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体外培植干细胞复制肠粘膜组织的研究
尊龙凯时国际集团 徐荣祥
 

前言:

进入二一世纪,生命科学家的目光均一致转向了干细胞的研究,提出了极具有吸引力的医学梦想,从而把人类生命的新希望,寄托在干细胞的研究上。那么,干细胞的研究真的能给人类带来生命的新希望吗?目前科学家们的研究成果已展现了可能性,如干细胞的分离技术;干细胞的诱导技术;干细胞的移植技术等等,虽然都没有获得实验性临床和临床上的成功,但成功的希望在激励着科学家们在努力刻苦研究。

体外干细胞研究是大多数科学家研究的共同思路,但其现状仍没有解决体外在培养液里使干细胞持续增殖问题,干细胞在体外不能存活,谈不上培养组织器官,从而无法进入人们设想的体外培植组织器官的第一步—体外培植存活的干细胞;前不久,ACT公司公布的体外克隆胚胎细胞也只有活了几天。距离体外培养组织器官相差甚远。为了与大家一起探索体外复制组织器官的奥妙所在,作者决定把利用自己原位干细胞培植经验设计出的体外培植肠组织器官技术发表公布,望给大家的干细胞研究提供经验。

《科学杂志》2001年12月7日发表了一篇关于小鼠肠粘膜来源和组成的研究报告,其中的设计模型和粘膜组织结构形态与作者的研究结果相似,我完全赞同研究者的报告,因我们的研究虽然采取的方式不同,但有着同样的结果。所不同的是:《科学杂志》报道的是对17天胚胎鼠肠粘膜的实体组织学检查结果;而作者的研究报告是利用胚胎17天的小鼠肠组织细胞,在体外培养液中重新培植出的肠粘膜组织器官。作者的研究结果证明了科学家们所提出的体外复制组织器官的设想是完全可以实现的。本篇报道着重报道小鼠粘膜体外复制的操作过程和结果,有关机理和调控将另行专题报告。

实验材料和方法

1、 MEM培养液,分对照组和实验组,两组加等量的MEM培养液,实验组加适量的促使肠粘膜复制的组合物(GIC,由作者实验室提供),对照组加入与实验组加入GIC等量的MEM培养液,两组同时换培养液,培养条件相同。

2、 取纯种17天胚胎小白鼠,取其小肠壁组织。将小肠壁碎断,贴壁培养,具体方法如下图各步骤:

3、 GIC:是作者实验室研制的促使胃肠粘膜干细胞增殖的天然成分组合物。

实验结果

1、 实验组:小肠组织在培养液中存活,四天后,贴壁的小肠组织开始见组织细胞从组织中迁移分离,直至小肠组织块完全松解分离;第十天,迁移的细胞分裂增殖活跃,第十八天见粘膜组织形成,第28天,可见到完整的粘膜形成,并同时可见各时期新的粘膜组织复制。在110天的培养中,不断的形成新的粘膜组织,培养液中的细胞继续持续增殖分裂和形成新的肠粘膜组织。详细见图片介绍。

2、对照组:第四天后,培养液中开始也见大量的单个细胞从组织中迁移,但第10天后,培养液中的组织及迁移的细胞全部死亡。

讨论

体外肠粘膜复制过程的规律

利用17天胚胎鼠的肠组织,在体外培殖复制新的肠粘膜组织,之前,通过美国和中国的信息检索数据库检索,在近20年的资料中,未查见类似的报道。在干细胞的研究进展中,也未见任何信息报告。作者通过对小鼠肠粘膜体外复制的反复实验研究,总结认为肠壁组织在培养液中变化规律有五个环节,其一、肠壁组织细胞迁移分离;其二、迁移分离细胞的干细胞持续增殖;其三、多细胞连接和克隆;其四、肠粘膜组织的形成;其五、肠粘膜器官的形成。根据肠粘膜体外复制过程中所表现出的规律,作者认为,第一个环节所表现出的肠壁组织细胞从组织中迁移分离现象是肠壁组织中具有干细胞潜能细胞自然分离的过程,是肠粘膜复制的细胞来源和必须的先导程序;第二个环节是干细胞转化的表达,是肠壁组织复制的干细胞开始程序;第三个环节是干细胞形成组织的过程,它表现出的是多细胞的连接组合及克隆复制;是肠粘膜复制的实质组织表达;第四个环节是粘膜组织复制成型的实体表达,表现出多种细胞共同复制成粘膜组织的结果;第五个环节表达了完整粘膜器官复制完成的结果。实验中所表达出的规律揭示了肠粘膜复制的全部过程,与胚胎中粘膜形成的规律不相同。

研究结果的比较

《科学杂志》12月7日,发表了NESSAN等的研究报告,文章中认为,小鼠小肠的上皮由四种起源于同种专能干细胞的主要细胞类型组成:肠上皮细胞、杯状细胞、肠内分泌细胞和潘氏细胞。研究表明分泌细胞(杯状细胞、肠内分泌细胞和潘氏细胞)产生自表达Math1的同一祖细胞,然而吸收细胞(肠上皮细胞)起源于Math1非依赖型的祖细胞。这些细胞的迅速持续地更新使肠上皮成为干细胞再生和谱系研究的模型系统,见图:17天胚胎鼠肠粘膜的组织学细胞形态表达实体照片。而作者的17天小白鼠体外复制中的肠粘膜在细胞形态上与NESSAN的报告一致,但从所参与构成的细胞活体形态分析,肠粘膜组成细胞至少有四种,其来源也有待于进一步证实,见体外复制的各个时期的肠粘膜组织活体形态图。从实验的结果看,体外复制的肠粘膜,不仅具有重要的组织修复医疗价值,而且为科学家的人体生命科学研究提供了从来没有过的肠粘膜组织活体动态模型。

体外复制技术在原位组织器官修复中的应用实验

按照体外复制肠粘膜的技术要点,将促使肠壁干细胞增殖的天然组合物GIC,制成适合原位活体组织修复的剂型,使用于小白鼠急性胃溃疡模型的治疗和人体胃粘膜损伤和溃疡的治疗,均获的了理想的效果实例:图1,小鼠急性胃粘膜溃疡模型的治疗效果;图二、人体胃粘膜损伤及溃疡的治疗效果实例;详细临床应用研究将在专题中报道。

继续研究的课题

本报道虽然完成了小鼠肠粘膜的体外复制,为人类体外由干细胞直接复制多细胞多组织器官获得了基本的资料数据,使干细胞复制器官的设想变为可能;但其中的生命奥秘尚未揭示,需要众多的科学家们共同探讨研究。

 

 

 
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