解析神經(jīng)干細(xì)胞培養(yǎng)基的培養(yǎng)原理
神經(jīng)干細(xì)胞是一類(lèi)能生成神經(jīng)組織貨源與神經(jīng)組織、具有自我更新能力、并能通過(guò)不對(duì)稱(chēng)分裂能生成不同于自身的細(xì)胞。迄今,人們從哺乳動(dòng)物的胚胎和發(fā)育中的未成年個(gè)體、成年個(gè)體的諸多腦區(qū)以及脊髓中都成功地分離了神經(jīng)干細(xì)胞。
神經(jīng)干細(xì)胞的體外培養(yǎng),選用合適的體外培養(yǎng)條件至關(guān)重要。目前,神經(jīng)干細(xì)胞培養(yǎng)常規(guī)使用的培養(yǎng)基為DEME/F12(1:1)加上無(wú)血清營(yíng)養(yǎng)添加劑B27和堿性成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子(basic fibroblast growth factor,bFGF),也有應(yīng)用添加劑N2或表皮生長(zhǎng)因子(epidermal growth factor,EGF)等。在此培養(yǎng)體系中神經(jīng)干細(xì)胞呈神經(jīng)球狀生長(zhǎng),即增殖的細(xì)胞不貼附于培養(yǎng)器皿上,而是圓形的細(xì)胞彼此黏附在一起形成小球狀懸浮于培養(yǎng)液中生長(zhǎng)。當(dāng)采用一些方法將其分散成單細(xì)胞后,既可由單個(gè)細(xì)胞增殖成神經(jīng)球,也可由數(shù)個(gè)細(xì)胞重聚集后形成小神經(jīng)球結(jié)構(gòu),然后小神經(jīng)球再增殖成較大的神經(jīng)球。這些神經(jīng)球中,外周的細(xì)胞為新增殖的細(xì)胞,生長(zhǎng)較為旺盛,而在神經(jīng)球中央,特別是直徑較大的神經(jīng)球可見(jiàn)到有一些細(xì)胞出現(xiàn)凋亡或壞死,有部分可發(fā)生自主分化,表現(xiàn)為帶短突起的細(xì)胞。所以,當(dāng)神經(jīng)球長(zhǎng)到一定大小要及時(shí)傳代。
要維持神經(jīng)干細(xì)胞在體外生長(zhǎng),在培養(yǎng)體系中需要加入絲裂原來(lái)促進(jìn)其增殖,大多數(shù)采用bFGF。適當(dāng)濃度的bFGF可使神經(jīng)干細(xì)胞的增殖能力達(dá)到zui大,但高濃度卻會(huì)促進(jìn)神經(jīng)干細(xì)胞的分化。
神經(jīng)干細(xì)胞體外培養(yǎng)另外很重要的一點(diǎn)就是如何盡量讓其少分化或不分化,除了神經(jīng)干細(xì)胞本身的特性決定了一部分不對(duì)稱(chēng)分裂的細(xì)胞必將發(fā)生自主分化外,培養(yǎng)條件對(duì)神經(jīng)干細(xì)胞的分化與否影響很大,比如在培養(yǎng)中發(fā)現(xiàn),將神經(jīng)干細(xì)胞球培養(yǎng)于塑料器皿,其黏附于器皿表面并發(fā)生分化的可能要比培養(yǎng)于玻璃器皿的高很多。另外,某些底物如多聚賴(lài)氨酸或多聚尿氨酸、作為細(xì)胞外基質(zhì)的的層黏臉蛋白、膠原等都能在無(wú)特殊誘導(dǎo)劑存在的情況下,促進(jìn)神經(jīng)干細(xì)胞的貼壁而分化。神經(jīng)干細(xì)胞在體外分化的形態(tài)表現(xiàn)為由圓形變成帶有明顯突起、形態(tài)各異的神經(jīng)細(xì)胞,懸浮的神經(jīng)球出現(xiàn)貼壁呈圓盤(pán)狀,形態(tài)各異的細(xì)胞向周?chē)史派錉铋L(zhǎng)出并遷移,甚至全部細(xì)胞均分化平鋪于器皿上生長(zhǎng)。培養(yǎng)液中bFGF除了對(duì)神經(jīng)干細(xì)胞的分裂增殖起著關(guān)鍵的作用外,對(duì)神經(jīng)干細(xì)胞分化的作用也很重要。當(dāng)培養(yǎng)液中撤除bFGF時(shí)能夠?qū)е律窠?jīng)干細(xì)胞的分化,但較高濃度的bFGF卻也能促進(jìn)神經(jīng)干細(xì)胞的分化。