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人多能干细胞能够在体内分化成任何类型的细胞且在特定条件下能够无限增殖。由于其可塑性和无限的自我更新能力，这些细胞成为科学研究中非常有用的工具，而且在再生医学和组织替代方面也有重要的作用。然而，对于科研工作者来说人胚胎干细胞增殖条件的研究是一大挑战，特别是因此而需要对相关的培养基质进行确定。 2 N8 U, G- M* `: i, B' A7 a' M
传统的人胚胎干细胞培养于饲养层，该饲养层可产生细胞外基质成分以支持细胞的生长，同时产生可溶性因子维持细胞处于多能状态。利用人或动物细胞外基质蛋白制成混合物的第一个问题是使用不同批次的产品会影响胚胎干细胞的增殖。第二个问题是不同病原体的交叉污染，如果这些细胞是用于治疗的话，这将是一个严重的问题。
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Kiessling 及其同事（威斯康星大学麦迪逊分校，美国）最近公布了他们关于人类干细胞增殖的最新研究成果。他们试图用人工合成的培养基质替代经典的胚胎干细胞培养基质，这样既减少了污染问题，也可使得培养的细胞生长分布均匀。
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以往的研究表明，不同的合成基质都无法维持人胚胎干细胞的长期培养。威斯康星州团队一直致力于开发一个适用于长期增殖的合成基质。他们尝试过用一种以蛋白片段即多肽制成人工合成基质使得其具有结合干细胞的亲和力。据此，他们筛选了基于18个生物活性肽的超过500个不同的合成基质。 " k' W1 `: F8 q( d& p
6 r. f( s8 K3 p/ U9 |5 Z" a首先，研究人员评估了合成的基质表面支持胚胎干细胞粘附和存活的能力。他们发现了含有肝素结合肽的表面可以支持胚胎干细胞粘附，并且通过人胚胎干细胞标记物Oct-4和SSEA-4的表达上调表明该基质表面亦可允许这些细胞进行增殖。更有趣的是该小组发现含肝素结合肽的表面通过与人胚胎干细胞表面氨基葡聚糖结合可促进细胞粘附和增殖。 8 V9 m- {5 s2 v0 j. T$ i
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其次，研究人员评估了人工合成肽基质表面上人胚胎干细胞的增长速度。他们指出，含肝素结合肽的表面在诱导人胚胎干细胞增殖方面和基质胶相近且优于多聚赖氨酸涂层。基质胶是一种凝胶状蛋白混合物，在人胚胎干细胞培养中常被用作粘附基质。
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/ l( i6 l d* D8 _! l2 M! S' O% F研究还表明，肝素结合肽的表面可以支持人胚胎干细胞的自我更新。他们观察到，经过21天的培养，细胞保持高水平的多能标志物和紧凑的集落生长，紧凑集落生长是未分化多能干细胞的一种特征。最重要的是，该合成基质表面可以使人多能细胞长期保持同样的增殖能力。 ' v9 T" K1 V! O+ g' M
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最后，对胚胎干细胞进行测试。分别使用特定的标志物-β-Ⅲ微管蛋白、α-胎蛋白和α-平滑肌肌动蛋白来考察他们是否能分化成所有三个胚层即外胚层、内胚层和中胚层的衍生物。结果显示培养于合成基质表面和基质胶上的多能干细胞都以相同的方式进行分化。
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使用合成肽的主要优势在于其可移植性。据此，这些肽的功能可与广泛的材料相结合，这些材料包括含有溴乙酰胺基团或包被抗生物素蛋白链菌素表面的功能化盖玻片。肝素结合肽可移植性的测试结果显示，这些材料可使细胞良好地附着并允许其集落增殖。
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4 K# E% E' m! H+ T' N$ a, d y总之，Laura Kiessling领导的研究小组找到了一种经济、安全、简单的多能干细胞增殖新方法。人类干细胞最重要的应用在于产生细胞和组织，通过细胞疗法来治疗疾病如阿尔茨海默氏病、脊髓损伤、中风、烧伤、心脏疾病、糖尿病、骨关节炎、类风湿关节炎等一系列疾病。Laura Kiessling小组提出的这种新方法将对人类干细胞的相关应用起到重要的促进作用。
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发表于 2011-3-9 22:11
