由于脂肪组织来源丰富、易获得,抽脂对供者的损伤小等原因,使AT-MSCs成为干细胞生物工程研究的理想种子细胞的来源。实验分析了来源于SD大鼠脂肪组织的AT-MSCs的培养特性,总结了在细胞来源、提取过程、培养方法等方面的经验。
SD大鼠的年龄是决定AT-MSCs分离成败的关键因素之一。脂肪组织的量并非决定脂肪组织中AT-MSCs数量的主要因素,大鼠的年龄才是更重要的决定因素。在其他哺乳动物乃至人类,年龄因素是否与脂肪组织中AT-MSCs的含量有关,尚需进一步研究。其次,SD大鼠的性别也影响AT-MSCs细胞数量。一般来讲,同龄的SD大鼠,雄性个体脂肪组织普遍较少,而雌性个体脂肪组织丰富。因此,雌性大鼠的脂肪组织是AT-MSCs更好的来源。试验中对比了来自SD大鼠肩部(棕色脂肪组织)和腹腔(黄色脂肪组织)的脂肪组织分离培养的AT-MSCs,发现肩部脂肪分离的AT-MSCs50%以上会自发分化为含脂滴的细胞,可能是棕色脂肪组织来源的间充质干细胞有很强的向脂肪细胞自发分化的能力;而来自腹腔脂肪组织的AT-MSCs较少分化成含脂滴的细胞,表明腹腔黄色脂肪组织可能是更好的种子细胞来源。再次,胶原酶Ⅰ的浓度和消化时间也影响AT-MSCs分离效果,新分离的AT-MSCs培养24 h后换液并及时清除附着的脂肪细胞,是AT-MSCs分离培养成功的另一个关键因素。综上,实验结果表明AT-MSCs的最佳分离培养方法为:选取4周龄雌性SD大鼠腹腔脂肪组织,经0.1%胶原酶Ⅰ工作液,37℃消化30 min,每5 min震荡1次,经细胞培养液洗涤、离心后接种于细胞培养瓶,于体积分数5%CO2孵箱中培养,24 h后初次换液。待细胞密度达到约80%时,用0.25%胰酶-EDTA消化,传代培养。
关于AT-MSCs表型的鉴定,AT-MSCs是脂肪组织中具有多向分化潜能的细胞[7],是通过胶原酶直接消化脂肪组织获得的,其细胞成分并不单一,但目前缺乏针对AT-MSCs的特异性的细胞表面标记物。对其进行鉴定,通常是结合BMSCs的形态特征、细胞表面标志和是否具有多向分化潜能等方面来判定[8]。尽管国际细胞疗法协会(International Society for Cellular Therapy,ISCT)提出了BMSCs表面标志的鉴定标准[7],但由于BMSCs的分化可能是随机非方向性的,而且不同发育阶段的BMSCs表型特异性也存在差异。因此,目前对BMSCs的表型特征仍存在争议[7]。实验根据BMSCs的形态学特点[8],对分离培养的AT-MSCs进行了形态学描述,而且实验中分离到的AT-MSCs有自发向脂肪细胞分化的倾向,也能作为鉴定AT-MSCs的依据之一。实验发现,经过一段时间的培养,部分AT-MSCs的细胞浆中逐渐形成小脂滴,并逐渐融合成大脂滴。表明AT-MSCs似乎具有向脂肪细胞方向自发分化的趋势。培养时间越长、初次换液时间越迟、附着的脂肪细胞越多,这种分化趋势越显著,可见AT-MSCs向脂肪细胞自发分化,与含脂滴细胞的数量与培养时间、营养状况及脂肪细胞对非脂肪细胞的作用等多种因素有关,是多因素共同作用的结果。此外,实验还发现部分AT-MSCs无论培养时间多长,直至细胞死亡也始终不向脂肪细胞方向分化。Zuk等[9]利用有限稀释法,制备了AT-MSCs的单细胞克隆,发现某些细胞克隆具有严格的双向分化潜能,即成骨分化或成脂分化、成骨分化或成软骨分化、成脂分化或成软骨分化,这也证实了这种始终不向脂肪细胞方向分化的AT-MSCs的存在。
脂肪组织来源广泛,从脂肪组织中提取干细胞比较容易,而且这种脂肪源间充质干细胞在无特殊生长因子的培养条件下,存活力大于同等条件下的骨髓间充质干细胞,并能保持稳定的倍增能力和低水平的衰老,因此体外培养、繁殖脂肪源间充质干细胞简单易行
[4]。近年来研究发现其具有多向分化潜能,除可以分化为间充质来源的脂肪、骨、软骨、以及骨骼肌、心肌等细胞,也可诱导分化为来源于外胚层的神经细胞,以及血管内皮细胞
[10-17],用以修复骨、软骨、心肌、骨骼肌、血管以及神经等组织
[18-21],因此,脂肪源间充质干细胞极有可能会成为多种疾病治疗新的替代细胞源。