大鼠骨髓基质细胞诱导分化中相关基因表达谱的微阵列分析

摘要

大鼠骨髓基质细胞诱导分化中相关基因表达谱的微阵列分析骨髓基质细胞(bonemarrowstromalcells，BMSCs)是骨髓中的一类非造血干细胞，它不仅具有支持和调节骨髓造血、表达在机体生长发育中所需各种细胞因子的功能，而且还可以通过人为的诱导分化出用于治疗各种疾病的组织细胞。实验发现，在体外培养中加入地塞米松等诱导剂可使大鼠BMSCs向成骨细胞分化；一些细胞因子如白介素1(IL-1)、转化生长因子β(TGF-β)等，对大鼠BMSCs的成骨分化具有明显的调节作用；脑源性神经生长因子和维甲酸等可在体外诱导BMSCs分化为神经细胞；而在5-氮胞苷的诱导下可使大鼠BMSCs向心肌细胞转化。因此，随着研究的不断深入，BMSCs作为组织工程来源细胞的应用性研究，现已亟待于BMSCs分化与调控机理的阐明，从而在基因水平上使临床所需组织细胞系的构建更加符合治疗目的的需要。 细胞分化的整个过程都是在相关基因的差异表达及其相互间的严密调控下发生的，其中涉及到众多基因表达关系的变化。目前通过Northern/Southernblot和DD-PCR等方法，仅能从单个或少数基因的表达状况进行研究，所获结果缺乏对细胞分化过程中相关基因群表达水平的全面认识。BMSCs是近年来一直用于细胞分化调控的实验模型之一，本研究采用SD大鼠作为实验动物，分离BMSCs进行体外培养，并采用地塞米松、β-甘油磷酸钠、维生素C联合使用对BMSCs进行体外诱导，观察正常培养及诱导条件下细胞的生长状况及形态变化，比较两组细胞的区别。采用Clontech公司包含有1176个大鼠基因的AtalsTMRat1.2ArrayⅡ作为高可靠性的cDNA微阵列技术平台，对大鼠BMSCs在体外诱导分化中相关基因的表达状态进行了对比研究，从中寻找与BMSCs诱导分化相关的基因，并对这些基因的互作关系做了初步分析。 实验结果提示：1.采用地塞米松、β-甘油磷酸钠和维生素C能够有效地促进细胞增殖、诱导大鼠BMSCs分化为成骨细胞，并可形成典型的钙化结节。2.cDNA微阵列结果显示，大鼠BMSCs在体外诱导过程中可启动多个分化相关基因的差异表达。在1176个基因中，P1代细胞与原代对照相比仅有70个基因的表达存在差异；诱导细胞D1与原代对照相比则有260个基因发生差异表达；而D1与P1对照相比其差异表达的基因上升至292个。3.基因表达谱结果证明，文中所列较对照其差异性表达超过3倍的基因，是大鼠BMSCs在增殖和成骨分化诱导中所必需参与的基因。该类基因，应该包括分化主控基因与分化诱导相关基因。细胞分化是一个连续递进的过程，在诱导因子的作用下，首先启动分化诱导相关基因，进而激活分化主控基因，然后完成细胞的分化。4.cDNA微阵列技术用于细胞分化机制的研究，可以快速、高效地获得基因表达的生物信息。通过多个时间检点的测定，可以比较准确地分析各种基因表达动态的时空关系。根据目前已知基因的功能，尚可通过基因表达谱的变化，进一步阐明在基因组表达的全部时空中某些特定基因间的互作关系，并可藉此筛选到与某些生理、病理作用相关的新基因。因此，cDNA微阵列技术的应用，将有助于我们加速对基因组全部信息的了解。

目录

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摘要

英文缩写

第一部分 实验论文 大鼠骨髓基质细胞诱导分化中相关基因表达谱的微阵列分析

前言

材料与方法

结果与讨论

1 骨髓基质细胞的分离与培养

2 骨髓基质细胞的传代培养

3 骨髓基质细胞的诱导培养

5 cDNA微阵列的信号扫描结果及质量控制

6 细胞传代培养中的表达谱比较

7 细胞诱导分化中的表达谱比较

8 细胞传代培养中表达差异的基因

9 细胞诱导分化中表达差异的基因

论文总结

参考文献

附表：部分已知基因英文缩写及中文说明

第二部分 文献综述 骨髓基质细胞的生物学特性及基因芯片技术研究进展

一骨髓基质细胞的发现及其分化潜能的研究

二基因芯片技术及其应用进展

参考文献

致谢

攻读学位期间已发表和待发表的文章