羚牛骨髓间充质干细胞的分离和鉴定

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羚牛是一种珍稀的哺乳动物,被《世界自然保护联盟》列为“易危物种”。近年来由于人类活动不断干扰导致的栖息地破坏、违法偷猎以及食物短缺等原因使我国的羚牛数目不断下降,为此,各地方采取积极的保护措施,致力于保存其优质的遗传资源,目前主要围绕建立羚牛生态栖息地等就地保护和通过驯养进行易地保护为主的宏观方面展开;通过细胞克隆培养、全基因组测定和分析等细胞、分子方面的微观手段保护羚牛物种多样性的研究相对较少,因此,本研究通过羚牛骨髓分离获取间质细胞,并在细胞水平、分子水平上对培养细胞的特性进行鉴定。(1)羚牛骨髓间质细胞的提取和培养。从野外意外死亡获得的雄性羚牛中取出骨髓,无菌运送到实验室,进行骨髓间质细胞的分离与培养。次日,在倒置显微镜下观察到该种类细胞与成纤维细胞一样呈现长梭型,进行贴壁生长;细胞密度达到80%左右,开始进行传代,传至P5时,细胞依旧保持活性。对羚牛骨髓间质细胞进行核型分析,测量染色体的长、短臂,计算两者之间的比值发现羚牛共有52条染色体,其中25对常染色体,1对性染色体(XY),其染色体结构保持正常,未发生染色体结构和数目方的异化。流式细胞术对羚牛骨髓间质细胞相关表面抗原进行鉴定,发现CD105(97.1%)、CD73(95.9%)、CD90(97.6%)和CD166(94.7%)、CD44(97.2%)均呈阳性;CD14(3.1%)、CD19(2.4%)、CD34(1.4%)、CD45(1.8%)和HLA-DR(3.7%)均呈阴性,此结果符合间充质干细胞鉴定标准。同时,发现CD166的表达量接近但低于95%;CD14、CD19以及HLA-DR的表达量接近但高于2%。(2)羚牛骨髓间质细胞的分化潜能。分别用相应的分化培养基对所分离出的细胞进行三系分化诱导和染色鉴定。培养21 d后,成骨、成脂以及成软骨诱导分化培养基中细胞形态均发生明显变化:成骨细胞核仅于细胞一侧、体积增大、核仁观察明显,细胞积累钙物质而逐渐钙化,可以被Alizarin Red染色液染成红色;成脂细胞诱导培养基中细胞形态由原来的长梭形逐渐变圆、体积逐渐地增大,细胞质内开始积累小脂滴,最后这些小脂滴聚集在一起成为大脂滴,被油红O染成橘黄色;成软骨细胞在体积方面逐渐增大,形态方面呈现出不规则的多边形状,可以被Alcian blue染液染成蓝色。结合以上两点,从细胞形态、表面抗原表达和细胞定向分化三个方面可以初步证明所分离培养出的细胞为间充质干细胞。(3)羚牛骨髓间质细胞的转录组测序。进一步验证所培养的细胞是否表达干细胞特性基因。首先构建出c DNA文库,测序使用Illumina平台进行,获得150 bp大小的双端序列。随后需要对原始序列进行过滤、筛选和检测,使所测样本数据准确,经过滤之后,查看高质量序列的总碱基数和其序列占原始序列数的比例,该比例越大,则测序质量越好。通过去除质量低的序列,去除带接头的序列等,最终获得高质量的序列(Clean Reads),进行后续分析。在获取的序列中,将overlap的高质量序列使用Trinity软件进一步拼接成Unigene,剔除冗余片段,最终获得长度为150-270 bp的Unigene。比对长链非编码RNA与m RNA的长度分布趋势,判断两者的一致性。干细胞表达特异性基因CD105、CD73、CD90、CD166和CD44,最后,使用FPKM来定量相关基因的表达值。总之,在本次研究中成功分离并培养出羚牛骨髓间质细胞,并在分子、细胞和蛋白质水平上进行了表征和测定,符合间充质干细胞的鉴定标准。丰富了羚牛骨髓间充质干细胞的数据库,为今后羚牛骨髓间充质干细胞的研究和保存奠定了基础;为野生动物种质资源保护提供理论和实践支持。
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