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低氧条件下骨髓间充质干细胞在中空纤维膜反应器中的扩增

李晓莉  
【摘要】: 骨髓间充质干细胞(Mesenchymal stem cells,MSCs)是一类存在于骨髓间质层的极少量细胞,不但具有强大的自我更新及多向分化潜能,还具有支持造血的重要功能,并且植入反应弱,易于被外源基因转染并稳定表达,是组织工程和细胞/基因治疗中较为理想的种子细胞,受到广泛关注。 但是骨髓中的MSCs的含量非常少,并且在正常培养条件下细胞在传代过程中容易失去增殖和分化活性,这极大影响了间充质干细胞的可用性。所以在扩增过程中,如何在保证增殖数量的同时,减少在细胞增殖过程中产生的损伤,保持干细胞的特性及分泌基质的能力,这是组织工程中首先应解决的问题,也是临床利用这些细胞治疗疾病的前提。 为了提高间充质干细胞的扩增倍数并保持干细胞的特性,本文在低氧条件下采用灌注式中空纤维膜生物反应器(Hollow-fiber Membrane Bioreactor)进行体外扩增MSCs。采用密度梯度离心法分离SD大鼠骨髓间充质干细胞,将第五代MSCs接种于醋酸纤维素中空纤维膜上预培养24小时后,转移至反应器中。根据骨髓中溶解氧对应的气相氧气浓度的范围是1%-7%,用三气培养箱制造低氧环境,低氧组设为5%O_2,对照组为20%O_2。连续培养7天后,收获细胞。通过计算细胞的扩增倍数、成纤维细胞-集落形成实验、多向诱导分化检测和流式细胞仪分析,考察低氧动态环境对骨髓间充质干细胞增殖的影响。 结果表明,低氧条件下在灌注式中空纤维膜生物反应器内,O_2含量基本保持恒定;MSCs扩增倍数明显增加,7天后扩增倍数达到11倍,明显高于常氧组8倍的扩增倍数。在低氧动态环境下扩增的细胞具有更强的成集落能力,低氧组集落数为112,而对照组为53,并且细胞的增殖潜能和代谢活性都有所增强。多向诱导分化检测和流式细胞仪分析结果显示,骨髓间充质干细胞在低氧动态条件下培养具有更强的诱导分化能力,保持了较好的干细胞特性。因此,本文所采用的培养方法是体外培养与扩增MSCs的一种有效的方法。


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