双三体胚胎干细胞的增殖与分化特征分析

该文旨在研究双三体胚胎干细胞(embryonic stem cells, ESCs)在细胞增殖、分化以及畸胎瘤形成等方面的特征, 揭示非整倍体与肿瘤发生之间的关系。首先建立了两株常染色体双三体的小鼠ESC株系, 通过微阵列比较基因组杂交(array comparative genomic hybridization, array CGH)和荧光原位杂交(fluorescence in situ hybridization, FISH)实验对双三体ESC株系进行了染色体拷贝数分析和核型鉴定; 通过绘制细胞生长曲线检测了双三体ESCs的增殖能力; 通过流式细胞术检测了双三体ESCs的细胞周期和细胞凋亡情况; 采用细胞克隆形成实验分析了双三体ESCs的克隆形成效率; 通过实时荧光定量PCR和免疫荧光染色实验检测了双三体ESCs中多能干细胞标志物的表达; 通过撤掉培养体系中的白血病抑制因子(leukemia inhibitory factor, LIF)诱导分化和进行拟胚体(embryoid body, EB)形成实验检测了双三体ESCs的分化能力; 通过重度联合免疫缺陷(severe combined immunodeficiency, SCID)小鼠皮下接种细胞实验分析了双三体ESCs的畸胎瘤形成能力和体内分化能力。结果显示, 这两株双三体细胞分别是3号与6号染色体双三体并伴有Y染色体丢失的ESCs(DTs-3+6), 以及6号与8号染色体双三体的ESCs(DTs-6+8)。双三体ESCs表现出相对于野生型细胞较强的生长增殖能力和OCT4、SOX2、NANOG等多能干细胞标志物的高表达。当培养液中不添加LIF时, 野生型细胞基本完全走向分化, 而双三体细胞形成许多未分化或部分分化的克隆, 碱性磷酸酶(alkaline phosphatase, AP)染色阳性。在EB分化早期, 双三体细胞中Fgf5、T、Foxa2等三胚层标志物的表达水平较野生型细胞明显降低, 分化滞后。当被接种到SCID小鼠皮下后, 双三体ESCs形成畸胎瘤的能力较野生型细胞增强, 畸胎瘤中包含大量未分化区域。因此, 双三体ESCs的生长增殖能力增强, 它通过限制细胞分化能力而促进畸胎瘤形成。双三体ESCs是研究非整倍体在肿瘤发生发展过程中作用的重要模型。