CN113881634A - 一种原代成年灵长类动物海马神经干细胞团的培养方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种原代成年灵长类动物海马神经干细胞团的培养方法,包括获取海马神经干细胞,将神经干细胞种植在1.25%的人工基底膜预先包被的六孔板内,每个孔内加入2mL的神经干细胞完全培养液培养,每隔两天进行半换液,连续培养四个月。本发明的优点包括:能够长期维持成年灵长类动物大脑海马类器官的自我增殖分化能力,能够成功培养出海马内的神经干细胞群,并能检测出海马类器官分化增殖情况,及分化增殖过程中产生的特异性的转录因子、不同类型的细胞群体及相关标志蛋白,为研究神经干细胞的发育、神经性疾病的病理学、神经细胞的再生机制提供了一个可靠的实验方法,为研究干细胞对体外药物反应提供了一个理想的体外系统。
Description
技术领域
本发明涉及再生医学技术领域,尤其涉及神经干细胞培养技术。
背景技术
海马是哺乳类动物的中枢神经系统中的脑的一部分。又名海马回、海马区、大脑海马,海马位于大脑丘脑和内侧颞叶之间,属于边缘系统的一部分,主要负责长时记忆的存储转换和定向等功能。从20世纪初,科学家们就对海马在神经解剖学、生理学、行为学等等各种不同领域进行不断的研究,发现海马除了与某些记忆以及学习有着重要的关联,还与癫痫患者的发作、罹患阿尔兹海默氏症有关。以及,海马还可能因贫血、缺氧状态而受伤害。海马在解剖学以及机能构造上都是其它大脑皮质系统的研究样本。已知的关于中枢神经系统的突触传导的见解多受益于海马的研究。
Adult neural stem cells from the subventricular zone:a review of theneurosphere assay.Anat.Rec.296,1436-1452(2013)文章中提到:对14.5天龄的胚胎小鼠海马的神经干细胞进行纯化,在体外细胞培养基中培养,形成神经球,在体内外均有向其他神经细胞分化的潜能,但此文章培养针对的是啮齿类动物,且是胚胎小鼠的海马组织。另外在Single-cell study ofneural stem cells derived from human iPSC revealsdistinct progenitor populations with neurogenic and gliogenic potential.GenesCells 24,836-847(2019),The spontaneous differentiation and chromosome loss iniPSCs of human trisomy 18syndrome.Cell Death Dis.8e3149(2017)两篇文章中,它们的培养对象分别来自人类诱导多能干细胞的神经干细胞和直接取的人类子宫内羊水中的多能干细胞,并非海马内的神经干细胞。
若能成功从灵长类动物海马中分离到神经干细胞,再体外培养形成神经球类器官,且能够长时间维持神经干细胞的增殖分化能力,将对研究神经干细胞的发育、神经性疾病的病理学、神经细胞的再生机制提供了一个可靠的实验方法,为研究干细胞对药物反应提供了一个理想的体外系统。
发明内容
本发明的目的在于提供一种原代成年灵长类动物海马神经干细胞团的培养方法,可以培养出成年猴的海马内潜在的多能神经干细胞,在体外形成一个自我更新的干细胞群,可分化为多种特异性的细胞类型,从而提供一个生理相关系统,即类器官系统。
为了达到上述目的本发明采用如下技术方案:
一种成年灵长类动物海马神经干细胞完全培养液,其成分包含DMEM/F12,25μg/ml胰岛素,50μg/ml转铁蛋白,1.28ng/ml黄体酮,16ng/ml腐胺,0.52μg/ml亚硒酸钠,20ng/mL重组人表皮生长因子,20ng/ml人碱性成纤维细胞生长因子,2μg/mL的肝素,0.5mg/ml原代细胞抗生素。
优选地,所述DMEM/F12是由DMEM和F12按照体积比例为1:1配制所得。
一种所述的成年灵长类动物海马神经干细胞完全培养液的制备方法,步骤如下:
首先配制干细胞基本培养基,其中包含DMEM/F12,25μg/ml胰岛素,50μg/ml转铁蛋白,1.28ng/ml黄体酮,16ng/ml腐胺,0.52μg/ml亚硒酸钠;然后在干细胞基本培养基内加入终浓度为20ng/mL的重组人表皮生长因子,终浓度为20ng/ml的人碱性成纤维细胞生长因子,终浓度为2μg/mL的肝素,终浓度为0.5mg/ml的原代细胞抗生素,得到成年灵长类动物海马神经干细胞完全培养液。
优选地,所述DMEM/F12是由DMEM和F12按照体积比例为1:1配制所得。
一种应用所述的培养基的原代成年灵长类动物海马神经干细胞团的培养方法,包括如下步骤:获取海马神经干细胞,将神经干细胞种植在由体积分数为1.25%的人工基底膜预先包被的六孔板内,每个孔内加入2mL的神经干细胞完全培养液培养,每隔两天进行半换液,连续培养四个月。
进一步地,所述获取海马神经干细胞的步骤包括:
(1)使用无菌手术刀和手术剪刀,从一只实验用的成年的灵长类动物身上摘取脑组织,海马组织被快速的切开,放入预冷的Hank's平衡盐溶液,用Hank's平衡盐溶液将海马组织冲洗5次,放入含有10毫升神经干细胞完全培养液的10cm的培养皿内,在5%的CO2,37℃细胞培养箱内培养30分钟。
(2)第1步完毕后,在立体式显微镜下去除海马中的脑膜,并将剩余的组织切成小块,首先用质量分数为0.25%胰蛋白酶EDTA将海马组织在37℃温度下酶解20分钟,然后再将消化液换成含有7.5mg/mL DNA酶I的40U/mL木瓜蛋白酶在37℃下继续消化30分钟,在酶解消化过程中,每10分钟轻轻摇晃一次组织悬液。
(3)酶解消化后,在组织悬液中加入等体积的神经干细胞完全培养液轻轻混合,然后在离心机中以180g/min的速度离心5分钟,除去上清液,往沉淀中加入新鲜神经干细胞培养基。用巴斯德吸管轻轻研磨组织悬液,再用70μm的过滤器过滤,得到神经干细胞。
本发明还提供所述的培养方法得到的神经干细胞团在研究神经干细胞的发育、神经性疾病的病理学、神经细胞的再生机制中的应用。
本发明还提供所述的培养方法得到的神经干细胞团在研究体外的药物反应中的应用。
本发明的优点包括:通过原代培养技术,实现体外培养实验用的成年的灵长类动物类器官,方便我们在体外研究观察成年灵长类动物大脑海马神经干细胞的增殖与分化,即海马类器官的培养与发育过程,随时监测成年灵长类动物海马神经干细胞的生长过程中的分子水平快速连续的变化过程,为研究神经干细胞的发育、神经性疾病的病理学、神经细胞的再生机制提供了一个可靠的实验方法,为研究干细胞对药物反应提供了一个理想的体外系统。成年灵长类动物海马类器官的培养可能为提供自体和同种异体细胞疗法带来可行性,在再生医学领域也拥有巨大的潜力。在精准医学应用中,由患者自身干细胞生成的类器官,也被证明为有价值的诊断工具。患者衍生的类器官可被用来进行体外的药物反应,为患者的疾病提供个体化治疗方案。因此培养出海马类器官能够便于科研工作者为各种神经退行性疾病的研究及治疗神经性疾病药物的研制开发提供实验基础。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解,构成本申请的一部分,并不构成对本发明的不当限定,在附图中:
图1是成功培养的成年灵长类动物大脑海马神经干细胞团实验图。
具体实施方式
下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本发明,在此以本发明的示意性实施例及说明用来解释本发明,但并不作为对本发明的限定。
成年灵长类动物海马神经干细胞完全培养液的配制
首先配制50mL的干细胞基本培养基,其成分包含由DMEM和F12按体积比例为1:1配制所得的DMEM/F12,25μg/ml胰岛素,50μg/ml转铁蛋白,1.28ng/ml黄体酮,16ng/ml腐胺,0.52μg/ml亚硒酸钠。然后在干细胞基本培养基内加入终浓度为20ng/mL的重组人表皮生长因子(R&D Systems,Minneapolis,MN),终浓度为20ng/ml的人碱性成纤维细胞生长因子bFGF(R&D Systems),终浓度为2μg/mL的肝素,终浓度为0.5mg/ml的原代细胞抗生素。
神经干细胞的获取:
1.使用无菌手术刀和手术剪刀,从一只成年的猴子身上摘取脑组织,海马组织被快速的切开,放入预冷的Hank's平衡盐溶液。用Hank's平衡盐溶液将海马组织冲洗5次,放入含有10毫升神经干细胞完全培养液的10cm的培养皿内,在5%的CO2,37℃细胞培养箱内培养30分钟。
2.第1步完毕后,在立体式显微镜下去除海马中的脑膜,并将剩余的组织切成小块,首先用质量分数为0.25%胰蛋白酶EDTA将海马组织在37℃温度下酶解20分钟,然后再将消化液换成含有7.5mg/mL DNA酶I的40U/mL木瓜蛋白酶在37℃下继续消化30分钟,在酶解消化过程中,每10分钟轻轻摇晃一次组织悬液。
3.酶解消化后,在组织悬液中加入等体积的神经干细胞完全培养液轻轻混合,然后在离心机中以180g/min的速度离心5分钟,除去上清液,往沉淀中加入新鲜神经干细胞培养基。用巴斯德吸管轻轻研磨组织悬液,再用70μm的过滤器过滤。得到神经干细胞。
神经干细胞培养:
将神经干细胞种植在由体积分数为1.25%的人工基底膜(基质胶)预先包被的六孔板内,每个孔内加入2mL的神经干细胞完全培养液培养。每隔两天进行半换液,连续培养四个月。观察到神经球是由新鲜分裂的细胞形成的,对6988个神经球细胞的scRNA-seq分析揭示了神经球的增殖能力和多能性,图1显示了本发明成功培养的成年海马神经干细胞团。在UMAP可视化中,我们发现了一个表达增殖标记物MKI67和RGL cycle标记物HMGB2的活跃增殖群体,及四个月内类器官增殖分化出的不同的细胞类型。证实了成年灵长类动物海马类器官的存在。
本发明的优点包括:高度模拟了体内神经祖细胞的生长发育环境,能够长期维持成年灵长类动物大脑海马类器官的自我增殖分化能力,能够成功培养出海马内的神经干细胞群,并能检测出海马类器官分化增殖情况,及分化增殖过程中产生的特异性的转录因子、不同类型的细胞群体及相关标志蛋白,为首次体外捕捉成年灵长类动物神经发生的实验。
以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍,本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本发明实施例,在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处,综上所述,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (8)
1.一种成年灵长类动物海马神经干细胞完全培养液,其特征在于:
其成分包含DMEM/F12,25μg/ml胰岛素,50μg/ml转铁蛋白,1.28ng/ml黄体酮,16ng/ml腐胺,0.52μg/ml亚硒酸钠,20ng/mL重组人表皮生长因子,20ng/ml人碱性成纤维细胞生长因子,2μg/mL的肝素,0.5mg/ml原代细胞抗生素。
2.如权利要求1所述的成年灵长类动物海马神经干细胞完全培养液,其特征在于:
所述DMEM/F12是由DMEM和F12按照体积比例为1:1配制所得。
3.一种如权利要求1所述的成年灵长类动物海马神经干细胞完全培养液的制备方法,其特征在于:
步骤如下:
首先配制干细胞基本培养基,其中包含DMEM/F12,25μg/ml胰岛素,50μg/ml转铁蛋白,1.28ng/ml黄体酮,16ng/ml腐胺,0.52μg/ml亚硒酸钠;然后在干细胞基本培养基内加入终浓度为20ng/mL的重组人表皮生长因子,终浓度为20ng/ml的人碱性成纤维细胞生长因子,终浓度为2μg/mL的肝素,终浓度为0.5mg/ml的原代细胞抗生素,得到成年灵长类动物海马神经干细胞完全培养液。
4.根据权利要求3所述的成年灵长类动物海马神经干细胞完全培养液的制备方法,其特征在于:
所述DMEM/F12是由DMEM和F12按照体积比例为1:1配制所得。
5.一种应用如权利要求1所述的培养基的原代成年灵长类动物海马神经干细胞团的培养方法,其特征在于:
包括如下步骤:获取海马神经干细胞,将神经干细胞种植在由体积分数为1.25%的人工基底膜预先包被的六孔板内,每个孔内加入2mL的神经干细胞完全培养液培养,每隔两天进行半换液,连续培养四个月。
6.根据权利要求5所述的培养方法,其特征在于:
所述获取海马神经干细胞的步骤包括:
(1)使用无菌手术刀和手术剪刀,从一只实验用的成年的灵长类动物身上摘取脑组织,海马组织被快速的切开,放入预冷的Hank's平衡盐溶液,用Hank's平衡盐溶液将海马组织冲洗5次,放入含有10毫升神经干细胞完全培养液的10cm的培养皿内,在5%的CO2,37℃细胞培养箱内培养30分钟。
(2)第1步完毕后,在立体式显微镜下去除海马中的脑膜,并将剩余的组织切成小块,首先用质量分数为0.25%胰蛋白酶EDTA将海马组织在37℃温度下酶解20分钟,然后再将消化液换成含有7.5mg/mL DNA酶I的40U/mL木瓜蛋白酶在37℃下继续消化30分钟,在酶解消化过程中,每10分钟轻轻摇晃一次组织悬液。
(3)酶解消化后,在组织悬液中加入等体积的神经干细胞完全培养液轻轻混合,然后在离心机中以180g/min的速度离心5分钟,除去上清液,往沉淀中加入新鲜神经干细胞培养基。用巴斯德吸管轻轻研磨组织悬液,再用70μm的过滤器过滤,得到神经干细胞。
7.如权利要求5-6任一所述的培养方法得到的神经干细胞团在研究神经干细胞的发育、神经性疾病的病理学、神经细胞的再生机制中的应用。
8.如权利要求5-6任一所述的培养方法得到的神经干细胞团在研究体外的药物反应中的应用。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
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