CN107475200B - 一种背根神经节源的神经嵴干细胞的分离、培养与分化方法 - Google Patents

一种背根神经节源的神经嵴干细胞的分离、培养与分化方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种背根神经节源神经嵴干细胞的分离,培养与分化的新型方法,包括以下步骤:(一)背根神经节来源的神经嵴干细胞的原代分离;(二)背根神经节来源的神经嵴干细胞的纯化与培养扩增;(三)背根神经节来源的神经嵴干细胞的诱导分化。本发明获取的神经嵴干细胞具有较强的增殖能力,体外持续培养数代后仍具有增殖能力。

Description

一种背根神经节源的神经嵴干细胞的分离、培养与分化方法
技术领域
本发明属于干细胞生物技术领域,涉及背根神经节来源的神经嵴干细胞的分离、培养和分化方法。
背景技术
神经嵴干细胞是胚胎发育过程中的一种重要细胞类型。起源于早期胚胎发育过程中神经管背部,通过迁移至胚胎的各个部位分化成多种细胞类型。神经嵴细胞主要分为颅源性神经嵴细胞和躯干神经嵴干细胞,躯干颅源性神经嵴细胞分为迷走神经嵴和骶骨神经嵴,神经嵴细胞迁移至躯体各个部位后,可分化成黑色素细胞、颅面部细胞、软骨细胞、骨细胞、平滑肌细胞、中枢与外周神经元以及胶质细胞。
背根神经节(DRG)是由躯干神经嵴干细胞迁移分化而形成的。DRG细胞可体外分离和培养,为周围神经系统神经干细胞移植提供细胞来源。近年来关于背根神经节来源的神经嵴干细胞的分离和培养有较多研究,主要利用流式分选的方法分离细胞,该方法可获得较纯的细胞源,但细胞损失较大。
目前临床上有较多因神经嵴细胞发育不正常导致的疾病,如巨结肠,因早期发育过程中神经嵴细胞迁移至肠的数量不足,导致肠神经系统不完整,从而导致疾病的发生。如果体外能获得高质量和数量的神经干细胞用于移植到病变的肠中,有望解决巨结肠等外周神经疾病问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种背根神经节来源的神经嵴干细胞的分离、培养与分化方法。本发明的目的通过以下技术方案实现:
一种背根神经节源神经嵴干细胞的分离、培养与分化方法,其特征在于它包以下步骤:
(一)背根神经节来源的神经嵴干细胞的原代分离;
(二)背根神经节来源的神经嵴干细胞的纯化与培养扩增;
(三)背根神经节来源的神经嵴干细胞的诱导分化。
进一步的,所述的分离方法,包括以下步骤:取出生后6天的幼鼠,或E‐13.5天左右的鼠类胚胎,或人的流产胎儿,在无菌条件下,取出背根神经节组织,剪成2毫米左右小块后,加入PBS洗涤,800‐1000RMP离心5min,弃上清,加入原代培养基重悬后,转移至包被多聚鸟氨酸的培养板中,置于含5%CO2培养箱,于37度下培养恒温下培养,培养两天,待组织周围爬出细胞后,于显微镜下挑起组织块,并转移到新的多聚鸟氨酸包被的板中,继续同前面所述条件下培养,待组织周围爬出细胞后,去掉组织。爬出的细胞进入步骤(二)继续培养。
以上以小鼠C57品系为例,人胚胎为9周以后。
上述原代培养基为:DMEM/F12培养基、1%N2、2%B27、20ng/ml bFGF(碱性成纤维细胞生长因子)、20ng/ml EGF(内皮细胞生长因子)、100IU/L青霉素/链霉素。
所述步骤(二)包括以下步骤:根据神经嵴干细胞较强的迁移能力,保留神经节组织块爬出的细胞中的最外围的部分,连续贴壁转移组织块3‐4次,用增殖培养基培养爬出的外围细胞,两天换一次培养基,四天左右传代,并利用免疫荧光的方法,鉴定分离的细胞是否具有神经干细胞特异性分子标记(sox10,nestin,P75)。
上述增殖培养基为:DMEM/F12培养基、2%牛血清白蛋白、100IU/L青霉素/链霉素、1%L‐丙氨酸‐L‐谷胺酰胺、1%MEM non‐essential amino acids(非必须氨基酸)、0.1%trace elements A、0.1%trace elements B、0.1%trace elements C、0.18%2‐mercaptoethanol(β‐巯基乙醇)、10mg/ml transferrin(转铁蛋白)、50mg/ml(+)‐sodiuml‐ascorbate(维生素C)、10ng/ml Heregulin‐β1、200ng/ml LONGR3IGF‐I(长链胰岛素样生长因子)、8ng/ml bFGF(碱性成纤维生长因子)。
神经嵴干细胞特征的鉴定,其具体方法为:将细胞消化后传至poly‐ornithine包被的玻片上,待贴壁后,多聚甲醛固定5分钟,PBS洗三遍,1%的BSA室温封闭30分钟,P75、Nestin、SOX10一抗室温孵育两小时,PBS洗三遍,二抗孵育1小时,PBS洗三遍后,于荧光显微镜下观察。
上述去除杂细胞和组织块的方法,其特征在于,于显微镜下用剥离管刮除。
所述的传代扩增,一方面可以以单层培养的方法进行传代扩增,一方面可以以球的方式进行传代扩增上述的单层培养进行扩增,其具体方法为,细胞经消化后,传至poly‐ornithine包被的板中进行培养。上述的球的形式进行传代扩增,其具体方法为,细胞经消化后,传至低吸附的板中进行培养。
所述的背根神经节来源的神经嵴干细胞的分化方法,其具体方法为,传至第二代的神经嵴干细胞消化后,60%的密度铺于poly‐ornithine/fibronectin包被的板中,加入分化培养基培养,三天左右换一次液;培养至两周后,通过免疫荧光方法鉴定是否表达神经元标志蛋白(Tuj1,Brn3a,Peripherin)。
上述分化培养基为DMEM/F12、1%N2supplement、100IU/L青霉素/链霉素、10ng/mlBDNF(脑源性神经营养因子)、10ng/ml NGF(神经生长因子)、10ng/ml GDNF(神经胶质细胞源性的神经营养因子)、10ng/ml NT3(神经营养因子3)、50μg/ml ascorbic acid(维生素C)和0.5mM cAMP(环磷酸腺苷)。
所述的神经元特异表达分子鉴定,其具体方法为:取出玻片,多聚甲醛固定5分钟,PBS洗三遍,1%的BSA室温封闭30分钟,P75、Nestin、SOX10一抗室温孵育两小时,PBS洗三遍,二抗孵育1小时,PBS洗三遍后,于荧光显微镜下观察。
上述poly‐ornithine/fibronectin(多聚鸟氨酸/纤连蛋白)包被的板,poly‐ornithine包被室温包被1h后,pbs洗两遍,25ug/ml fibronectin 37度包被2小时。
本发明方法获得的神经节来源的神经嵴干细胞,具有较高的纯度(如图3所示,本发明获得的背根神经节来源的神经嵴干细胞90%以上表达神经嵴干细胞标志蛋白)。本发明无需经过流式分选,即可获得目标细胞(如图2所示)。本发明的神经嵴干细胞培养方法,可使分离的神经嵴细胞具有较强的增殖能力,并能维持神经嵴细胞特性(如图4所示,本发明获得的神经嵴干细胞传代至第五代时仍然具有较强的增殖能力)。本发明的神经嵴干细胞分化方法,可使分离的神经嵴细胞较高比例地分化成神经细胞(如图5所示,本发明获得的神经嵴干细经诱导分化后,可获得较高比例的神经元细胞)。本发明的背根神经节来源的神经嵴干细胞的分离、培养和分化方法,不仅可以获得出生后的鼠源神经嵴干细胞,也可获得胚胎期的神经嵴干细胞,不仅可以获得鼠源的神经嵴干细胞,还可获得人的神经嵴干细胞。
附图说明
图1背根神经节来源的神经嵴细胞获取流程图。
图2背根神经节来源的神经嵴干细胞培养相差图:神经嵴细胞原代爬出后,两到三天长满(A‐B),传代后和成球生长的形态(C‐D)。标尺100um
图3背根神经节来源的神经嵴干细胞特性鉴定图。A,贴壁培养细胞P75(灰色,如箭头所示)、SOX10(灰白色,如箭头所示)和Nestin(灰色,如箭头所示)免疫荧光染色。B,成球培养的细胞P75(灰白色色,如箭头所示)、SOX10(灰白色,如箭头所示)和Nestin(灰色,如箭头所示)免疫荧光染色。C,D贴壁培养和成球培养的细胞均具有90%以上的神经嵴干细胞比例。标尺100um
图4背根神经节来源的神经嵴干细胞的增殖能力分析图:培养一代和五代的细胞生长曲线。
图5背根神经节来源的神经嵴干细胞的分化图。培养一代的细胞诱导分化成神经细胞,Tuj1(灰白色,如箭头所示)、Peripherin(灰色,如箭头所示)和Brn3a(灰白色,如箭头所示)免疫荧光染色。标尺100um
具体实施方法
本发明结合实施例和附图作进一步说明
实施例1,背根神经节来源的神经嵴干细胞的分离与纯化
取出生后6天左右的C57小鼠,酒精浸泡15min,超净台下切开背部,取出神经管,于显微镜下,取出神经管边缘的背根神经节,剪成2毫米左右的块状,pbs漂洗后,800rmp离心5分钟后收集组织块,原代培养基重悬组织块,转移至poly‐ornithine包被的板中,如图1流程图所示。原代培养基为:DMEM/F12培养基、1%N2、2%B27、20ng/ml bFGF(碱性成纤维细胞生长因子)、20ng/ml EGF(内皮细胞生长因子)、100IU/L青霉素/链霉素。置于含5%CO2的37度恒温培养箱中培养。培养两天后,组织块周围爬出细胞,如图2‐A所示,在显微镜下剥离组织块,保留最外层的细胞继续培养,如图2‐B所示,并换成增殖培养基,取出的组织块再次贴于poly‐ornithine包被的板中,继续爬出细胞,两日后去除组织块,保留外围细胞继续于增殖培养基中培养。连续贴壁共计3‐4次。增殖培养基为:DMEM/F12培养基、2%牛血清白蛋白、100IU/L青霉素/链霉素、1%L‐丙氨酸‐L‐谷胺酰胺、1%MEM non‐essential amino acids(非必须氨基酸)、0.1%trace elements A、0.1%trace elements B、0.1%traceelements C、0.18%2‐mercaptoethanol(β‐巯基乙醇)、10mg/ml transferrin(转铁蛋白)、50mg/ml(+)‐sodium l‐ascorbate(维生素C)、10ng/ml Heregulin‐β1、200ng/mlLONGR3IGF‐I(长链胰岛素样生长因子)、8ng/ml bFGF(碱性成纤维生长因子)。
实施例2,背根神经节来源的神经嵴干细胞的鉴定。
取培养2代和成球培养的细胞,PBS漂洗两遍,多聚甲醛固定15min,含0.3%(体积比)triton的封闭液(1%BSA)室温封闭30min,1:100稀释的一抗工作液(P75,Nestin,SOX10)室温孵育2h,PBS洗三遍后,二抗稀释液(1:500)室温孵育1小时,PBS漂洗三遍后,于荧光显微镜下观察拍照,通过image J软件统计表达阳性的细胞比例。如图3所示,本发明方法获得的背根神经节来源的神经嵴干细胞具有较高的纯度,本发明获得的背根神经节来源的神经嵴干细胞90%以上表达神经嵴干细胞标志蛋白。
实施例3,背根神经节来源的神经嵴干细扩增能力分析
原代获取的神经干细胞以两种形式传代扩增培养,一种是单层贴壁培养,一种是成球悬浮培养,如图2(C‐D)所示两种培养方式均能在体外扩增数代。
取贴壁培养第一代和第五代的细胞,PBS漂洗两遍,4%(质量比)多聚甲醛固定15分钟,含0.3%triton的封闭液(1%BSA)室温封闭30分钟,1:200稀释的Ki67一抗工作液室温孵育2小时,PBS洗三遍后,二抗稀释液(1:500)室温孵育1小时,PBS漂洗三遍后,于荧光显微镜下观察拍照,通过image J软件统计Ki67阳性的细胞比例,如图4所示背根神经节来源的神经嵴干细胞分化潜能,本发明获得的神经嵴干细胞传代至第五代时仍然具有较强的增殖能力。
神经细胞的诱导:将培养至第二代的细胞接种到载有盖玻片的六孔板中,玻片经poly‐ornithine和Fibronectin包被(具体包被方法为,poly‐ornithine室温包被1小时,Fibronectin 37度包被2小时),加入神经细胞分化培养基(DMEM/F12、1%N2supplement、100IU/L青霉素/链霉素、10ng/ml BDNF(脑源性神经营养因子)、10ng/ml NGF(神经生长因子)、10ng/ml GDNF(神经胶质细胞源性的神经营养因子)、10ng/ml NT3(神经营养因子3)、50μg/ml ascorbic acid(维生素C)和0.5mM cAMP(环磷酸腺苷)),每三天换一次液,培养两周后,4%多聚甲醛固定15min,含0.3%triton的封闭液(1%BSA)室温封闭30min,1:200稀释的一抗工作液(Tuj1,Brn3a,Peripherin)室温孵育2小时,PBS洗三遍后,二抗稀释液(1:500)室温孵育1小时,PBS漂洗三遍后,于荧光显微镜下观察拍照,通过Image J软件统计阳性的细胞比例,如图5所示,本发明获得的神经嵴干细经诱导分化后,可获得较高比例的神经元细胞。
以上所述仅为本发明的具体实施例,但本发明的结构特征并不局限于此,任何本领域的技术人员在本发明的领域内,所作的变化或修饰皆涵盖在本发明的保护范围之中。

Claims (6)

1.一种背根神经节源神经嵴干细胞的分离、培养与分化方法,其特征在于它包括以下步骤:
(一)背根神经节来源的神经嵴干细胞的原代分离;
(二)背根神经节来源的神经嵴干细胞的纯化与培养扩增;
(三)背根神经节来源的神经嵴干细胞的诱导分化;
步骤(一)包括以下步骤:
取出生后6天内的幼鼠,或E-13.5天之后的鼠胚胎,在无菌条件下,取出背根神经节组织,剪成2毫米左右小块后,加入PBS(磷酸盐缓冲液)洗涤,800-1000RMP离心5分钟,弃上清,加入原代培养基重悬后,转移至包被多聚鸟氨酸的培养板中,置于含5%CO2培养箱,于37度下培养恒温下培养,培养两天,待组织周围爬出细胞后,于显微镜下挑起组织块,并转移到新的多聚鸟氨酸包被的板中,继续同前面所述条件下培养,待组织周围爬出细胞后,去掉组织;所述背根神经节来源的神经嵴干细胞的原代培养基为:DMEM/F12培养基、1%N2、2%B27、20ng/mlbFGF(碱性成纤维细胞生长因子)、20ng/mlEGF(内皮细胞生长因子)、100IU/L青霉素/链霉素;
所述步骤(二)包括以下步骤:
根据神经嵴干细胞较强的迁移能力,保留神经节组织块爬出的细胞中的最外围的部分,连续贴壁转移组织块3-4次,用增殖培养基培养爬出的外围细胞,两天换一次培养基,四天左右传代,并利用免疫荧光的方法,鉴定分离的细胞是否具有神经干细胞特异性分子标记SOX10,Nestin,P75;所述增殖培养基为:DMEM/F12培养基、2%质量比的牛血清白蛋白、100IU/L青霉素/链霉素、1%质量比的L-丙氨酸-L-谷胺酰胺、1%MEM non-essentialaminoacids(非必须氨基酸)、0.1%体积比的trace elements A、0.1%体积比的trace elementsB、0.1%体积比的trace elements C、0.18%体积比的2-mercaptoethanol(β-巯基乙醇)、10mg/ml transferrin(转铁蛋白)、50mg/ml(+)-sodium l-ascorbate(维生素C)、10ng/mlHeregulin-β1、200ng/mlLONGR3 IGF-I(长链胰岛素样生长因子)、8ng/mlbFGF(碱性成纤维生长因子);
所述鼠为小鼠。
2.如权利要求1所述的一种背根神经节源神经嵴干细胞的分离、培养与分化方法,其特征在于神经嵴干细胞特征的鉴定,其具体方法为:
将细胞消化后传至poly-ornithine(多聚鸟氨酸)包被的玻片上,待贴壁后,多聚甲醛固定5分钟,PBS洗三遍,1%的BSA室温封闭30min,P75、Nestin、SOX10一抗室温孵育两小时,PBS洗三遍,二抗孵育1小时,PBS洗三遍后,于荧光显微镜下观察。
3.如权利要求1所述的一种背根神经节源神经嵴干细胞的分离、培养与分化方法,其特征在于它的传代扩增一方面可以以单层培养的方法进行传代扩增,另一方面可以以球的方式进行传代扩增。
4.如权利要求3所述的一种背根神经节来源的神经嵴干细胞的分离、培养与分化方法,其特征在于所述的单层培养进行传代扩增,在细胞经消化后,传至poly-ornithine包被的板中进行培养;所述的球的形式进行传代扩增,在细胞经消化后,传至低吸附的板中进行培养。
5.如权利要求1所述的一种背根神经节源神经嵴干细胞的分离、培养与分化方法,其特征在于所述的背根神经节来源的神经嵴干细胞的分化方法,其具体方法为,传至第二代的神经嵴干细胞消化后,60%的密度铺于poly-ornithine/fibronectin(多聚鸟氨酸/纤连蛋白)包被的板中,加入分化培养基培养,三天左右换一次液;培养至两周后,通过免疫荧光方法鉴定是否表达神经元特异性分子标记Tuj1,Brn3a,Peripherin。
6.如权利要求5所述的一种背根神经节源的神经嵴干细胞的分离、培养与分化方法,其特征在于分化培养基为DMEM/F12、1%N2 supplement、100IU/L青霉素/链霉素、10ng/mlBDNF(脑源性神经营养因子)、10ng/mlNGF(神经生长因子)、10ng/mlGDNF(神经胶质细胞源性的神经营养因子)、10ng/mlNT3(神经营养因子3)、50μg/mlascorbic acid(维生素C)和0.5mM cAMP(环磷酸腺苷)。
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