA法检测细胞分泌白蛋白、尿素合成试验检测细胞的合成和代谢功能。
结果:在诱导培养12天,可以观察到多极性的肝细胞样细胞,且细胞逐渐增多、集落不断增大。诱导培养第6天,细胞内可以检测到HNF-3βmRNA,ALBmRNA和CK18mRNA,并持续表达到第21天;诱导培养第9天,细胞内检测到TTRmRNA,并持续表达于随后的分化过程中;诱导培养第12天,细胞内可检测到G-6-PasemRNA和TATmRNA,并持续表达于随后的分化过程中。诱导培养21天,细胞表达HNF-3β、ALB、CK18蛋白;免疫荧光定位示ALB表达于胞浆和胞膜,而CK18表达于胞浆;ALB阳性细胞的比例为82.83%,CK18阳性细胞的比例为74.79%。诱导培养21天,细胞胞浆内可见红染的糖原颗粒;诱导培养3天,细胞开始分泌ALB,分泌量随着诱导培养时间的延长而增多,于第15天达到高峰;诱导培养6天,细胞开始合成尿素,尿素合成功能随诱导时间的延长而增强,于第15天达到高峰。
结论:我们建立的以30ng/ml FGF、30ng/ml OSM为主的诱导培养体系,可以有效地促进骨髓单个核细胞体外定向转化为肝细胞。通过细胞形态、基因水平、蛋白水平、及细胞合成和代谢功能检测,证实诱导的细胞为有功能的肝细胞。