题名 | 脐带血干细胞体外维持及UM171在人多能干细胞定向造血分化中的作用研究 |
作者 | 李学家 |
答辩日期 | 2017-05-01 |
文献子类 | 博士 |
授予单位 | 中国科学院大学 |
授予地点 | 广州生物院 |
导师 | 王金勇 |
关键词 | 造血干细胞 维持 UM171 人多能干细胞 造血分化 |
学位名称 | 理学博士 |
其他题名 | Maintenance of human umbilical cord blood hematopoietic stem cells in vitro and the role of pyrimidoindole derivative UM171 in hematopoietic commitment from human pluripotent stem cells |
学位专业 | 细胞生物学 |
英文摘要 | 造血干细胞(hematopoietic stem cells,HSCs)是一类具有自我更新能力和造血全谱系分化潜能的细胞群,HSC移植在临床上具有广泛的应用价值,可以治疗白血病、淋巴瘤等血液肿瘤以及地中海贫血、自身免疫缺陷等遗传疾病等。HSCs来源主要有骨髓、动员的外周血及脐带血。骨髓来源的HSCs虽然归巢能力强,造血重建快,但存在HLA(human leukocyte antigen)配型困难,移植物抗宿主病(graft-versus-host-diease,GVHD)发生率高等问题。动员的外周血来源的HSCs造血重建快、术后并发症少,但同时存在慢性GVHD发生率高等问题。脐带血来源的HSCs来源广泛、采集方便、免疫原性低,但同时存在细胞数量不足、造血重建延迟及免疫重建延迟等问题。因此,迫切需要新来源、充足剂量HSCs以满足临床移植需求。随着人胚胎干细胞系(human embryonic stem cells,hESCs)及人的诱导性多能干细胞系(human induced pluripotent stem cells, hiPSCs)相继建立,制备病人自体iPSCs的技术已经成熟,而新一代基因编辑技术可以在iPSCs水平上对人类的异常基因进行校正,因此,理论上只要人多能干细胞(human pluripotent stem cells, hPSCs)定向诱导分化获得hHSCs取得成功,理论上有望从根本上解决HSCs来源、剂量及免疫排斥等问题。迄今,体外分化无法获得可移植的人造血干细胞(human hematopoietic stem cells, hHSCs),一种可能的原因是体外分化系统无法维持hHSCs。因此,本文的第一部分尝试建立hHSCs体外维持培养体系,我们以脐带血造血干/祖细胞(hematopoietic stem and progenitor cells,HSPCs)(CD34+细胞)为研究对象,尝试建立hHSCs体外维持的技术方法。首先,我们通过细胞因子组合的优化及小分子化合物的联合使用,初步实现了hHSCs干性的部分维持;然后,通过与不同的AFT024基质细胞系共培养,我们建立了完全维持hHSCs干性的培养体系,在此基础上,我们进一步优化并获得基于AFT024基质细胞共培养的hHSCs干性维持的无血清培养体系。此外,基于文献报道,我们还优化了hHSCs干性维持的无细胞因子培养体系。总之,我们建立了含细胞因子/无细胞因子两种体外培养体系,能够实现脐带血HSCs干性的短期维持,为hHSCs的体外再生提供了重要保障。通过hPSCs定向造血分化获得hHSCs是hHSCs体外再生的重要策略之一,但到目前为止,尚未建立通过该策略获得能够长期多谱系造血重建的hHSCs的技术方法。有鉴于此,本文的第二部分开展了UM171在hPSCs定向造血分化中的作用研究。UM171是一种可以扩增脐带血HSCs的小分子化合物,但UM171是否在hPSCs定向造血分化过程中发挥作用尚不清楚。有鉴于此,我们首先建立了一个无滋养层、无血清的hPSCs定向造血分化体系,并发现该分化体系可以维持脐带血HSCs的干性。在此基础上,我们在分化过程中添加不同剂量的UM171,发现合适剂量的UM171可以显著提高造血祖细胞的产量。进一步研究发现,UM171作用于hPSCs定向造血分化的多个重要发育阶段,特别是造血发育的早期阶段(多能干细胞到生血内皮)。体外集落培养实验证实了UM171组来源的造血祖细胞具有更强的集落形成能力,尤其是形成更多的CFU-GM,以及形成更大的CFU-GM和CFU-Mix。遗憾的是,UM171并没有赋予hPSCs来源的造血祖细胞体内造血重建能力。总之,UM171可以作为一种重要的添加剂用于hPSCs定向造血分化获得可移植的hHSPCs研究中。本论文围绕hHSCs体外再生这一重大科学问题,第一部分建立了脐带HSCs体外维持的含细胞因子/无细胞因子培养体系,第二部分研究了小分子化合物UM171在hPSCs定向造血分化中的作用,从而为hHSCs的体外再生奠定了基础。 |
语种 | 中文 |
学科主题 | 细胞生物学 |
页码 | 100 |
内容类型 | 学位论文 |
源URL | [http://ir.foo.ac.cn/handle/2SETSVCV/1139] |
专题 | 中国科学院广州生物医药与健康研究院 |
作者单位 | 中国科学院广州生物医药与健康研究院 |
推荐引用方式 GB/T 7714 | 李学家. 脐带血干细胞体外维持及UM171在人多能干细胞定向造血分化中的作用研究[D]. 广州生物院. 中国科学院大学. 2017. |
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