间充质干细胞属于成体干细胞,在体外不同条件下诱导分化为骨、软骨及其他结缔组织,因其来源广泛,分离无创伤,较低的免疫原性、生长周期短等特点,是组织工程种子细胞的重要来源。干细胞的诱导分化一方面是干细胞鉴定的主要方法,另一方面也是干细胞功能学研究的主要途径。采用体外条件培养基诱导培养下,人间充质干细胞应能够分化为成脂肪、骨、软骨细胞。成脂分化经油红O染色法鉴定,成骨分化经茜素红染色法鉴定,成软骨分化经阿尔辛蓝染色法鉴定。
成骨诱导分化步骤
1.接种骨髓间充质干细胞:取对数生长期的细胞,按照2×104cells/cm2的细胞密度接种至包被后的培养器皿中,于37℃,5% CO2培养环境下培养至汇合度60-70%,弃掉上清,加入成骨诱导分化培养基。
2.细胞分化诱导:每2-3天更换成骨诱导培养基,于37℃,5%CO2培养环境下培养约14-21天,并注意观察细胞形态变化。根据细胞钙盐结晶析出和钙质结节形成的情况,决定终止细胞诱导的时间,进行染色鉴定。
3.细胞固定:吸去培养基使用适量1×PBS清洗一次,弃去后取适量4%中性甲醛溶液覆盖培养器皿底面,室温固定30-60 min,弃去固定液再使用1×PBS清洗两次。
4.茜素红染色:加入适量茜素红染液染3~5min,吸去茜素红染液,用1×PBS清洗两次,并加入适量1×PBS避免细胞干燥。
5.诱导评估:显微镜下观察成骨染色效果,并进行图像采集和诱导评估。诱导成功时,钙质结节会与茜素红染料结合后呈现红色或橘红色。
成脂诱导分化步骤
1.接种骨髓间充质干细胞:取对数生长期的细胞,按照2×104cells/cm2的细胞密度接种至包被后的培养器皿中,于37℃,5% CO2培养环境下培养至汇合度90-100%,弃掉上清,加入成脂诱导分化培养基诱导液。
2.细胞分化诱导:于37℃,5%CO2培养环境下培养约3天,更换为成脂诱导分化培养基诱导液,培养1天后,再更换为成脂诱导分化培养基维持液,继续培养3天。
按照以上换液频率诱导14-21天,并注意观察细胞形态变化。根据细胞诱导形成的脂滴数量和大小,决定终止细胞诱导的时间,并进行染色鉴定。
3.细胞固定:吸去培养基,使用适量1×PBS清洗一次,弃去后取适量4%中性甲醛溶液覆盖培养器皿底面,室温固定30-60min,弃去固定液再使用1×PBS清洗两次。
4.油红O染色:取生理盐水或1×PBS与油红O原液配制油红O工作液(油红O原液: 生理盐水=3:2),现用现配。向清洗干净的诱导孔内加入适量工作液,静置染色30min;吸走油红O工作液,用1×PBS清洗两次,并加入适量1×PBS避免细胞干燥。
5.诱导评估:显微镜下观察成脂染色效果,并进行图像采集和诱导评估;诱导成功时,脂滴会与油红O染料结合后呈现红色或橘红色。
成软骨平面诱导分化步骤
1.将对数生长期的细胞消化下来计数,成软骨诱导分化培养基细胞重悬细胞,离心后调整细胞密度密度1-2.0×107cells/mL。
2.20μL悬滴到24孔板中央。(20μL含有4×105细胞)。37℃培养3h使细胞贴壁。
3.补充200uL诱导分化培养基正常培养,每隔2-3天换液一次。按照以上换液频率诱导21-28天,并注意观察细胞形态变化。
4.细胞固定:吸去培养基使用适量1×PBS清洗一次,弃去后取适量4%中性甲醛溶液覆盖培养器皿底面,室温固定30-60min,弃去固定液再使用1×PBS清洗两次。
5.阿利新蓝染色:向清洗干净的诱导孔内加入适量染色液,避光静置染色30min。吸去阿利新蓝染色液,用1×PBS清洗两次,并加入适量1×PBS避免细胞干燥。
6.诱导评估:显微镜下观察成软骨染色效果,并进行图像采集和诱导评估。诱导成功时,软骨组织中的内酸性粘多糖可被阿利辛蓝染成蓝绿色。
NOTE:间充质干细胞的成软骨分化水平因细胞类型、细胞供体来源、培养条件、细胞代次、细胞状态和分化时间等因素而异。
成软骨三维诱导分化步骤
1.间充质干细胞的准备:将对数生长期的细胞消化下来计数,取3×105个细胞转移到15mL离心管中,250g离心4min。
弃上清,加入0.5mL成软骨诱导分化培养基基础液,重悬细胞,150g离心5min。小心弃去上清,加入0.5mL成软骨诱导分化培养基诱导液,重悬细胞,150g离心5min。
将15mL离心管的管盖稍稍旋开,放置于37℃,5% CO2培养环境下培养。
2.细胞分化诱导:24h后观察细胞沉淀形变团聚的情况,如有明显的变化,则小心轻柔地拨动管底,尝试让细胞团脱离管底,全部浸润在诱导液中。
置于37℃,5%CO2培养环境下培养约21天,通常每2天更换一次新鲜配制的成软骨诱导分化培养基诱导液。注意观察细胞团成球情况及表面光滑度,决定终止细胞诱导的时间,并进行染色鉴定。
3.染色鉴定
a)软骨球固定:将软骨球从离心管中转移至EP管,并使用1×PBS清洗两次,最后置于适量的4%中性甲醛溶液中。
b)石蜡包埋切片:软骨球经石蜡包埋后切片。
c)阿利辛蓝染色:将石蜡切片脱蜡,使用阿利辛蓝染液染色30min,用自来水流水冲洗2min,蒸馏水冲洗1次。
d)诱导评估:显微镜下观察成软骨染色效果,并进行图像采集和诱导评估。诱导成功时,软骨组织中的内酸性粘多糖可被阿利辛蓝染成蓝绿色。
NOTE: 间充质干细胞的成软骨分化水平因细胞类型、细胞供体来源、培养条件、细胞代次、细胞状态和分化时间等因素而异。