中国组织工程研究 19卷 23 汐2015—06—04出版 ChineseJournalofTissueEng&eefingResearch June 4,2015 VoL19,No.23 WWW.CRTER.org 不同保存液及放置时间对脐带源间充质干细胞存活率的影响 李一-E-刚’,贲亮 ,韩宇 ,毕薇薇 (’四平市中心医院,吉林省四平市136000; 吉林省拓华生物科技有限公司,吉林省四平市 136000) 文章亮点: 1在实际应用中,制备的干细胞不能及时应用,因此合适的保存溶液和放置时间对细胞活性以及细胞活率的 李志刚,男,1970年生, 影响是广大基础研究者和临床应用人员最关心的问题。 吉林省四平市人,汉族, 2干细胞的常规活性检测方法是直接锥虫蓝计数,该实验是在脐带源间充质干细胞保存48 h后重新接种并观 1996年吉林医学院毕业, 察培养24 h的细胞贴壁生长状态,进一步从生长和增殖能力角度判断其活性。 主任医师,主要从事神经 外科疾病的手术治疗和干 3实验通过模拟实际运输的动态温度状态,比4℃冰箱的静态放置更具有实际应用价值。 细胞在神经系统疾病中的 关键词: 研究。 于镪瞻:睽带臃血干缅匏:保存时阃;睹带源闻充硬于镪泡:培养基:低分子旰素钙:镪匏总数:存活率: 保存液 通讯作者:毕薇薇,博士, 主题词: 主任技师,吉林省拓华生 物科技有限公司,吉林省 脐带;闻质于缎泡:培养基:保存 生物学 四平市136000 摘要 中图分类号:R394 背景:干细胞制 塞 后的放戛 间与其存 率的关系是临床应用安全、有效的基础。目的 妻 嘉 .4 :观察不同保存液及不同保存时间对脐带源间充质干细胞存活率的影响,为干细胞有效期的确定提供重 ;2 _036644.3045 要依据。 稿件接受:2015-05.12 方法:选用脐带源间充质干细胞制备干细胞制剂,分别采用生理盐水、培养基、培养基+生理盐水、生理盐水http://WWWcrter.org 含表皮生长因子、培养基含低分子肝素钙悬浮保存。使用冷藏箱模拟细胞运输条件,分别在第0,6,12,18, 24,30,36,42,48小时取样,进行细胞总数和细胞活率的检测。 结果与结论:各组在24 h内的细胞数量和细胞活率差别不大。24 h后,培养基组和培养基含低分子肝素 钙组的细胞总数和细胞活率优于生理盐水含因子组、生理盐水组、培养基+生理盐水组。干细胞制剂制备 完成后,冷藏运输24 h内细胞活率可达90%以上,保存液中的营养成分及合适的pH值,可使细胞活率 显著提高。 李志戳.贲亮.韩宇.毕薇薇.不固保存波及放置时阃对脐带源 充质于细跑存活率的影 !.中国组织I程 碜}究.2015.19(23):3664—3668. doi:l0.3969/j.issn.2095-4344.2015.23.010 Influence of diferent preservation solutions and placing time on survival rate of umbilical cord-derived mesenchymal stem cells Ll Zhi.gang’,Ben Liang ,Han Yu ,Bi Wei—wei ( ̄Siping Center Hospital,Siping 1 36000,Jilin Province China; Tuohua Biological Technology Co.,Ltd.,Siping 136000,.Jilin Province,China) Abstract BACKGROUND:The relationship between placing time after stem cell preparation and celI survivaIis the basis 0f safety and effe ̄iveness for the clinicaI application. OBJECTⅣE:TO observe effects of diferent preservation solutions and diferent storage time on survivaI rale Of umbilical cord—derived mesenchymal stem cells.and to provide impo ̄ant evidence for identifying effectiveness of stem cells. METHoDS:UmbilicaI cord-derived mesenchymaI stem cells were selected to prepare stem celI preparation. which was preserved in physiological saline,medium,medium+physiological saline,physiological saline containing epidermal growth factor,and medium containing low molecular heparin calcium suspension.Cold closet was eslected for imitating.cellular transpo ̄conditions.Samples were obtained at 0,6,12,18,24,3O,36, Li Zhi-gang,Chief physician, 42 and 48 hours.TotaI cell number and cell survivaI rate were detected. Siping Center Hospital,Siping RESULTS AND CONCLUSlON:The diference in celI number and survival rate was not great within 24 hours in 136000.Jilin Province.China each group.Twenty-four hours Iater.totaI cell number and survivaI rate were be ̄er in the medium and medium Corresponding author:Bi containing low molecular hepann calcium groups than in the physiological saline containing epidermal growth factor, Wei-wei,M D,Chieftechnician, physiological saline,and medium+physiological saline gmups.These findings suggest that after stem ecl lTuohua Biological Technology preparation.the celJ survivaJ旧te acn reach more than 90%within 24 hours under erfrigerated transpod conditions. Co.Ltd..Siping 136000.Jilin NutritionaI ingredients and proper pH value of preservation solution can make the celI survivaI rate increased greatly. Province,China Subject headings:Umbilical Cord;Mesenchymal Stem Cells;Culture Media;Preservation,Biologica 3664 P.O.Box 10002,Shenyang 110180 www.CRTER.org 李志刚.等 不同保存波及故置时闯对瞵带泺闻充质于细胞存活率的影响 L1 ZG,Ben L,Han Y,Bi WW.Influence of different preservation solutions and placing time on survival rate of umbilical 一c尺矾。俘 cord-derived mesenchymal stem cells.Zhongguo Zuzhi Gongcheng Yanjiu.201 5;1 9(23):3664-3668. 0 引言Introduction 脐带源闻充质千细胞制备、保存、细胞活性检测所用主要试剂和仪器 试剂和仪器 a—MEM培养基 血清 胰蛋白酶 来源 HyClone公司,SH30265.O1 HyClone公司,SV30087.02 Invitrogen公司 脐带源间充质干细胞具有自我更新、多项分化潜能以 及较强的免疫调节作用,而且其来源丰富、易于培养,这 些特性使其在组织损伤性疾病和免疫性疾病的治疗中有 重要的应用价值【1刮。研究显示,脐带源间充质干细胞已 经在多种疾病的临床试验中应用,包括神经系统疾病、心 脏疾病、肝纤维化、骨科疾病及自身免疫性疾病[5-12】,还 可应用于降低器官移植后的免疫排斥反应,提高器官移植 的成功率【1 伯l。 细胞制备技术和治疗方案具有多样性、复杂性和特殊 性。国际国内相继出台了一些干细胞应用指导原则及规范, 以确保干细胞治疗的安全性和有效性[16-18】。由于种种原因, 制备的干细胞时常不能立即应用,因此保存溶液和放置时间 对细胞活性以及细胞活率的影响是广大基础研究者和临床 应用人员最关心的问题。干细胞的活率和活性会影响到患者 的医疗安全和疗效。中华人民共和国国家卫生和计划生育委 员会在201 3年3月份发布的《干细胞制剂质量控制及临床前 研究指导原则》中明确提出要对干细胞制剂的稳定性及有效 期进行确定。为此,本实验制备脐带间充质干细胞制剂,用 玻璃瓶包装封盖,监测不同保存液及不同放置时间的细胞存 活率,为干细胞有效期的确定提供重要依据。 1 材料和方法Materials and methods 设计:体外细胞学观察实验。 时间及地点:于2014年8至9月在四平市中心医院中心 实验室完成。 材料: 脐带 表脐带组织由四平市中心医院提供,无菌采 集剖宫产产妇自愿捐献的脐带组织,乙肝、丙肝、艾滋、 梅毒等病毒检测均阴性。实验经四平市中心医院伦理委员 会批准。 实验方法: 缅 保荐磁 总悬浮细胞的溶液体积为50 mL。 ①生理盐水组:生理盐水47.5 mL+白蛋白2.5 mL。②培养 基组:无酚红培养基47.5 mL+白蛋白2.5 mL。③培养基+ 生理盐水组:无酚红培养基:生理盐水=1:1(共47.5 mL)+ 白蛋白2.5 mL。④生理盐水含因子组:生理盐水47.5 mL+ 白蛋82.5 mL+20 pg/L表皮生长因子。⑤培养基含低分子 肝素钙组:无酚红培养基47 mL+白蛋白2.5 mL+1支低分子 肝素钙(0.4 mL)。 篇 司充赁于缅艇嘲 齑:按照实验室建立的 脐带问充质干细胞的培养方法,分离培养脐带源间充质干 细 伯】。取50瓶(TI82)生长状态良好的第4代脐带源间充 质干细胞C20140425,显微镜下分别观察并照相,各瓶细 |SSN 2o95-4344 CN 21-1581/R C0DEN:zLKHAH 自蛋白 奥克特珐玛药剂生产有限公司,注册号:¥20130030 生理盐水 巨能药业 无酚红培养基 Gibco公司 锥虫蓝 SIGMA公司,T8070 低分子肝素钙 葛兰素史克,注册号:H20080480 细胞培养瓶 JET公司,JET-TCF011600 移液管、离心管 Coming公司 细胞计数板 上海求精生化仪器有限公司 低温运输箱 广州赛能冷藏科技有限公司 离心机Thermo Fisher,X3R 正置显微镜 Olympus公司,CX31 倒置显微镜 Olympus公司,CKX41 生物安全柜 北京东联哈尔仪器公司.class II TYPE A2 胞生长状态及融合率基本一致,融合率均达95%。每10瓶 细胞为1组,制备成1支干细胞制剂,选择对干细胞培养技 术熟练的两名技术人员操作,具体步骤为:将各瓶干细胞 随机分组转移至生物安全柜内,弃去培养基,PBS洗涤, 每瓶加入6 mL胰蛋白酶消化3 min,显微镜下观察细胞完 全脱离瓶底,加入5倍胰酶量的PBS终止消化。收集细胞悬 液于50 mL离心管中,1 000 r/min离心5 min,弃上清,PBS 洗涤3次。按不同分组用相应保存液混匀悬浮细胞,70 Um 滤膜过滤后盛装于50 mL无菌玻璃瓶中 取样计细胞总数 及活率后封口。此时,记为第0小时。 保存取簪 将制备的5瓶干细胞制剂保存于低温运输箱 中,模拟运输条件,每小时轻轻晃动1次,使细胞悬起。每 间隔6 h从低温运输箱中取出细胞瓶,混匀细胞,在生物安 全柜中操作,取样1次,即第6,12,18,24,30,36, 42,48小时取样,并交由2名具有细胞计数丰富经验的技 术人员双盲进行细胞总数、细胞活率检测,每个样本平行 检测3次,记录检测结果。最后一次检测结束后,将细胞重 新接种于细胞瓶中,待细胞贴壁培养24 h后观察细胞形态 及生长状态,照相。 细菌.径 取哥伦比亚血琼脂平板,将第0,6,12, 18,24,30,36,42,48小时取出的样本接菌环取样涂 板,置于37℃,体积分数为5%CO2培养箱培养24 h,观 察有无菌落。 3665 0 0住12倡 李志刚.等.不确保存液及放置时闻对脐带源间充质干缅瞻存活率的影响 ∞ 一{5;∞镗钙 c尺矾。但 2.2随着时间的延长细胞数量和活率的变化 随着时间 的延长,生理盐水组细胞数量及活率减少的最快,尤其是 在18 h后尤为明显。生理盐水含因子组比单纯生理盐水组 择无酚红培养基是考虑到其没有颜色便于临床应用。根据 多年实验经验,如果细胞直接悬浮于生理盐水中会发生聚 集,造成细胞死亡从而减少有效细胞数量并且在临床输注 稍好些,但差别不明显。细胞数量和活率下降最慢的是培 养基含低分子肝素钙组,第48小时时细胞活率还在90%以 上。培养基组与培养基含低分子肝素钙组结果无明显差别。 培养基+生理盐水组结果介于中间。干细胞制剂在各时间点 取样检测结果见图1,图2。 时也会堵塞输血器及微血管。白蛋白具有维持胶体渗透压 和结合离子的能力,防止细胞聚集的作用。人血白蛋白是 临床常用药物,所以添加到干细胞制剂中不会影响使用安 全。 ∞ 佰¨仃伯{寻伯伯 弱 4 2 8 3 9 5 5 2 5 8 2 9 O 实验结果显示,生理盐水组采用单纯盐水加白蛋白保 2.3 细胞处理前及各组细胞在模拟运输48 hA重新接种 并培养24 h的细胞贴壁生长状态在未进行制备处理时的 存,随着放置时间的延长,细胞数量和活率都明显下降, 尤其是在24 h后,细胞数量由最初的7.24xl0 降至 细胞融合率达95%,生理盐水组细胞贴壁率为5%。培养基 组细胞贴壁率为65%,培养基+生理盐水组细胞贴壁率为 30%,生理盐水含因子组细胞贴壁率为5%,培养基含低分 子肝素钙组细胞贴壁率为70%,见图3。 2.4冷藏箱温度监测结果每隔3 h,观察冷藏运输箱的 温度并记录,见表1。 表1 冷藏箱温度监测结果 Table 1 Temperature monitoring for a cooler 时间(h) 温度(℃) 3讨论Discussion 目前,国际上已有300多项干细胞的临床试验研究已 获批准进行。脐带源间充质干细胞因其具有多向分化潜能、 低免疫原性、无致瘤性等诸多优势在国内研究和应用的比 较早而且最广泛[2o-26l。大多数实验室均可培养出脐带源间 充质干细胞,但细胞的质量却差别较大。各研究和应用单 位都是参照国家的指导原则再建立自己的质量标准 删, 因此在临床试验研究中的质控标准有所不同。临床应用前 细胞的数量和活率对治疗的安全性和有效性至关重要。目 前,临床试验输注干细胞常用生理盐水悬浮输注,生理盐 水的pH值为5.5左右,偏酸性,而且其中没有任何营养成 分,干细胞悬浮在其中长期运输会影响细胞活率,因此在 细胞运输液中添加营养及保护成分来改变干细胞的运输环 境,对比不同运输液对干细胞数量及活率的影响。实验选 2095-4344 CN 21-1581/R coDEN:zLKHAH 2.93xl0 ,细胞活率由刚制备完成时的98.20%降至 45.63%。而生理盐水含因子组在生理盐水组的基础上添加 了表皮生长因子,并没有明显改变,说明细胞因子对悬浮 状态下的间充质干细胞无明显促进作用。培养基组用无酚 红培养基来悬浮细胞,使细胞在放置过程中有了营养成分, 在细胞数量和活率上都好于生理盐水组和生理盐水含因子 组,尤其是24 h后,两个指标下降均不明显。培养基含低 分子肝素钙组是在培养基组上增加肝素钙,肝素钙也是临 床常用药物,起到抗凝的作用,实验添加此种药物观察其 能否增加对细胞的保护作用,结果表明未明显起到保护作 用,与培养基组相似。而培养基+生理盐水组是盐水和培养 基等比混合,对细胞的保护作用介于单纯使用生理盐水和 培养基之间。 实验在干细胞放置48 hA,重新接种到培养瓶中, 结果培养基组和培养基含低分子肝素钙组细胞贴壁约 70%,而生理盐水组则有5%贴壁。总体结果说明,脐带 间充质干细胞无论用何种保护液运输,在24 h内细胞数 量和活率无明显差别,但24 hA,悬浮液中有无营养成 分对细胞数量和活率有一定的影响。重新接种的结果表 明,细胞放置48 h后细胞计数活率虽然不低,但贴壁增 殖能力下降。同时,实验还监测运输温度,模拟了实际 运输的环境,提示温度的升高可能也是造成细胞死亡的 原因之一。以上实验结果为干细胞应用研究中的运输环 节提供了基础依据。 孝贡窟不实验设计为毕薇薇、李志刚,实验实施为贲亮、 韩宇。李志刚成文,毕薇薇审校并对文章负责。 益傅窕文章及内容不涉及相关利益冲突。 伦理冕 脐带标本的采集经四平市中心医院伦理委员会批 准,并经产妇(或家属)书面同意用于科学研究。 锥虫蓝一是细胞活性染料,常用于检测细胞膜的完 整性 还常用于检测细胞是否存活,正常的活细胞,胞膜结构完 整,能够排斥锥虫蓝,使之不能够进入胞内;而丧失活性或细胞 膜不完整的细胞,胞膜的通透性增加,可被锥虫蓝染成蓝色。通 常认为细胞膜完整性丧失,即可认为细胞已经死亡。 耆 文章为原创作品,无抄袭剽窃,无泄密及署名和 专利争议,内容及数据真实,文责自负。 3667 ISSN 李志嘲.等 不同保存液及放置时间对侪带滚闯充覆干缅瞻存活率的影响 4参考文献References 『11 Gamie Z。MacFarlane RJ,T0mkinson A,et a1.SkeletaI tissue engineering using mesenchymal or embryonic stem ceils: clinicaI and experimentaI data.Expert Opin BioI Ther.201 4: 14(11、:1611.1639. 【22] Wang G,Li丫Wang Y et a1.Roles of the co—culture of human umbilical cord Wharton’s ielly-derived 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