干细胞移植是治疗男性不育症的理想方法。前期研究表明,人脐带间充质干细胞(HUMSCs)具有向精原细胞诱导分化潜能,可作为细胞替代治疗男性不育症的理想供源,但目前分化的HUMSCs源精原细胞样细胞还处在精子发生的减数分裂前期阶段,如何将其进一步向成熟精子分化是突破当前HUMSCs移植治疗男性不育 "瓶颈"的重要环节。本研究拟在前期研究的基础上,将转录因子Oct4, Sox2, c-Myc, Klf4中的一个或几个因子分别转染至HUMSCs,将其逆转为诱导多能干细胞(iPS细胞)后,再将HUMSCs来源的iPS细胞培养于生殖细胞条件诱导液中,使其向精原细胞诱导分化,通过对其男性生殖细胞相关基因表达的检测,探讨HUMSCs源iPS细胞向男性生殖细胞诱导分化潜能;同时将诱导后的细胞移植于不育小鼠模型体内,探讨其治疗男性不育的可能性及安全性,为HUMSCs移植治疗男性不育提供理论依据及实验基础。
HuMSCs;pluripotent stem cells;germ cell;ex-pancreatic cell;malignant transformation
建立和鉴定人脐带间充质干细胞(HuMSCs)来源的iPS,并在体外将得到的iPS细胞和HuMSCs向男性生殖细胞和胰腺前体细胞方向诱导和探讨HUMSCs恶性转化的可能性。方法 将HuMSCs重编程为iPS细胞,通过形态学、碱性磷酸酶(AKP)染色、多能性基因、细胞核型、免疫荧光、拟胚体形成、体内畸胎瘤形成实验对iPS细胞进行多能性鉴定;用化学诱导、睾丸支持细胞作为饲养层及DAZL基因感染的方法将iPS细胞及HuMSCs向男性生殖细胞方向诱导;用重编程的方法将HuMSCs向胰腺前体细胞方向诱导;用3-甲基胆蒽(MCA)处理HuMSCs,并进行裸鼠成瘤实验,观察细胞的形态和生长速度及肿瘤长出后做病理学鉴定及原代培养。结果1.iPS细胞证实为多能干细胞形态上类似于胚胎干细胞;碱性磷酸酶表达阳性;多能性相关基因表达;细胞核型正常;表达ESCs特异性蛋白;体内分化为畸胎瘤;体外分化为拟胚体;2.iPS细胞在未分化时表达微量的生殖细胞相关基因,经BMP4诱导后, DAZL、DPPA3表达量明显升高,第10天减数分裂后期基因PRM1表达量达到最高;3.利用HuMSCs与睾丸支持细胞共培养,HuMSCs逐渐形成类似精原细胞样的圆形细胞菌落,RT-PCR、细胞免疫荧光、west blot均可以检测到诱导不同时期男性生殖细胞特异性标记VASA、DAZL及stella的表达。4. HUMSCs在感染DAZL重组腺病毒后形态发生明显变化,形成类似精原细胞样的圆形细胞和蝌蚪样的精子样细胞;RT-PCR和免疫荧光检测到精原细胞标记DDPA3,VASA, c-kit, DAZL和OCT4的表达。5.huMSCs在腺病毒携带外源基因pdx1、ngn3、mafa单独或不同组合诱导条件下,在不同时间点胰岛β细胞内源性基因表达水平存在差别;6.用MCA处理HuMSCs后,细胞的形态、生长状态和生长速度发生变化,表现出肿瘤细胞的一些特征;将此细胞注射于裸鼠皮下,约2个月后可形成包块,病理切片提示为恶性肿瘤,结合免疫组化提示为肉瘤或低分化肿瘤;肿瘤细胞常染色体显示为人源性细胞。结论 携带OCT4、SOX2、Klf4、c-myc、Nanog、Lin28六因子的慢病毒感染HuMSCs能够较高效率的获得完全重编程的iPS细胞;用化学诱导、睾丸支持细胞作为饲养层及DAZL基因感染的方法能够将iPS细胞及HuMS