da品系大鼠胚胎干细胞系的建立与多能性检测

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1、摘要胚胎干细胞(Embryonicstemcells，ESCs)是一类来源于哺乳动物囊胚阶段内细胞团的多能性细胞。自从1981年人类首次成功建立了第一株小鼠胚胎干细胞以来，由于其能够在体外无限扩增，并且具有发育的多能性，所以利用胚胎干细胞在基因功能的研究，基因修饰，以及细胞治疗和临床应用等都有广阔的应用前景。大鼠是第一种用于科学研究的哺乳动物。由于大鼠体型适中，并且与小鼠相比其生理调节和药理反应等方面与人类的相关性更近，因此在过去的150年间，大鼠被作为动物模型被广泛地应用于生理学、移植医学、免疫学、遗传学、神经科学、癌症和老化等领域的研究，尤其是某些特殊疾病，例如神经

2、疾病和心血管疾病的研究更具有优势。然而，在小鼠胚胎干细胞建立后的二十几年中，人们一直没有成功的建立起真正的大鼠胚胎干细胞。这就使得大鼠在基因敲除动物模型领域的研究远远落后于小鼠。直至U2008年，华人科学家应其龙等利用N2827并添加抑制因子(3i：CHIR99021，PDl84352，SU5402或2i．CHIR99021，PD0325901)的无血清培养体系首次分离得到了具有种系嵌合能力的真正的大鼠ESCs。随后又报道了通过大鼠胚胎干细胞进行基因打靶(Genetargeting)，并成功获得TP53基因敲除大鼠。从而解决了限制大鼠转基因模型研究的瓶颈。本研究使用无血

3、清培养液N2827并添加抑制因子PD0325901，CHIR99021以及Lifl约培养体系，从DA品系大鼠囊胚中分离得到了大鼠胚胎干细胞。经鉴定其具有典型的胚胎干细胞形态，呈克隆状，贴壁或悬浮生长；碱性磷酸酶染色结果呈阳性，且具有正常的二倍体细胞核型；经过PCR，免疫荧光染色和Westernblot等方法检测，我们所建立的DA大鼠胚胎干细胞表达Oct4，Nanog，Sox2，SSEA．1，FGF4，Rexl和IEras等细胞多能性因子；在体外长期传代培养仍能够维持自我更新的状态。DA大鼠胚胎干细胞在无Lifl约条件下可以在体外分化成拟胚体(Embryoidbodys，

4、EBs)；将大鼠胚胎干细胞注射至UF344品系的二倍体囊胚中可以得到嵌合体大鼠；研究发现囊胚作为受体相比四细胞胚胎可以得到更高的二倍体嵌合效率；大部分嵌合体大鼠可以存活至成年，并将其与SD品系大鼠交配后能够得到种系嵌合的子代大鼠。因此，上述研究证明了我们所建立的DA大鼠胚胎于细胞是具有种系嵌合能力的、真正的大鼠胚胎干细胞。本研究发现一种新的大鼠胚胎干细胞培养体系(N2827．4i)，即在经典的无血清N2827．2i培养液的基础上添加了另外两种抑制因子Y-27632矛I]A．83．01。结果表明N2827．4i培养体系有利于维持大鼠胚胎干细胞体外长期传代培养，并证明了使用

5、该体系可以显著提高胚胎干细胞的体外增殖速度。研究进一步证明了N2827．．4i培养体系下培养的大鼠胚胎干细胞具有产生嵌合体大鼠和种系嵌合的能力，尤其是相比传统N2827．2i培养体系可以提高较高代次的大鼠胚胎干细胞产生嵌合体及种系嵌合效率。利用大鼠胚胎干细胞做为供体细胞进行大鼠核移植的研究，结果表明体外培养体系不能支持大鼠核移植胚胎的发育，而利用体内移植的方法可以发育并得到大鼠核移植囊胚。从这些核移植囊胚中可以分离得到核移植胚胎干细胞(ntES)，经鉴定其具有典型的大鼠胚胎干细胞形态，并具有一定的多能性。进一步研究的结果表明，大鼠胚胎干细胞核移植东北农业大学理学博士学位

6、论文詈詈!皇!曼曼皇詈詈!!!!!皇曼鼍詈詈!!!曼皇曼曼鼍詈詈!!!皇!曼!!皇皇詈詈皇!!!曼!!!曼!!皇鼍!!!!!!!毫鼍苎!!!皇曼!鼍!!!!!暑詈詈詈詈皇皇暑詈詈詈詈詈詈詈胚胎在体内具有发育至I]E11．5天的能力，而没有获得发育到期的大鼠胎儿。综上所述，本研究所建立的DA品系大鼠胚胎干细胞系，是具有种系嵌合能力的大鼠胚胎干细胞。同时，也是国内首次得到真正意义的大鼠胚胎干细胞。该研究成果将会极大的促迂溷内大鼠胚胎干细胞及大鼠转基因模型领域的研究进展，并且在未来将会用于基因敲除大鼠疾病模型的制作，最终为人类疾病研究和药物研发提供优良的大鼠疾病动物模型。．关

7、键词大鼠；胚胎干细胞；多能性：种系嵌合；核移植IIABSTRACTEmbryonicstemcell(ESCs)isatypeofpluripotentcellwhichcanbederivedfrominnercellmass(ICM)ofthepre-implantationblastocysts．ThefirstmouseESCslinewassuccessfullyestablishedin1981andhasbeenwidelyusedingenefunctionstudyaswellasregenerativemedicine