胚胎干細(xì)胞（ESC）的鑒定方法與常見問題

干細(xì)胞可分為胚胎干細(xì)胞（embryonicstemcell,ESC）和成體干細(xì)胞(adultstemcell,ASC)，其中ESC是來源于囊胚內(nèi)細(xì)胞團(tuán)的全能干細(xì)胞，初次發(fā)現(xiàn)于1981年，研究人員從小鼠囊胚中成功分離并實(shí)現(xiàn)了體外培養(yǎng)。因ASC是在成年動物體內(nèi)的組織中分離提取，如骨髓、脂肪和臍帶等，其在體外分化增殖能力有限，僅能分化為特定某幾種類型組織的細(xì)胞。

 

　　而ESC具有無限的增殖傳代能力及分化全能性，可分化為三個胚層來源的各種組織及細(xì)胞類型。這種無可比擬的特性讓ESC成為很多領(lǐng)域的基礎(chǔ)和應(yīng)用研究的強(qiáng)有力工具，包括發(fā)育和調(diào)控研究、再生醫(yī)學(xué)、潛在治療方法。

 

　　那么ESC具有什么形態(tài)學(xué)特征？它有哪些表面標(biāo)志物？又該如何鑒定其分化潛能呢？請看以下分解。

　　01形態(tài)學(xué)

 

　　相對其他細(xì)胞，ESC單個細(xì)胞個體小，細(xì)胞核大，體外培養(yǎng)時呈集落樣或克隆樣生長，克隆內(nèi)細(xì)胞排列緊密，細(xì)胞集落有明顯的邊界。此特有的形態(tài)學(xué)特征常用來做初步鑒定ESC的方法。

 

　　例如，MouseESC細(xì)胞核大，胞核內(nèi)有多個核仁，核漿比高。在貼壁生長的情況下，HumanESC集落與MouseESC不同，呈相對松散、扁平狀集落，集落內(nèi)細(xì)胞界限隱約可見。

 

 

　　02特異性轉(zhuǎn)錄因子/抗原表達(dá)

 

　　ESC鑒定也有獨(dú)有的表面標(biāo)志物，目前常用的檢測標(biāo)志物是特異性轉(zhuǎn)錄因子OCT-4、Nanog及階段特異性胚胎表面抗原SSEA。

 

　　OCT-4是一個和胚胎發(fā)育全能性相關(guān)的轉(zhuǎn)錄因子，幾乎所有的ESC都表達(dá)OCT-4，當(dāng)ESC被誘導(dǎo)向成體細(xì)胞分化時，OCT-4的表達(dá)逐漸下降。

 

　　Nanog是一種有同源結(jié)構(gòu)域的轉(zhuǎn)錄因子，可以維持ESC的自我更新，以及調(diào)節(jié)ESC的細(xì)胞周期。與OCT-4相似，當(dāng)ESC分裂旺盛時，Nanog高表達(dá)，隨著ESC分化程度的提高而Nanog表達(dá)量逐漸下調(diào)。

 

　　SSEA是一種糖酯蛋白，用來鑒定ESC的SSEA通常有三種，分別是：SSEA-1、SSEA-3、SSEA-4，它的表達(dá)具有種屬間特異性。如通過免疫熒光檢測，可發(fā)現(xiàn)HumanESC和MouseESC具有不同的SSEA表達(dá)。

 

　　HumanESC的鑒定

 

　　高表達(dá)OCT-4、Nanog、SSEA-3、SSEA-4；

 

　　低表達(dá)SSRA-1。

 

　　MouseESC的鑒定

 

　　高表達(dá)OCT-4、Nanog、SSEA-1；

 

　　低表達(dá)SSEA-3、SSEA-4。

 

　　03染色體結(jié)構(gòu)

 

　　對ESC進(jìn)行染色體核型分析，方法與成體細(xì)胞無異，總體上程序一致。ESC在體外擴(kuò)增培養(yǎng)后仍維持正常二倍體核型，不隨傳代次數(shù)而改變。鏡下觀察MouseESC，細(xì)胞核型仍然保持正常，核型為40，XX/XY。

 

　　04分化潛能

 

　　不同于其他干細(xì)胞，ESC具有無限增殖能力，是公認(rèn)的全能干細(xì)胞，在一定條件下具有分化為胚胎的外、中、內(nèi)三個胚層細(xì)胞分化的能力，理論上可以誘導(dǎo)為機(jī)體內(nèi)各種類型的細(xì)胞，如可分化為神經(jīng)干細(xì)胞、造血細(xì)胞、軟骨細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、心肌細(xì)胞等。正是由于ESC具有可塑性和無限增殖的特性，使其成為再生醫(yī)學(xué)和組織工程研究的熱點(diǎn)。

 

　　擬胚體（EB）的形成是ESC分化的主要步驟。在缺少小鼠胚胎成纖維細(xì)胞（MEF）飼養(yǎng)層的情況下，ESC經(jīng)EB形成培養(yǎng)基的刺激會自發(fā)分化形成三維聚集體，這種結(jié)構(gòu)有利于細(xì)胞的相互作用，比如細(xì)胞間的接觸和間隙連接的建立。

 

　　另外，ESC還能在體內(nèi)實(shí)驗(yàn)形成畸胎瘤，將其注射至免疫缺陷小鼠觀察是否產(chǎn)生畸胎瘤，若畸胎瘤含有三個胚層來源的細(xì)胞，則可說明ESC具有體內(nèi)分化的潛能。這種畸胎瘤還能維持穩(wěn)定的二倍體，無惡性病變。

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