DA品系大鼠胚胎干細(xì)胞系的建立及多能性檢測(cè).pdf

1、胚胎干細(xì)胞(Embryonic stem cells，ESCs)是一類來(lái)源于哺乳動(dòng)物囊胚階段內(nèi)細(xì)胞團(tuán)的多能性細(xì)胞。自從1981年人類首次成功建立了第一株小鼠胚胎干細(xì)胞以來(lái)，由于其能夠在體外無(wú)限擴(kuò)增，并且具有發(fā)育的多能性，所以利用胚胎干細(xì)胞在基因功能的研究，基因修飾，以及細(xì)胞治療和臨床應(yīng)用等都有廣闊的應(yīng)用前景。大鼠是第一種用于科學(xué)研究的哺乳動(dòng)物。由于大鼠體型適中，并且與小鼠相比其生理調(diào)節(jié)和藥理反應(yīng)等方面與人類的相關(guān)性更近，因此在過(guò)去的15

2、0年間，大鼠被作為動(dòng)物模型被廣泛地應(yīng)用于生理學(xué)、移植醫(yī)學(xué)、免疫學(xué)、遺傳學(xué)、神經(jīng)科學(xué)、癌癥和老化等領(lǐng)域的研究，尤其是某些特殊疾病，例如神經(jīng)疾病和心血管疾病的研究更具有優(yōu)勢(shì)。然而，在小鼠胚胎干細(xì)胞建立后的二十幾年中，人們一直沒(méi)有成功的建立起真正的大鼠胚胎干細(xì)胞。這就使得大鼠在基因敲除動(dòng)物模型領(lǐng)域的研究遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于小鼠。直到2008年，華人科學(xué)家應(yīng)其龍等利用N2827并添加抑制因子(3i：CHIR99021，PD184352，SU5402或2i

3、：CHIR99021，PD0325901)的無(wú)血清培養(yǎng)體系首次分離得到了具有種系嵌合能力的真正的大鼠ESCs。隨后又報(bào)道了通過(guò)大鼠胚胎干細(xì)胞進(jìn)行基因打靶(Gene targeting)，并成功獲得TP53基因敲除大鼠。從而解決了限制大鼠轉(zhuǎn)基因模型研究的瓶頸。
　　 本研究使用無(wú)血清培養(yǎng)液N2827并添加抑制因子PD0325901，CHIR99021以及Lif的培養(yǎng)體系，從DA品系大鼠囊胚中分離得到了大鼠胚胎干細(xì)胞。經(jīng)鑒定其具有典

4、型的胚胎干細(xì)胞形態(tài)，呈克隆狀，貼壁或懸浮生長(zhǎng)；堿性磷酸酶染色結(jié)果呈陽(yáng)性，且具有正常的二倍體細(xì)胞核型；經(jīng)過(guò)PCR，免疫熒光染色和Western blot等方法檢測(cè)，我們所建立的DA大鼠胚胎干細(xì)胞表達(dá)Oct4，Nanog，Sox2，SSEA-1，F(xiàn)GF4，Rex1和Eras等細(xì)胞多能性因子；在體外長(zhǎng)期傳代培養(yǎng)仍能夠維持自我更新的狀態(tài)。
　　 DA大鼠胚胎干細(xì)胞在無(wú)Lif的條件下可以在體外分化成擬胚體(Embryoid bodys，E

5、Bs)；將大鼠胚胎干細(xì)胞注射到F344品系的二倍體囊胚中可以得到嵌合體大鼠；研究發(fā)現(xiàn)囊胚作為受體相比四細(xì)胞胚胎可以得到更高的二倍體嵌合效率；大部分嵌合體大鼠可以存活至成年，并將其與SD品系大鼠交配后能夠得到種系嵌合的子代大鼠。因此，上述研究證明了我們所建立的DA大鼠胚胎干細(xì)胞是具有種系嵌合能力的、真正的大鼠胚胎干細(xì)胞。
　　 本研究發(fā)現(xiàn)一種新的大鼠胚胎干細(xì)胞培養(yǎng)體系(N2827-4i)，即在經(jīng)典的無(wú)血清N2827-2i培養(yǎng)液的基

6、礎(chǔ)上添加了另外兩種抑制因子Y-27632和A-83-01。結(jié)果表明N2827-4i培養(yǎng)體系有利于維持大鼠胚胎干細(xì)胞體外長(zhǎng)期傳代培養(yǎng)，并證明了使用該體系可以顯著提高胚胎干細(xì)胞的體外增殖速度。研究進(jìn)一步證明了N2827-4i培養(yǎng)體系下培養(yǎng)的大鼠胚胎干細(xì)胞具有產(chǎn)生嵌合體大鼠和種系嵌合的能力，尤其是相比傳統(tǒng)N2827-2i培養(yǎng)體系可以提高較高代次的大鼠胚胎干細(xì)胞產(chǎn)生嵌合體及種系嵌合效率。
　　 利用大鼠胚胎干細(xì)胞做為供體細(xì)胞進(jìn)行大鼠核移

7、植的研究，結(jié)果表明體外培養(yǎng)體系不能支持大鼠核移植胚胎的發(fā)育，而利用體內(nèi)移植的方法可以發(fā)育并得到大鼠核移植囊胚。從這些核移植囊胚中可以分離得到核移植胚胎干細(xì)胞(ntES)，經(jīng)鑒定其具有典型的大鼠胚胎干細(xì)胞形態(tài)，并具有一定的多能性。進(jìn)一步研究的結(jié)果表明，大鼠胚胎干細(xì)胞核移植胚胎在體內(nèi)具有發(fā)育到E11.5天的能力，而沒(méi)有獲得發(fā)育到期的大鼠胎兒。
　　 綜上所述，本研究所建立的DA品系大鼠胚胎干細(xì)胞系，是具有種系嵌合能力的大鼠胚胎干細(xì)胞