目的 探讨人诱导多能干细胞向拟胚体分化过程中,生理性低氧环境在拟胚体悬浮和贴壁阶段的影响及其相关机制.方法 本研究中拟胚体悬浮阶段分为悬浮常氧组(21％O2)和悬浮低氧组(5％O2),贴壁阶段分为贴壁常氧组(21％O2)、贴壁低氧组(5％O2)、贴壁低氧组+HIF-1α抑制剂Echinomycin.首先采用免疫荧光法鉴定人诱导多能干细胞的多能性,人诱导多能干细胞消化后分别在21％氧气和5％氧气条件下悬浮培养5 d,利用显微镜观察悬浮阶段拟胚体的形成和形态变化,5 d后检测拟胚体中三胚层标记基因的表达情况.接着分别取等量的拟胚体接种到明胶包被的培养皿,继续在21％和5％氧气条件下培养2 d,观察贴壁阶段拟胚体的粘附性能和粘附后向外周扩增速度的差异,检测低氧信号通路相关的HIF-1α、β-catenin和VEGFA的表达情况,随后在5％氧气条件下使用HIF-1α特异性抑制剂Echinomycin后,再次检测低氧信号通路相关的HIF-1α、β-catenin和VEGFA的表达情况.结果 常氧组和低氧组的拟胚体均具有三胚层分化的潜力.与常氧培养组相比,低氧组悬浮拟胚体周围的凋亡碎片明显减少,且较早出现囊性拟胚体,获得的拟胚体大小更加均匀一致.此外,低氧组的拟胚体贴壁数量明显高于常氧组(P<0.05),拟胚体贴壁后向外生长的速度明显快于常氧组(P<0.05).低氧组HIF-1α的mRNA未显著上调(P>0.05),而β-catenin和VEGFA的mRNA显著上调(P<0.05);在蛋白质水平,低氧信号通路相关的HIF-1α、β-catenin和VEGFA的表达均上调(P<0.05).低氧组使用HIF-1α特异性抑制剂Echinomycin后,低氧信号通路相关的HIF-1α、β-catenin和VEGFA的蛋白质表达均下调(P<0.05).结论 低氧条件不影响拟胚体的三胚层分化潜力.生理性低氧可以促进悬浮拟胚体的形成和成熟,并且能增强拟胚体的贴壁和贴壁后增殖性能,初步证实通过激活HIF-1α/β-catenin/VEGFA信号通路,提升人诱导多能干细胞的分化能力.

人诱导多能干细胞;低氧;拟胚体;分化;HIF-1α

方丽君;冯子倍;梅静怡;周嘉辉;林展翼

广东省心血管病研究所//广东省人民医院//广东省医学科学院,广东 广州 510080;季华实验室医学工程技术研究所,广东 佛山 528200;华南理工大学生物科学与工程学院,广东 广州 510006

南方医科大学学报

[1]方丽君;冯子倍;梅静怡;周嘉辉;林展翼-.低氧环境可体外促进人诱导多能干细胞分化为拟胚体)[J].南方医科大学学报,2022(06):929-936

生理性低氧,Echinomycin

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