氧分压对造血干细胞体外扩增特性和生理功能的影响

摘要

造血干细胞体外扩增是解决其数量稀少问题的有效策略,然而,由于体外培养环境与体内造血微环境存在很大差异,造血干细胞经过体外扩增后其生理功能可能发生变化,因此有必要研究体外培养环境对造血干细胞生理功能的影响,优化体外培养条件,以确保造血干细胞在扩增的同时保持其正常的生理功能.氧分压(pO2)是造血干细胞体外培养过程的关键参数,在常规培养体系中可达21%,而在骨髓造血微环境中一般只维持在5%左右,氧分压对造血干细胞的体外扩增和扩增后的生理功能具有重要影响.本文以脐血CD34+细胞为对象,采用SCF+IL-3+IL-6 细胞因子组合,在有血清培养体系中培养14天,比较了常氧(21%pO2)和低氧(5% pO2)两种条件下总细胞、CD34+造血干/祖细胞、CD34+CD38-造血干细胞、集落形成细胞(CFC)的体外扩增特性,获得以下结果:(1)体外培养7d 、10d和14d,常氧组总细胞的扩增倍数均显著高于低氧组,说明常氧条件更有利于总细胞的扩增;(2)体外培养7d、10d和14d,低氧组CD34+细胞和CD34+CD38-细胞的比例均显著高于常氧组,说明低氧条件更有利于维持培养物中造血干/祖细胞的含量;(3)在培养14d的过程中,两种培养条件下CD34+细胞和CD34+CD38-细胞均得到一定程度的扩增,常氧组CD34+细胞的扩增倍数始终略高于低氧组,两组CD34+CD38-细胞的扩增倍数相近,没有显著差异;(4)新鲜分离的脐血CD34+细胞集落密度最高,随培养时间的延长,集落密度显著下降.在培养14d的过程中,两种氧分压条件下的集落密度均没有显著差异,常氧组CFC有一定程度的扩增,而低氧组CFC 几乎没有扩增.可见,两种培养条件均能实现造血造血干/祖细胞的体外扩增,但低氧条件更有利于保持扩增后细胞的干/祖细胞特性.