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背景:
急性早幼粒细胞白血病(acute promyelocytic leukemia,APL)M3是急性髓系白血病(acute myelocytic leukemia, AML)的一种具有独特生物学和临床特性的亚型。由于特征性的15号和17号染色体异位产生的PML/RARa融合蛋白导致造血干细胞分化受阻于异常的早幼粒阶段。虽然众多研究表明全反式维甲酸(all-trans retinoicacid,ATRA)能够诱导APL早幼粒细胞分化,并且在几乎所有的病人能够达到疾病的完全缓解,ATRA的应用由于其难以避免的毒性和获得性耐药而受限制。间充质干细胞(mesenchymal stem cells,MSC)是一类具有自我更新(self renewal)和多向分化潜能(multi-lineage differentiation)的成体干细胞,可以分泌丰富的造血生长因子。研究表明MSC在体内外均能促进正常的造血干细胞向髓系和淋系分化,而关于MSC对白血病细胞的分化影响未见有报道,值得进一步研究。
目的:
研究脐带来源的间充质干细胞(umbilical cord mesenchyma stem cells,UC-MSC)对急性早幼粒细胞白血病细胞系NB4细胞和M3病人骨髓来源的白血病细胞分化的影响及可能的机制,为间充质干细胞应用于肿瘤治疗提供实验依据和理论基础。
方法:
利用酶消化法从足月妊娠剖宫产健康新生儿的脐带,通过贴壁法取得原代培养的细胞,消化传代后,取P4-P6代的细胞。UC-MSC与NB4细胞和APL病人骨髓来源的白血病细胞建立共培养体系,通过细胞形态,硝基四唑氮蓝还原试验(nitroblue tetrozolium reduction test,NBT)和细胞表面粒系分化标志CD11b的检测评价肿瘤细胞的分化状态。设立NB4对照组,UC-MSC处理组,ATRA处理组和UC-MSC+ATRA共同处理组4个组,于培养的24小时,48小时,72小时进行NBT试验和CD11b表型检测,于培养72小时瑞氏染色观察细胞形态;于培养48小时碘化丙啶(propidium iodide,PI)掺入法流式细胞术检测细胞周期分布;用膜孔直径为0.4um的Transwell隔离UC-MSC与NB4细胞后共培养48小时后检测分化标志CD11b的表达;用实时PCR技术检测的细胞分化相关的髓过氧化物酶(myeloperoxidase,MPO),原癌基因c-Myc,核转录因子C/EBPp和C/EBPε的mRNA转录水平;检测共培养体系中IL-6因子的浓度变化情况,用IL-6Ra中和抗体阻断IL-6和其相应受体的结合,并用外源性重组人IL-6来刺激白血病细胞来鉴定IL-6在白血病细胞分化中所发挥的作用。用实时PCR技术检测UC-MSC和NB4细胞内IL-6mRNA水平的变化来鉴定共培养体系IL-6的来源;用Western blot的方法检测了UC-MSC对白血病肿瘤细胞内MEK/ERK信号通路的活化状态,用MEK/ERK信号通路抑制剂PD98059(MEK1抑制剂),U0126(MEK1/2非选择性抑制剂),和p38信号通路抑制剂SB203580观察MEK/ERK信号通路和p38信号通路的阻断在UC-MSC促进白血病细胞分化过程中所起的作用;用PD98059和U0126阻断MEK/ERK信号通路后检测IL-6对肿瘤细胞表面分化标志CD11b的影响来推断IL-6发挥作用可能的信号通路。
结果:
UC-MSC在体外能够诱导NB4细胞和M3病人骨髓来源的白血病细胞向粒系分化成熟并和小剂量ATRA共同作用时存在联合增强;诱导细胞分化的同时伴有G0/G1周期阻滞,MPO和c-Myc mRNA水平下调,C/EBPβ和C/EBPεmRNA水平上调;Transwell实验证明UC-MSC通过可溶性因子发挥促白血病细胞分化作用:共培养体系中IL-6浓度明显上调,IL-6Ra中和阻断IL-6作用后可部分逆转UC-MSC的促分化作用,外源性IL-6对NB4细胞亦发挥促粒系分化作用,证实UC-MSC至少是部分通过分泌IL-6发挥促白血病细胞分化作用;UC-MSC促进NB4细胞内MEK/ERK信号通路的活化,阻断MEK/ERK信号通路可阻断UC-MSC促分化作用,阻断MEK/ERK信号通路亦可阻断IL-6促分化作用,说明UC-MSC至少部分通过分泌IL-6激活白血病细胞内的MEK/ERK信号通路发挥促进分化作用。
结论:
UC-MSC可以促进急性早幼粒白血病细胞向粒系分化成熟,且和小剂量ATRA同时应用可以达到作用联合增强;其内在机制部分是通过分泌IL-6激活白血病细胞内MEK/ERK信号通路。
课题二胰腺干/祖细胞表面标志的研究
背景:
糖尿病(diabetes mellitus,DM)及其并发症的死亡率已上升至继心血管疾病、肿瘤之后的第三位,严重威胁人类的健康。随着胰岛移植技术的发展,β细胞替代治疗成为彻底治疗糖尿病最有希望的方法。但是供体胰腺的不足限制了胰岛移植的广泛开展。因此,我们迫切需要寻找β细胞的新来源,胰腺干/祖细胞研究为细胞治疗糖尿病提供了基础。胰腺干/祖细胞的研究起步较晚,对其来源,特征研究甚少,如何利用新的表面标志高效分离胰腺干/祖细胞更无人研究。为了更有效地分离出胰腺干/祖细胞,我们需要进一步寻找其表面标志。
目的:
明确胚胎胰腺是否表达Stem cell antigen-1(Sca-1),和c-Kit等造血干细胞的标志,表达的时间及位置,是否共表达胰腺干细胞的标志腺十二指肠同源盒基因1(PDX-1),神经源素3(neurogenin3,Ngn3)及B细胞的标志胰岛素(insulin)。
方法:
体外分离小鼠12.5天,15.5天和17.5天的胚胎胰腺。实时定量PCR技术检测胰腺细胞Sca-1和c-kit的mRNA的表达;不同孕天的胚胎胰腺体外消化成单细胞悬液后,流式细胞术检测其细胞膜表面Sca-1和c-kit的表达;荧光免疫组织化学检测胰腺细胞是否表达Sca-1和c-Kit,以及Sca-1和c-Kit是否共表达胰腺十二指肠同源PDX-1,Ngn3及胰岛素;免疫磁珠分选(magnet activated cell sorting,MACS)出Sca-1或c-kit阳性和阴性细胞亚群,体外培养分离的Sca-1和c-Kit阳性和阴性细胞群,检测各种细胞亚群分化为成熟内分泌细胞的潜能,是否分泌胰岛素,确定何种细胞亚群分化为成熟β细胞的潜能最大。
结果:
小鼠胚胎胰腺表达造血干细胞的标志Sca-1和c-Kit,表达呈现先上调后下调的趋势,在孕龄15.5天的时候,其表达达高峰;c-Kit与胰腺干/祖细胞的标志PDX-1,Ngn3及β细胞的标志胰岛素的在不同时期存在共表达,而Sca-1不与胰腺干/祖细胞的标志及β细胞的标志共表达;磁珠分选c-Kit阳性细胞群在体外培养分化成的内、外分泌细胞显著多于c-kit阴性细胞;c-kit阳性细胞分化的B细胞能够分泌胰岛素,而且高糖能刺激胰岛素分泌。
结论:
小鼠胚胎胰腺表达造血干细胞的标志Sca-1和c-Kit:c-Kit与PDX-1,Ngn3和胰岛素均在不同时期有共表达;c-kit阳性细胞可能为胰腺祖细胞