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圖3 蘇丹Ⅲ及鈣鈷染色陽性細胞率(略)
3 討論
細胞二維培養(yǎng)技術(shù)已廣泛應(yīng)于實驗研究應(yīng)用,盡管逐步得到改善,但仍存在難以克服的缺點:⑴貼壁的表面積有限, 細胞產(chǎn)量低;⑵無菌操作過程繁瑣,容易污染;⑶代謝產(chǎn)物逐漸堆積,排除不及時易引起細胞生長不良甚至退化;⑷細胞離開了體內(nèi)同細胞外基質(zhì)共同構(gòu)成的三維立體結(jié)構(gòu),生物學(xué)行為受到影響,容易變異。因此,有學(xué)者提出三維培養(yǎng)的設(shè)想。三維細胞培養(yǎng)是將細胞培植在一定的細胞外基質(zhì)中,細胞外基質(zhì)(extracellularmatrix,ECM) 蛋白充當(dāng)生長支架,使得三維培養(yǎng)模式下的細胞分化更能體現(xiàn)細胞在體內(nèi)生長的真實過程。
骨髓基質(zhì)細胞由于在體外可以通過貼壁培養(yǎng)加以分離,且具有高分裂增殖能力, 以及多向分化潛能，并易于被外源基因轉(zhuǎn)染且穩(wěn)定表達[2-3],被認為是組織工程、細胞及基因治療理想的靶細胞,因此BMSC已成為該領(lǐng)域研究的熱點之一[4-5]。
為探討三維空間培養(yǎng)模式下，BMSC能否保持其高增殖及多向分化潛能的干細胞特性，本研究建立了三維培養(yǎng)模式，對BMSC在三維空間的生物學(xué)行為進行了觀察。選用鼠尾膠原作為三維培養(yǎng)支架，原因在于膠原作為天然的生物材料，其本身無毒性，可被細胞酶類識別、標(biāo)記、降解，有利于BMSC黏附、增殖和分化，極其接近人體內(nèi)細胞生長環(huán)境。本研究觀察結(jié)果顯示BMSC在三維培養(yǎng)中保持了其生長增殖特性，而且其向成骨細胞及脂肪細胞的分化潛能也未丟失，該實驗結(jié)果與其他學(xué)者的研究一致[6-7]。但是與本試驗室既往研究[8]結(jié)果相比，三維培養(yǎng)的BMSC增殖速度及最終細胞總數(shù)均低于二維培養(yǎng)，我們分析可能由以下2個原因造成：⑴三維支架中營養(yǎng)物和代謝副產(chǎn)物的傳遞限制,導(dǎo)致了細胞生長環(huán)境中營養(yǎng)物濃度過低或者代謝產(chǎn)物濃度過高, 從而影響細胞生長;⑵細胞與周圍胞外基質(zhì)有相互作用,并受到調(diào)控而使細胞的生長較為緩慢。通過本實驗可知三維培養(yǎng)的BMSC繼續(xù)保持其向成骨細胞及脂肪細胞分化的能力，且向成骨細胞分化率明顯高于脂肪細胞，也許間接提示BMSC作為一種成體干細胞，其在骨組織工程學(xué)方面的應(yīng)用前景可能遠遠大于其他各個方面。
本實驗證實，BMSC在模擬體內(nèi)環(huán)境的三維培養(yǎng)條件下能夠保持其干細胞特性，從而表明易于分離、擴增,、導(dǎo)入外源基因的BMSC, 有望成為細胞治療和基因治療的靶細胞,具有廣闊的應(yīng)用前景。
【參考文獻】
