Stem Cell | 間質幹細胞(MSC)的誘導與分化 2021/01/13

間質幹細胞的誘導與分化

 

幹細胞(stem cell)係指具有自我更新(self-renew)與分化(differentiation)能力之細胞。間質幹細胞(Mesenchymal Stem Cell, MSCs)具有分化為特定組織的能力,可在組織或器官受損時修復受損的部分。成體內的間質幹細胞大多處於細胞週期的靜止期,只有在組織受到損害或重塑(remodeling)的訊號刺激時,才會進入細胞週期,進一步促使組織再生與修復。(細胞週期的介紹可參考-- Flow Cytometry | 細胞週期分析)

 

間質幹細胞都是一樣的嗎? 

人體的間質幹細胞為現今細胞治療的重要利器,大家較為熟知的臍帶血幹細胞也屬於間質幹細胞的一員,另外,人類的骨髓、脂肪與牙髓中都含有間質幹細胞,像是臍帶血、智齒中的牙髓與脂肪組織,都是目前人類間質幹細胞良好的來源。另一方面,大家常聽到的造血幹細胞(或周邊血幹細胞),雖然也稱為幹細胞,但是其分化能力是略遜於間質幹細胞的(幹細胞的詳細介紹可參考—認識MSC)。

雖然,間質幹細胞在細胞治療、再生醫學、組織工程與臨床治療上有著不可取代的地位,但是,來源短缺、不易取得與不易培養等問題,可能會造成治療效果或分化能力的不足,ACE提供間質幹細胞專用培養基,可以保持間質幹細胞的活性與分化能力,讓珍貴的幹細胞保持良好的質量。

 

間質幹細胞依據不同來源可分為:

  1. 骨間質幹細胞(Bone marrow mesenchymal stem cells, BM-MSCs)

骨間質幹細胞可以分化為脂肪細胞、成骨細胞、軟骨細胞、肌腱、神經元、心肌細胞與胰臟的β細胞等,骨隨來源的骨間質幹細胞具有中胚層細胞的分化能力。一般都會使用流式細胞儀,檢測細胞表面抗原(CD marker)得知萃取出的細胞是否為間質幹細胞,也可以知道幹細胞的純度。所有間質幹細胞都有的表面抗原為CD90,不表現CD45、CD34與CD14等造血表現抗原。另外,骨間質幹細胞會特別看CD105的表現,在CD90與CD105表現、同時不表現CD45與CD34的情況下,判定為骨間質幹細胞。

 

  1. 脂肪間質幹細胞(Adipose-derived stem cells, ADSCs)

人類脂肪幹細胞與骨間質幹細胞一樣,具有分化為中胚層細胞的能力,特別的是,另有研究指出,脂肪幹細胞也具有分化為外胚層與內胚層細胞的能力,可分化為表皮細胞、肝臟細胞、胰島細胞與血管組織細胞等。

脂肪間質幹細胞的細胞表面抗原需要同時滿足CD90、CD73、CD29表現與CD31、CD45不表現,有研究指出脂肪細胞會分泌VEGF、bFGF;PDGF和Angs等促進血管組織發育的細胞因子,因此,不表現血管細胞表面抗原CD31,才可以判定為脂肪間質幹細胞。

 

  1. 臍帶間質幹細胞(Umbilical cord mesenchymal stem cells, UC-MSCs)

幹細胞的質量會隨著年齡增長而下降,所以,臍帶間質幹細胞會比其他成體幹細胞具有更好的自我更新與分化能力。新生兒的臍帶在細胞治療領域上,提供了良好的幹細胞來源,臍帶中的臍帶血含有豐富的造血幹細胞,而臍帶本身的臍帶內膜則含有間質幹細胞。臍帶間質幹細胞的細胞表面抗原需要同時滿足CD105、CD90、CD73表現與CD34、CD45不表現。

 

如何知道間質幹細胞是否有分化成功?

幹細胞與一般細胞不同的地方就在於其具有分化能力,在適當的誘導因子培養下,可以分化為特定的細胞。不同組織細胞所需要的生長因子不同,ACE提供幾種間質幹細胞分化常用的誘導培養基:脂肪細胞培養基、成骨細胞培養基和軟骨細胞培養基等。

 

  1. 脂肪形成(Adipogenesis)

   

間質幹細胞是否成功分化為脂肪細胞,可以透過Oil-red-O染色得知。人體中的脂肪主要分為兩種:一種為結構脂肪,也就是俗稱的脂肪細胞(fat cell);另一種為中性脂肪(neutral fat),主要分布於皮下、胰腺與腎臟等部位,是由三分子的脂肪酸和一分子的甘油組成。

一般的Oil-red-O染劑以60%的異丙醇配置,有機溶劑會使脂肪與Oil-red-O染劑相容,呈現橘紅色或紅色,通常會搭配蘇木素(Hematoxylin)染細胞核,會呈現深藍色。

 

  1. 軟骨形成(Chondrogenesis)

可以判斷是否為軟骨細胞的染色方式有很多種,最被廣泛使用的是Alcian blueb染色,Alcian blue是一種陽離子染劑,在pH2.5的環境下,可以觀察弱硫酸化和羧化酸性黏多醣等;軟骨的主要成分即是葡萄糖胺聚醣(glycosaminoglycans, GAGs)與透明質酸(Hyaluronic acid),Alcian blue與上述物質反應後會呈現藍綠色。除了Alcian blue之外,Toluidine Blue O染劑也是能夠判斷軟骨細胞的染劑。

 

  1. 硬骨形成(Osteogenesis)

成骨細胞的判別,通常使用Alizarin Red S(ARS)染色。Alizarin Red S是橙黃色結晶物,可溶於水,會與鈣鹽結合而形成橘紅色的沉澱物。Alizarin Red S是一種螯合溶液,會與鈣離子結合而呈色,用於檢測細胞的鈣沉積或鈣化物質的檢測。

 

 

gotop
客製化服務 產品 聯絡我們
0