CN105861420A - 一种诱导内耳干细胞分化为毛细胞的培养基及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及细胞培养技术领域,特别涉及一种诱导内耳干细胞分化为毛细胞的培养基及其方法。该培养基包括黄芪多糖、IGF‑1、EGF和无血清基础培养基。本发明培养基可显著提高内耳干细胞分化为毛细胞的能力;利用黄芪多糖培养内耳干细胞,在促进细胞增殖的同时,还可维持内耳干细胞的表型和特性;可减少动物血清应用的风险和免疫原性。
Description
技术领域
本发明涉及细胞培养技术领域,特别涉及一种诱导内耳干细胞分化为毛细胞的培养基及其方法。
背景技术
听力障碍是指听觉系统中的传音、感音以及对声音的综合分析的各级神经中枢发生器质性或功能性异常,而导致听力出现不同程度的减退,习惯称为耳聋。只有听力严重减退才称之为聋,其表现为患者双耳均不能听到任何言语。听力障碍是严重影响人类生活的疾病之一。神经性耳聋是最常见的耳聋之一,占耳聋患者总数的90%,患神经性耳聋的患者超过600万人。目前只依靠人工耳蜗植入作为治疗方法。但是,这些电子装置并不能恢复所有听力。
毛细胞为感受声波刺激的感觉上皮细胞,其作用是把声音转化为送给大脑的电子刺激。在声波经过的时候,这些看起来从细胞表面长出的小毛会动起来,这种运动会把电子信号经由神经传给大脑。内耳毛细胞为分化终末细胞,其损伤不可逆,且不具有再生修复能力。
近年来,英国科学家在实验室里用干细胞培育出了内耳毛细胞,为耳聋患者恢复听力带来了希望。科学家们希望使用这种细胞为耳聋患者进行细胞移植,取代神经性耳聋患者已受损的毛细胞和神经细胞。目前还没有恢复永久性听力损失的疗法,因此,这种方法对数百万失聪者来说有着潜在的重要性。还有研究利用无血清基础培养基加生长因子如表皮生长因子或碱性纤维细胞生长因子从大鼠内耳区域分离出的神经细胞球,可分化为耳蜗毛细胞。这些神经细胞球即为内耳干细胞,内耳干细胞在体外和体内具有分化为毛细胞样细胞的能力,拥有高度的增生潜能和自我更新能力。体外分离、扩增培养内耳干细胞,为耳蜗内移植治疗提供种子细胞,对利用多能干细胞移植治疗损伤疾病具有重要应用。
将内耳干细胞应用于组织工程需要大量的种子细胞,但内耳来源的间充质干细胞较骨髓来源的少,存在培养成功率低、体内增殖率低等缺点。现通常采用添加了生长所需因子的无血清基础培养基或胎牛血清作为培养用血清培养内耳干细胞。无血清培养体系虽能保证细胞批次的稳定性,但无法解决异种蛋白内在化问题;胎牛血清则存在异体血清排斥反应,生物危险性高,难以防止人与其他物种间病毒的感染和传播,且现有的诱导培养体系中内耳干细胞分化为毛细胞的能力较弱。因此,建立一套不含有动物血清,可利用于临床的、安全和效果明确的内耳干细胞的诱导培养方法,具有重要的现实意义。
发明内容
有鉴于此,本发明提供了一种诱导内耳干细胞分化为毛细胞的培养基及其方法。该培养基及培养方法可显著提高内耳干细胞分化为毛细胞的能力。
为了实现上述发明目的,本发明提供以下技术方案:
本发明提供了一种诱导内耳干细胞分化为毛细胞的培养基,包括黄芪多糖、IGF-1、EGF和无血清基础培养基。
黄芪多糖是豆科植物蒙古黄芪或膜荚黄芪的干燥根经提取、浓缩、纯化而成的水溶性杂多糖,淡黄色,粉末细腻,均匀无杂质,具引湿性。黄芪多糖由己糖醛酸、葡萄糖、果糖、鼠李糖、阿拉伯糖、半乳糖醛酸和葡萄糖醛酸等组成,可作为免疫促进剂或调节剂,同时具有抗病毒、抗肿瘤、抗衰老、抗辐射、抗应激、抗氧化等作用。
IGF-1的全称叫做类胰岛素一号增长因子,IGF-1也被称作“促生长因子”(即somatomedin C),是一种在分子结构上与胰岛素类似的多肽蛋白物质。IGF-1在婴儿的生长和在成人体内持续进行合成代谢作用上具有重要意义。
EGF,中文名为表皮细胞生长因子,又名寡肽-1,是人体内的一种活性物质,由53个氨基组成的活性多肽,藉由刺激表皮细胞生长因子受体之酪氨酸磷酸化,达到修补增生肌肤表层细胞。其最大特点是能够促进细胞的增殖分化,从而以新生的细胞代替衰老和死亡的细胞。EGF还能止血,并具有加速皮肤和粘膜创伤愈合,消炎镇痛,防止溃疡的功效。EGF的稳定性能极好,在常温下不易失散流动,能与人体内各种酶形成良好的协调效应。最初的EGF主要被运用于医学领域,主要用于促进受损表皮的修复与再生,如治疗烧伤、烫伤等。
本发明将黄芪多糖、IGF-1、EGF与无血清基础培养基组合而成的培养体系可显著提高内耳干细胞分化为毛细胞的能力。
作为优选,培养基中各组分的用量为:
黄芪多糖:100~1000μg/mL;
IGF-1:10~100ng/mL;
EGF:10~100ng/mL;
无血清基础培养基:补足。
在本发明提供的一些实施例中,培养基中各组分的用量为:
黄芪多糖:1000μg/mL;
IGF-1:50ng/mL;
EGF:20ng/mL;
无血清基础培养基:补足。
在本发明提供的另一些实施例中,培养基中各组分的用量为:
黄芪多糖:500μg/mL;
IGF-1:50ng/mL;
EGF:20ng/mL;
无血清基础培养基:补足。
在本发明提供的另一些实施例中,培养基中各组分的用量为:
黄芪多糖:100μg/mL;
IGF-1:50ng/mL;
EGF:20ng/mL;
无血清基础培养基:补足。
作为优选,无血清基础培养基为DMEM培养基。
本发明还提供了一种诱导内耳干细胞分化为毛细胞的方法,采用本发明提供的培养基诱导培养内耳干细胞,获得毛细胞。
作为优选,诱导培养的时间为15~20天。
在本发明提供的一些实施例中,诱导培养的条件为37℃、5%CO2。
在本发明提供的一些实施例中,诱导培养过程中每3天换一次液。
本发明提供了一种诱导内耳干细胞分化为毛细胞的培养基及其方法。该培养基包括黄芪多糖、IGF-1、EGF和无血清基础培养基。本发明至少具有如下优势之一:
1、该培养基可显著提高内耳干细胞分化为毛细胞的能力;
2、本发明利用黄芪多糖培养内耳干细胞,在促进细胞增殖的同时,还可维持内耳干细胞的表型和特性;
3、本发明培养基可减少动物血清应用的风险和免疫原性。
附图说明
图1示P0代细胞形态,其中图1-1为放大40倍的细胞图片,图1-2为放大200倍的细胞图片;
图2示内耳干细胞的免疫荧光染色图;
图3示黄芪多糖对内耳干细胞的增殖作用。
具体实施方式
本发明公开了一种诱导内耳干细胞分化为毛细胞的培养基及其方法,本领域技术人员可以借鉴本文内容,适当改进工艺参数实现。特别需要指出的是,所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的,它们都被视为包括在本发明。本发明的方法及应用已经通过较佳实施例进行了描述,相关人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的方法和应用进行改动或适当变更与组合,来实现和应用本发明技术。
本发明提供的诱导内耳干细胞分化为毛细胞的培养基及其方法中所用生物材料或试剂均可由市场购得。
下面结合实施例,进一步阐述本发明:
实施例1
(一)内耳干细胞原代分离
取健康SD大鼠,于无菌操作条件下分离内耳,取Corti器位置。Corti器用HBSS冲洗后剪碎,加入胰蛋白酶于37℃培养箱中消化30min。终止反应,加入DNA酶,轻轻吹打成单细胞悬液,加入普通培养基(DMEM+10%FBS),移入培养皿中培养。培养5~6天后细胞突起并交织成网状。细胞形态图片见图1。
(二)内耳干细胞的鉴定
1)Nestin蛋白表达的鉴定:
将分离的细胞种于培养板中,采用免疫荧光染色法检测Nestin蛋白表达情况。由图2可知,细胞呈Nestin免疫荧光阳性,表明分离的细胞是具有自我更新能力的内耳干细胞。
2)诱导分化鉴定:
加入50ng/mL IGF-1、20ng/mL EGF至无血清基础培养基中作为诱导培养基,每3天换一次液,15天后收集细胞抽提RNA,逆转录成cDNA,以此cDNA为模板,以上游引物:AACCTCCACAAATGTGCCCT、下游引物:AACATTGGTGTGCAATGACC(Myosin VI);上游引物:TATGCACTGCAAAGCAGACC、下游引物:GTTGGCCGATGCAGATAGAC(Pax-2)为引物进行免疫荧光定量PCR,其中beta-actin作为内参,检测毛细胞标志蛋白Myosin VI、Pax-2的基因表达量。最后根据得到的C(t)值,以诱导前细胞中基因的表达量为参照,计算诱导后细胞中目的基因相对于诱导前的表达量。结果见表1。
表1 Myosin VI、Pax-2的基因表达量
组别 | MyosinVI相对表达量 | Pax-2相对表达量 |
诱导前 | 1 | 1 |
诱导后 | 1.3* | 1.5* |
其中,*:和诱导前相比较,P<0.05;**:和诱导前相比较,P<0.01
由表1中数据可知,诱导后Myosin VI、Pax-2的基因表达量高于诱导前,具有统计学意义,因此说明分离培养的内耳干细胞具有向毛细胞分化的潜能。
(三)黄芪多糖培养内耳干细胞最佳浓度的摸索
将黄芪多糖按不同终浓度(0、0.001、0.01、0.1、1、10、100mg/mL)加入无血清基础培养基中培养24h,CCK8法测定OD450,检测黄氏多糖对内耳干细胞的增殖作用。结果见图3。
由图3结果可知,当浓度在0.1-1mg/mL范围内,黄氏多糖对内耳干细胞具有较强的增殖作用。
(四)含黄芪多糖培养基诱导内耳干细胞分化为毛细胞
1)实验分组为:
对照组1:基础培养基(DMEM+2%FBS);
对照组2:基础培养基中加入50ng/mL的IGF-1和20ng/mL的EGF;
实验组1:DMEM培养基中加入100μg/mL黄芪多糖;
实验组2:DMEM培养基中加入100μg/mL黄芪多糖、50ng/mL的IGF-1和20ng/mL的EGF。
2)将内耳干细胞接种于培养板中,分别加入上述4组培养基,每3天换一次液,15天后收集细胞抽提RNA,逆转录成cDNA,以上游引物:AACCTCCACAAAT GTGCCCT、下游引物:AACATTGG TGTGCAATGACC(Myosin VI);上游引物:TATGCACTGCAAAGCAGACC、下游引物:GTTGGCCGATGCAGATAGAC(Pax-2)为引物进行免疫荧光定量PCR,其中beta-actin作为内参基因,检测毛细胞标志蛋白Myosin VI、Pax-2的基因表达量。最后根据根据得到的C(t)值,以对照组中基因的表达量为参照,计算诱导后细胞中目的基因相对于诱导前的表达量。基因表达量如下表:
表2 Myosin VI、Pax-2的基因表达量
组别 | MyosinVI相对表达量 | Pax-2相对表达量 |
诱导前 | 1 | 1 |
对照组1 | 1.1 | 1.2 |
对照组2 | 1.4* | 1.5* |
实验组1 | 1.8** | 3.0** |
实验组2 | 4.9** | 7.6** |
其中,*:和诱导前相比较,P<0.05;**:和诱导前相比较,P<0.01
由上述试验结果可以看出,和诱导前相比较,对照组1MyosinVI和Pax-2的表达量无明显变化,而对照组2和实验组中MyosinVI相对表达量和Pax-2相对表达量都有所升高,但是实验组2中基因的表达量比其他组都要高。由上述结果可知,黄芪多糖既可促进干细胞的增殖,同时维持干细胞表型和分化潜能。
实施例2:
1)实验分组为:
对照组1:基础培养基(DMEM+2%FBS);
对照组2:基础培养基中加入50ng/mL的IGF-1和20ng/mL的EGF;
实验组1:DMEM培养基中加入500μg/mL黄芪多糖;
实验组2:DMEM培养基中加入500μg/mL黄芪多糖、50ng/mL的IGF-1和20ng/mL的EGF。
2)将实施例1中获得的内耳干细胞接种于培养板中,分别加入上述4组培养基,每3天换一次液,15天后收集细胞抽提RNA,逆转录成cDNA,以上游引物:AACCTCCACAAAT GTGCCCT、下游引物:AACATTGGTGTGCAATGACC(Myosin VI);上游引物:TATGCACTGCAAAGCAGACC、下游引物:GTTGGCCGATGCAGATAGAC(Pax-2)为引物进行免疫荧光定量PCR,其中beta-actin作为内参基因,检测毛细胞标志蛋白Myosin VI、Pax-2的基因表达量。最后根据根据得到的C(t)值,以对照组中基因的表达量为参照,计算诱导后细胞中目的基因相对于诱导前的表达量。基因表达量如下表:
表3 Myosin VI、Pax-2的基因表达量
组别 | MyosinVI相对表达量 | Pax-2相对表达量 |
诱导前 | 1 | 1 |
对照组1 | 1.1 | 1.2 |
对照组2 | 1.4* | 1.5* |
实验组1 | 2.0** | 4.2** |
实验组2 | 5.2** | 9.0** |
其中,*:和诱导前相比较,P<0.05;**:和诱导前相比较,P<0.01
由上述试验结果可以看出,和诱导前相比较,对照组1MyosinVI和Pax-2的表达量无明显变化,而对照组2和实验组中MyosinVI相对表达量和Pax-2相对表达量都有所升高,但是实验组2中基因的表达量比其他组都要高;由实施例1、实施例2和实施例3中结果相比较可以得出,当黄芪多糖浓度为1000μg/mL时,诱导细胞分化为毛细胞的能力最强。由上述结果可知,黄芪多糖既可促进干细胞的增殖,同时维持干细胞表型和分化潜能。
实施例3:
1)实验分组为:
对照组1:基础培养基(DMEM+2%FBS);
对照组2:基础培养基中加入50ng/mL的IGF-1和20ng/mL的EGF;
实验组1:DMEM培养基中加入1000μg/mL黄芪多糖;
实验组2:DMEM培养基中加入1000μg/mL黄芪多糖、50ng/mL的IGF-1和20ng/mL的EGF。
2)将实施例1中获得的内耳干细胞接种于培养板中,分别加入上述4组培养基,每3天换一次液,15天后收集细胞抽提RNA,逆转录成cDNA,以上游引物:AACCTCCACAAAT GTGCCCT、下游引物:AACATTGGTGTGCAATGACC(Myosin VI);上游引物:TATGCACTGCAAAGCAGACC、下游引物:GTTGGCCGATGCAGATAGAC(Pax-2)为引物进行免疫荧光定量PCR,其中beta-actin作为内参基因,检测毛细胞标志蛋白Myosin VI、Pax-2的基因表达量。最后根据根据得到的C(t)值,以对照组中基因的表达量为参照,计算诱导后细胞中目的基因相对于诱导前的表达量。
基因表达量如下表:
表4 Myosin VI、Pax-2的基因表达量
其中,*:和诱导前相比较,P<0.05;**:和诱导前相比较,P<0.01
由上述试验结果可以看出,和诱导前相比较,对照组1MyosinVI和Pax-2的表达量无明显变化,而对照组2和实验组中MyosinVI相对表达量和Pax-2相对表达量都有所升高,但是实验组2中基因的表达量比其他组都要高。由上述结果可知,黄芪多糖既可促进干细胞的增殖,同时维持干细胞表型和分化潜能。
由实施例1、实施例2和实施例3中结果相比较可以得出,当黄芪多糖浓度为1000μg/mL时,诱导细胞分化为毛细胞的能力最强。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种诱导内耳干细胞分化为毛细胞的培养基,其特征在于,包括黄芪多糖、IGF-1、EGF和无血清基础培养基。
2.根据权利要求1所述的培养基,其特征在于,所述培养基中各组分的用量为:
黄芪多糖:100~1000μg/mL;
IGF-1:10~100ng/mL;
EGF:10~100ng/mL;
无血清基础培养基:补足。
3.根据权利要求2所述的培养基,其特征在于,所述培养基中各组分的用量为:
黄芪多糖:1000μg/mL;
IGF-1:50ng/mL;
EGF:20ng/mL;
无血清基础培养基:补足。
4.根据权利要求2所述的培养基,其特征在于,所述培养基中各组分的用量为:
黄芪多糖:500μg/mL;
IGF-1:50ng/mL;
EGF:20ng/mL;
无血清基础培养基:补足。
5.根据权利要求2所述的培养基,其特征在于,所述培养基中各组分的用量为:
黄芪多糖:100μg/mL;
IGF-1:50ng/mL;
EGF:20ng/mL;
无血清基础培养基:补足。
6.根据权利要求1所述的培养基,其特征在于,所述无血清基础培养基为DMEM培养基。
7.一种诱导内耳干细胞分化为毛细胞的方法,其特征在于,采用权利要求1至6中任一项所述培养基诱导培养内耳干细胞,获得毛细胞。
8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,所述诱导培养的时间为15~20天。
9.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,所述诱导培养的条件为37℃、5%CO2。
10.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,所述诱导培养过程中每3天换一次液。
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CN105861420B (zh) | 2019-08-23 |
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