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由于乳腺组织结构及发育特点,其已经成为发育相关研究的理想模型之一。在乳腺发生、发育以及不同时期的增殖、衰退过程中,始终贯穿着乳腺干细胞的白我更新、增殖分化。本试验中乳腺原基中干细胞的定位、乳腺原基移植再生乳腺以及乳腺发生、发育机制研究可以为人类乳腺疾病治疗、因疾病切除后的乳腺再生等临床应用和对家畜乳腺改造以生产某种珍贵蛋白、提高家畜哺乳能力和产奶量等提供新的思路和技术支持。
乳腺干细胞及不同类型的细胞群在乳腺原基中的定位有助于止常乳腺发育分子机制的阐明。本研究利用细胞超微结构特点和干细胞及其他不同细胞类群的分子标记进行了这些细胞在原基中的定位。电镜技术以显示原基中不同部位不同类群细胞的超微结构特点。利用带荧光标记的抗细胞角蛋白抗体显示乳腺原基的轮廓,以此为参照,进一步定位Sca-1、CD10、Muc-1和CD34阳性细胞在原基中的位置。结果发现,Sca-1阳性细胞定位于原基中近边缘区域,而此区域细胞富集有淡染细胞,这些淡染细胞表现为核质、胞质淡染,细胞器稀少,缺少粗面内质网,无细胞极性。其他细胞类群分布在原基的中部(Muc-1)或颈部区域(CD34),而CD10阳性细胞则散布于乳腺原基中。
乳腺原基移植可以挽救转基因致死动物的乳腺,使其在受体脂肪垫中继续发育,研究转基因与乳腺发育之间的关系。本研究以转抗人汉坦病毒抗体基因的转基因小鼠模型为试验材料,将其乳腺原基移植于清除乳腺的野生型小鼠脂肪垫中,并利用PCR、RT-PCR、原位杂交、H.E.染色、WesternBlotting、免疫组化等方法对再生乳腺进行系统检测。试验结果表明,乳腺原基移植再生率为44.4%(24/54);再生乳腺中含有转基因,并且在RNA水平和蛋白质水平能够表达转基因;转基因表达量和表达方式仅与供体乳腺原基,即转基因在供体鼠基因组中的整合方式有关,而与移植受体鼠无关。进一步研究表明,乳腺原基移植可以再生能够分泌重组单克隆抗体的乳腺组织,能够重演乳腺发育的整个过程,是一个良好的乳腺发育研究的技术平台。结果还发现,在移植后6周和移植受体鼠分娩后2-3天,再生乳腺组织大小比同时期正常乳腺组织较小(1.4:1.84;2.47:3.6cm2),而比对照组脂肪垫大(1.14;1.88cm2)。这说明,在乳腺发育过程中,乳腺导管、腺泡与乳腺脂肪组织相互促进增殖,进而使乳腺组织体积增大。
为进一步阐明乳腺原基发育的机制,将E14.5天乳腺原基完整或撕碎后移植于免疫缺陷鼠背部皮下,并给受体鼠注射雌激素、孕激素和促乳素。结果发现,撕碎后乳腺原基的大部分细胞均能形成导管,但不能形成分叉。而完整的乳腺原基仅能从没有间叶细胞层的颈部延伸出一些导管。免疫组化检测发现,再生的导管呈ER、PR阳性,促乳素处理后,其内壁细胞呈现β-casein阳性。另外,乳腺原基在体外超低黏附培养发现,大多数细胞能增殖形成集落。这说明,乳腺原基中富含乳腺干/祖细胞,这些细胞在脱离正常体内环境的情况下仍具有形成导管的潜能,但没有来自乳腺脂肪细胞的信号时,不能形成分叉。再生的导管内壁细胞能表达β-酪蛋白,这说明乳腺的形态发育与其功能的获得是两个独立的事件。