胚胎干细胞（ESC）的鉴定方法与常见问题

干细胞可分为胚胎干细胞（embryonicstemcell,ESC）和成体干细胞(adultstemcell,ASC)，其中ESC是来源于囊胚内细胞团的全能干细胞，初次发现于1981年，研究人员从小鼠囊胚中成功分离并实现了体外培养。因ASC是在成年动物体内的组织中分离提取，如骨髓、脂肪和脐带等，其在体外分化增殖能力有限，仅能分化为特定某几种类型组织的细胞。

 

　　而ESC具有无限的增殖传代能力及分化全能性，可分化为三个胚层来源的各种组织及细胞类型。这种无可比拟的特性让ESC成为很多领域的基础和应用研究的强有力工具，包括发育和调控研究、再生医学、潜在治疗方法。

 

　　那么ESC具有什么形态学特征？它有哪些表面标志物？又该如何鉴定其分化潜能呢？请看以下分解。

　　01形态学

 

　　相对其他细胞，ESC单个细胞个体小，细胞核大，体外培养时呈集落样或克隆样生长，克隆内细胞排列紧密，细胞集落有明显的边界。此特有的形态学特征常用来做初步鉴定ESC的方法。

 

　　例如，MouseESC细胞核大，胞核内有多个核仁，核浆比高。在贴壁生长的情况下，HumanESC集落与MouseESC不同，呈相对松散、扁平状集落，集落内细胞界限隐约可见。

 

 

　　02特异性转录因子/抗原表达

 

　　ESC鉴定也有独有的表面标志物，目前常用的检测标志物是特异性转录因子OCT-4、Nanog及阶段特异性胚胎表面抗原SSEA。

 

　　OCT-4是一个和胚胎发育全能性相关的转录因子，几乎所有的ESC都表达OCT-4，当ESC被诱导向成体细胞分化时，OCT-4的表达逐渐下降。

 

　　Nanog是一种有同源结构域的转录因子，可以维持ESC的自我更新，以及调节ESC的细胞周期。与OCT-4相似，当ESC分裂旺盛时，Nanog高表达，随着ESC分化程度的提高而Nanog表达量逐渐下调。

 

　　SSEA是一种糖酯蛋白，用来鉴定ESC的SSEA通常有三种，分别是：SSEA-1、SSEA-3、SSEA-4，它的表达具有种属间特异性。如通过免疫荧光检测，可发现HumanESC和MouseESC具有不同的SSEA表达。

 

　　HumanESC的鉴定

 

　　高表达OCT-4、Nanog、SSEA-3、SSEA-4；

 

　　低表达SSRA-1。

 

　　MouseESC的鉴定

 

　　高表达OCT-4、Nanog、SSEA-1；

 

　　低表达SSEA-3、SSEA-4。

 

　　03染色体结构

 

　　对ESC进行染色体核型分析，方法与成体细胞无异，总体上程序一致。ESC在体外扩增培养后仍维持正常二倍体核型，不随传代次数而改变。镜下观察MouseESC，细胞核型仍然保持正常，核型为40，XX/XY。

 

　　04分化潜能

 

　　不同于其他干细胞，ESC具有无限增殖能力，是公认的全能干细胞，在一定条件下具有分化为胚胎的外、中、内三个胚层细胞分化的能力，理论上可以诱导为机体内各种类型的细胞，如可分化为神经干细胞、造血细胞、软骨细胞、内皮细胞、心肌细胞等。正是由于ESC具有可塑性和无限增殖的特性，使其成为再生医学和组织工程研究的热点。

 

　　拟胚体（EB）的形成是ESC分化的主要步骤。在缺少小鼠胚胎成纤维细胞（MEF）饲养层的情况下，ESC经EB形成培养基的刺激会自发分化形成三维聚集体，这种结构有利于细胞的相互作用，比如细胞间的接触和间隙连接的建立。

 

　　另外，ESC还能在体内实验形成畸胎瘤，将其注射至免疫缺陷小鼠观察是否产生畸胎瘤，若畸胎瘤含有三个胚层来源的细胞，则可说明ESC具有体内分化的潜能。这种畸胎瘤还能维持稳定的二倍体，无恶性病变。

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