[发明专利]一种使精原干细胞高效向神经细胞分化的培养体系和方法

说明书

本发明属于细胞生物学领域，涉及精原干细胞(SSCs)向神经细胞分化的体外高效培养方法。本发明通过多聚赖氨酸处理培养器皿，增加SSCs贴壁能力，添加神经因子B27和N2，以及去除生长因子条件下，结果显示SSCs可高效向神经细胞分化。本发明建立的方法适合流程化操作、重复性高、成功率高、操作简单，无需特殊化条件就能达到效果，可极大的节省时间和试验材料，以往多应用多能干细胞进行神经细胞诱导，存在诱导的不彻底性。本发明应用SSCs，对比胚胎干细胞(ESCs)显示出SSCs向神经细胞分化高效性和彻底性，本研究结果显示SSCs诱导效果明显具有优势。可能成为应用到修复神经组织损伤的一种更优化的干细胞来源，成为一个新的技术方案。

技术领域

本发明属于细胞生物学研究技术领域，涉及精原干细胞向神经细胞分化的方法，可应用于神经细胞分化及神经组织损伤修复在临床医学应用方面的研究。

背景技术

目前只有啮齿动物精原干细胞(spermatogonial stem cells,SSCs)获得了体外长期培养，人和其他物种干细胞仍不能长期培养，所以小鼠SSCs成为通用的细胞模型使用。

精原干细胞和神经干细胞(neural stem cells,NSCs)存在着紧密的联系，具有很多相似的干细胞特征。首先，胶质细胞源性的神经营养因子(GDNF)是SSCs维持自我更新最关键的信号因子，而NSCs维持体外增殖的重要因子是脑源神经营养因子(BDNF)；其次，研究还发现基质源细胞因子(CXCL12)在SSCs和NSCs自我更新调控中都发挥着重要作用；再次，表皮生长因子(EGF)和碱性成纤维生长因子(bFGF)也能促进两类干细胞增殖；此外，神经细胞添加剂(B27)和N2对于NSCs增殖和分化调控具有重要的作用，随后在体外培养SSCs中也通常添加两类添加剂，这对于SSCs体外维持自我更新也具有重要促进作用。两类干细胞展现出诸多相似的生物学特征，显示SSCs有可能是神经细胞分化的一种更好的细胞来源，但先前多使用多功能干细胞和间充质干细胞诱导神经细胞分化，作为神经修复的细胞来源。

NSCs具有分化为神经元细胞、星形胶质细胞和少突胶质细胞的能力，是神经系统疾病治疗的潜在细胞。但是NSCs分化的调控机制研究还并不透彻。

以往研究显示诱导多能干细胞向神经细胞分化，需要添加神经因子B27和N2两种试剂进行诱导，但存在诱导分化效率低和不彻底性等问题；在中，体外促进小鼠SSCs增殖的培养体系中，会添加B27和N2两种试剂，对于小鼠SSCs增殖有重要的促进的作用；由此看出，SSCs体外培养体系和神经细胞诱导的体系非常接近，SSCs有可能成为替代NSCs较为理想的成体干细胞。但以往的研究并没有建立高效诱导精原细胞向神经分化的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种培养体系，该培养体系可以使精原干细胞(SSCs)高效向神经细胞分化。

本发明还提供了精原干细胞(SSCs)高效向神经细胞分化的方法。

本发明的目的通过以下技术手段实现：

一方面，本发明提供了一种使SSCs向神经细胞分化的培养体系，该培养体系无饲养层，无生长因子，且含有L-谷氨酰胺、神经因子B27和N2。

本发明首次发现了，SSCs在特定的培养体系中，可分化为神经细胞，这个技术可能应用到临床中去解决一些神经性疾病的难题，SSCs有可能成为神经性疾病治疗的新的种子细胞。

在现有技术中，SSCs的培养，一般是建立在有饲养层的基础上促进其体外增殖。但本发明研究发现无饲养层条件下可以更好的促进SSCs向神经分化，在存在饲养层条件下，未发现SSCs向神经细胞分化。

此外，现有的SSCs培养体系，一般含有生长因子，以促进SSCs增殖，而对于本发明来说，生长因子的存在会影响SSCs向神经细胞分化，因此，无生长因子也是必须的。