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编号:10268998
三种不同来源的CD+34细胞中的长期培养起始细胞含量的研究
http://www.100md.com 《中华儿科杂志》 1998年第2期
     作者:梁辉 王耀平 周昕 应大明 钱新容

    单位:200092 上海第二医科大学附属新华医院

    关键词:造血干细胞移植;造血干细胞;细胞;培养的

    中华儿科杂志980211.htm 本课题由国家自然科学基金(基金编号:39371020)和卫生部科学研究基金资助

    本论文获全国第二届中青年儿科优秀论文二等奖

    【摘要】 目的 研究三种不同来源的长期培养起始细胞(LTC-IC)是否存在含量区别。方法 应用dexter方法,在6种细胞因子刺激下,对正常骨髓、动员后的外周血以及脐带血的CD+34细胞中的LTC-IC进行评价。结果 CD+34细胞中的LTC-IC含量以脐带血为最高,与外周血和骨髓相比差异有显著意义(P?.01)。但将每毫升标本中所含的LTC-IC绝对值相比,由于脐带血中单个核细胞(MNC)和CD+34细胞率均较低,则LTC-IC绝对值反而最低。经统计学处理,脐带血和外周血的CD+34细胞中的LTC-IC的含量和每毫升中LTC-IC的绝对值并无相关关系(经回归分析,脐带血r=0.198,外周血r=0.689,P值均>0.05)。但正常骨髓中二者却有显著相关关系(r=0.898,P?.01)。从MNC数、CD+34细胞率、CFC(克隆形成细胞)以及LTC-IC等方面对成人和小儿进行比较差异无显著意义。结论 三种不同来源的定向和多能造血干细胞的比例不一致,临床移植时应注意同时评价CD+34细胞中LTC-IC的含量以及LTC-IC绝对值。
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    LTC-IC counts in CD+34 cells from 3 different sourses in children Liang Hui, Wang Yaoping, Zhou Xin, et al. Xin Hua Hospital, Shanghai Second Medical University, Shanghai 200092

    【Abstract】 Objective To study whether there′s any difference in LTC-IC counts from 3 different sources of the hematopoietic stem cells. Methods The authors studied LTC-IC changes in CD+34 cells from normal marrow, peripheral blood after mobilization and the cord blood under the stimulation of 6 kinds of cytokines with the Dexter cell long-term culture assay. Results There was a significant difference in LTC-IC counts in CD+34 cells from the cord blood in comparison with those in the peripheral blood and bone marrow (P?.01). But, if they analysed the absolute counts in each millilitre sample, due to the lower collection rate of the MNC and CD+34 cells in cord blood, the absolute counts of LTC-IC was the lowest. With the statistical treatment, there′s not any correlation between the LTC-IC counts and the absolute counts of the LTC-IC in each millilitre in the CD+34 cells from cord blood or peripheral blood (regression analysis: r=0.198 in cord blood; r=0.689 in peripheral blood, P>0.05). But in normal marrow, there′s a significant association between LTC-IC counts and the absolute counts of LTC-LC in each millilitre. Conclusion The proportion of the progenitor and multi-potential hematopoietic stem cells from those 3 different souces was not always accordant. Hence, attention must be paid to evaluate LTC-IC counts and the absolute counts in CD+34 cells in the clinical stem cells transplantation. So far, no significant difference has been found in the counts of MNC, the collection rate of CD+34 cells, clone forming cells and LTC-IC between adults and children.
, 百拇医药
    【Key words】 Hematopoietic stem cell transplantation Hematopoietic stem Cells, cultured

    造血干细胞移植后能否获得血液系统的短期恢复和长期重建,取决于植入的造因干/祖细胞的质量和数量。目前在国内采用的评价方法为测定造血祖细胞(如CFU-GM),或评价总的CD+34细胞率,对多能造血干细胞(如LTC-IC)的评价不多,而后者与移植后的血液系统的长期重建有密切关系[1,2]。造血干细胞移植有三种不同的方式:骨髓、外周血和脐带血移植。为此,我们对这三种不同来源的CD+34细胞中LTC-IC含量进行了研究和比较,报告如下。

    材料和方法

    一、标本
, 百拇医药
    5例成人和5例小儿骨髓标本取自无血液病史的经骨科手术的患者或经胸外科手术的患儿(年龄3~5岁);10例脐带血标本取自足月顺产孕妇胎盘;外周血标本取自经过化疗(环磷酰胺、长春新碱、阿霉素和泼尼松)和粒系集落刺激因子(G-CSF)联合动员后的3~4期的恶性淋巴瘤成人或患儿(年龄4~10岁)各5例。

    二、培养底层的准备

    使用Dexter方法将正常骨髓基质细胞作为培养底层进行骨髓的长期培养;用MRC-5细胞株作为培养底层进行脐带血和外周血的长期培养[3]。MRC-5细胞株的来源为胎儿肺成纤维细胞。

    三、CD34细胞的分离和纯度检测

    使用CEPRATE方法,根据抗生物素蛋白-生物素免疫亲和性特征选择CD+34细胞,将单个核细胞(MNC)按2×108/ml的浓度放入1%的BSA/PBS(牛血清白蛋白/磷酸盐缓冲液)中,与附有生物素的CD34抗体孵育25分钟,洗涤后置入抗生物素蛋白柱,该柱滤过的不粘附细胞为CD-34细胞。用PBS清洗柱子以后,轻挤粘附在抗生物素蛋白凝胶上的CD+34细胞,收集和洗涤后备用。取部分CD+34细胞加上CD34单抗,用流式细胞仪检测CD34细胞纯度。
, 百拇医药
    四、CD34细胞的移种和LTC-IC的培养

    将分离好的CD34细胞按2×104/孔的浓度加上1 ml的Dexter培养液移种在备好培养底层的24微孔板上。连续培养8周,每周取出部分微孔的细胞,分别加上各种细胞因子,进行半固体培养。LTC-IC的检测为培养第5周后所产生的集落总和[1,2]

    五、细胞因子用量

    IL-3(白介素3)2 μg/孔,IL-6(白介素6)2 μg/孔,SCF(造血干细胞因子)1 μg/孔,GM-CSF(粒单-刺激因子)10 μg/孔,G-CSF(粒系-刺激因子)10 μg/孔,EPO(红细胞生成素)4 U/孔。EPO购于美国安进公司,其余均由日本麒麟公司馈赠。

    六、对照组的设计
, 百拇医药
    1.用细胞因子刺激CD34细胞但不用基底层。

    2.CD34细胞在基底层上培养但不用细胞因子。

    结果

    一、CD+34细胞的筛选和检验

    三种来源的每毫升标本中MNC数和CD+34细胞数以及CD34细胞率见附表。将分离后的CD+34细胞用流式细胞仪检测,CD+34细胞纯度为94%。

    二、CD+34细胞的CFC和LTC-IC形成能力
, 百拇医药
    在长期培养中,三种来源的CD+34细胞均有丰富的克隆形成细胞(CFC)和LTC-IC形成,在不同的细胞因子作用下,同样浓度的CD+34细胞所产生的CFC和LTC-IC各有差异(附表)。

    CD+34细胞中的LTC-IC以脐带血的含量为最高(P?.01),且维持时间最长。在G-CSF或G-CSF加IL-3加SCF(MIX)的联合作用下,可维持至7~8周,而骨髓和外周血仅维持5~6周。

    附表 三种来源的CD+34细胞长期培养结果(±s)

    来源

    例数
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    MNC(×107/ml)

    CD+34(%)

    CD34细胞数

    (×105/ml)

    每20 000 CD34细胞

    每毫升中LTC-IC

    绝对值

    CFC产率(1周时)

    LTC-IC数

    脐带血
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    10

    1.09±0.24

    0.9±0.3

    0.98±0.27

    298±72

    29±5

    138±87

    骨髓

    成人

    5

    1.53±0.49

    3.0±1.6

    4.46±2.89
, 百拇医药
    726±208

    9±2

    210±56

    小儿

    5

    1.76±0.62

    3.3±0.9

    5.63±2.62

    864±221

    13±3

    366±92

    处周血

    成人
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    5

    1.14±0.61

    4.9±2.6

    5.25±2.72

    918±325

    10±2

    262±79

    小儿

    5

    1.21±0.46

    4.3±1.2

    4.97±2.71

, 百拇医药     947±334

    11±2

    273±81

    组间比较

    F值

    4.3261

    26.6048

    39.7448

    24.4946

    73.1983

    4.1272

    P值

    <0.05*
, 百拇医药
    <0.01*

    <0.01*

    <0.01*

    <0.01*

    <0.05*

    >0.05**

    <0.01**

    <0.01**

    <0.01**

    <0.01**
, 百拇医药
    >0.05**

    >0.05

    <0.05

    >0.05

    >0.05

    >0.05

    >0.05

    注:(1)*脐血与骨髓比较,**脐血与外周血比较,骨髓与外周血比较;

    (2)LTC-IC数和LTC-IC绝对值系MIX(G-CSF+IL-3+SCF)刺激下的产值;
, 百拇医药
    (3)LTC-IC数为培养第5~8周所产生的集落总和;

    (4)LTC-IC绝对值=(MNC/ml×CD+34细胞(%))/(20 000CD+34细胞)×LTC-IC数

    三、每毫升标本中LTC-IC绝对值的比较

    在采集造血干细胞时,每种移植物的采集量是最直观的衡量依据,因此,计算每毫升的骨髓、外周血和脐带血中LTC-IC的绝对值,可以作为临床采集的参考标准(附表)。附表中显示,每毫升标本中的MNC以骨髓为最多,相当于脐带血和外周血的1.5倍左右;CD+34细胞率以动员后的外周血为最高;CD+34细胞所产生的LTC-IC数虽以脐带血为最高,但由于其MNC和CD+34细胞率均较低,LTC-IC绝对值反而最低。经统计处理,脐带血和外周血的CD+34细胞中LTC-IC的含量和每毫升中LTC-IC的绝对值并无相关关系(经回归分析,脐带血r=0.198;外周血r=0.689,P值均>0.05)。但正常骨髓中二者却有显著相关关系(r=0.898,P?.01)。
, 百拇医药
    四、成人和小儿的造血干细胞比较

    从MNC/ml数、CD34细胞率、CFC以及LTC-IC等方面对成人和小儿进行比较,骨髓对照中t值分别为0.712、0.355、1.068、1.858;外周血对照中t值分别为0.406、0.534、0.144、0.413,P值均>0.05。

    五、基底层和细胞因子对照研究

    1.二种对照均仅在第1~2周有少量集落产生,从第3周起细胞趋向萎缩和死亡,没有CFC和LTC-IC形成。讨论

    据报道,移植时CD+34细胞达到2.5×106/kg、CFU-GM达到1×105,即可获得血液系统的近期恢复[4,5]。动物实验中,30个LTC-IC可使小鼠的血液系统获得长期重建,由此推测人类,30 000个LTC-IC也可重建血液系统[6]。为此我们对骨髓、外周血和脐带血的MNC、CD+34细胞、CFC和LTC-IC等方面进行了综合评价,并对三种来源进行了成人和小儿的比较。结果提示,成人和小儿之间,无论是外周血还是骨髓,差异均无统计学意义。
, 百拇医药
    CD+34细胞中的LTC-IC含量以脐带血为最高,与外周血和骨髓相比差异有显著意义,提示,脐带血中的CD+34细胞所含的未成熟造血干细胞更多。但每毫升标本中所含的LTC-IC绝对值脐带血却为最低。经统计学处理,脐带血和外周血的CD+34细胞中的LTC-IC的含量和每毫升中LTC-IC的绝对值并无相关关系。但正常骨髓中二者却呈显著相关关系。提示,这三种不同移植来源中定向和多能造血干细胞的比例并非一致,临床移植时应注意同时评价CD+34细胞中LTC-IC的含量以及LTC-IC绝对值。尤其在自体造血干细胞移植前更显重要。可以在采集前8周,先抽取少量标本测定LTC-IC含量,以预测采集质量。

    研究结果中引起我们注意的是LTC-IC是一群早期造血干细胞,不仅具有分化而且有自我更新能力,从理论上讲它应对SCF比对G-CSF的刺激更敏感。但是,在我们以往和目前的研究中均发现G-CSF作用下LTC-IC集落形成最多[7],说明LTC-IC在长期培养中,经基质细胞的支持,逐渐分化成熟,至第5周时,已经分化至定向祖细胞阶段,此时在G-CSF的作用下即形成CFU-GM集落。这个结果显示,造血干细胞在体外经细胞因子的作用下所产生的扩增现象只是一个使早期造血干细胞向相对成熟的造血祖细胞分化的过程,扩增的只是造血祖细胞的一个阶段。
, 百拇医药
    基底层在LTC-IC的集落形成中也是一个重要条件,我们在长期培养中借助于MRC-5细胞株作为基质细胞层以支持CD+34细胞栖居、增殖和分化。我们以往的研究结果以及本课题的对照研究均证实MRC-5细胞株具有与骨髓基质细胞类似的支持作用[3]

    参考文献

    1 Sutherland HJ, Eaves CJ. Lansdorp PM, et al. Differential regulation of primitive human hematopoietic cells in long-term cultures maintained on genetically engineered murine stromal cells. Blood, 1991, 78:666-672.

    2 Sutherland HJ, Eaves CJ, Eaves AC, et al. Characterization and partial purification of human marrow cells capable of initiating long-term hematopoiesis in vitro. Blood, 1989, 74:1563-1570.
, 百拇医药
    3 梁辉,应大明.长期培养起始细胞在不同的基质细胞层上的培养.中华血液学杂志,1995,16:241-243.

    4 Henon PR, Liang H, Beck-wirth G, et al. Comparison of hematopoietic and immune recovery after autologous bone marrow or blood stem cell transplants. Bone Marrow Tramsplant, 1992, 9:285-291.

    5 Pettengll R, Luft T, Henschler R, et al. Direct comparison by limiting dilution analysis of long-term culture-initiating cells in human bone marrow, umbilical cord blood and blood stem cells. Blood, 1994, 84:3653-3659.

    6 Henschler R, Brugger W, Luft T, et al. Maintenance of transplantation potential in ex vivo expanded CD34(+)-selected human peripheral blood progenitor cells. Blood, 1994, 84:2898-2903.

    7 梁辉,黄未未,王耀平,等.6种细胞因子对脐血的CFC和LTC-IC的刺激作用.中华血液学杂志,1996,17:76-79.

    (收稿:1997-06-03 修回:1997-08-25), http://www.100md.com