胚胎干细胞分化为软骨细胞的研究现状与展望

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1、胚胎干细胞分化为软骨细胞的研究现状与展望编辑。【摘要】胚胎干细胞具有多向分化潜能，在组织修复治疗方面具有广阔的应用前景。近年研究表明，胚胎干细胞在细胞因子、激素、微环境等作用下能够分化为软骨细胞。本文对近年来胚胎干细胞向软骨细胞定向分化中的各种因素进行综述。【关键词】胚胎干细胞；软骨细胞；分化Abstract：Embryonicstemcellpossessmultidirectionaldifferentiationcapacityandcandifferentiateintoallsortsofcellsofthreegermlayers,

2、ithasthewidelyuseinthetreatmentoftissuerepair.Recentstudyshowsthat,embryonicstemcellscandifferentiateintocartilagecellsintheeffectofcytokines,hormones,microenvironmentetc.Intheisreview,theauthorexploreseveralstudiesandreviewtheeffectsofdifferentfactorstothedifferentiationofe

3、mbryonicstemcelltochondrocyte.Keywords：embryonicstemcell;chondrocyte;differentionation关节软骨因损伤而导致衰退，甚至发生退行性关节炎。有近70％的65岁以上老年人受退行性关节炎的影响。由于没有神经和血管分布，软骨虽然有一定的自我修复能力，但是大于mm以上的局部软骨损伤就不能进行自我修复了，关节炎类软骨疾病一直不能得到很好的手术治疗。软骨组织的传统修复方法是自体组织分离的软骨细胞经体外培养，但是却面临着成熟软骨组织扩增能力有限，随着传代次数的增加，细胞逐渐老化而丧

4、失增殖能力，难以满足组织构建需要和逐渐丧失其原有特性而分化成其他组织的问题。而胚胎干细胞(ES)和骨髓干细胞(MS)具有自我更新和多功能分化潜能的特性，在适当培养条件下可被诱导分化成软骨组织，其通过体细胞核转移技术(SCNT)有可能提供无免疫原性的“通用型”种子细胞，并同时排除伦理学问题，这将为软骨疾病的治疗提供大量的健康备用组织。相对MS细胞ES细胞有巨大的增殖潜力，显著的分化成为软骨细胞的能力和在体外能自发分化成为软骨或者骨细胞［1］，因此有理由认为胚胎干细胞在软骨组织工程中细胞来源是一个长远时期的最佳选择。　1胚胎干细胞胚胎干细胞的概念19

5、81年美国科学家Evans、Kaufman从小鼠胚胎中分离出胚胎干细胞并成功建系［2］，他们的研究被公认为最早的对胚胎干细胞进行的研究。1998年Thomson、Gearhrt利用内细胞团和原始生殖细胞分别建立了人胚胎干细胞系，从此掀开了胚胎干细胞研究新的一页［3］。胚胎干细胞是一种高度未分化细胞，它具有发育全能性，可以分化为成体中所有的组织和器官。胚胎干细胞的生物学特性(1)全能性，体外培养的条件下，可分化为内、中、外3个原始胚层来源的全部细胞类型；(2)无限增殖性；(3)胚胎干细胞易于进行基因改造操作；(4)胚胎干细胞保留正常2倍体的性质且核

6、型正常；(5)高端粒酶活性。有报道ES细胞培养1年，繁殖300代后仍具有高端粒酶活性。胚胎干细胞诱导分化为软骨细胞的过程胚胎干细胞逆软骨细胞诱导分化大致经历的过程：首先把胚胎干细胞消化成细胞悬液，使其摆脱滋养层细胞。在无黏性附性的悬浮液中生长，ES细胞就会发育成为类胚体(EBs)。然后类胚体在一些细胞因子、生长因子及化学物质的诱导条件下形成中胚层细胞，随后未分化的中胚层间充质细胞形成软骨祖细胞，软骨祖细胞经过化学趋化、聚集、增殖成为成软骨细胞(分为肥大和钙化软骨细胞)，最后成软骨细胞合成胞外基质最终分化成为软骨和骨。胚胎干细胞向软骨细胞定向分化的

7、主要影响因素诱导胚胎干细胞向特定细胞分化是目前的难点。胚胎干细胞的研究主要集中在神经、血液和血管内皮等细胞的分化，而向软骨细胞分化的研究相对比较少，近年来ESC向软骨细胞转化方面的研究已经成为一个热点。而在胚胎干细胞向软骨细胞分化中外基质的组成、电荷性质、表面粗糙度以及几何构型都对软骨的生长有很大的影响，其主要影响因素有：.1细胞所处的培养环境体内机械条件在胚胎干细胞移植关节的软骨组织形态里面起着很重要的作用。不同的培养环境对软骨细胞的分化和纯度影响差别很大，相对来说3D环境更适合于软骨细胞的生长。到目前为止ES向软骨细胞分化已经在2D培养基、微

8、团培养基、小球培养基中完成。而有相关研究将细胞包被在水凝胶［4，5］或薄的生物材料中再一次证明了3D环境更加适合软骨形成。最近Jukes