一种肝干细胞的定向分化体系和方法技术

本发明专利技术涉及生物医药工程技术领域，具体涉及一种肝干细胞的长期体外培养和定向分化体系和方法，包括一种化学成份明确的扩增培养基，用于小鼠或人肝干细胞的体外培养；以及一种化学成份明确的分化培养基，用于将小鼠或人肝干细胞诱导分化为成熟肝细胞。本发明专利技术可以从小鼠胚胎肝脏组织或者由人多能干细胞分化获得肝母细胞中选择性扩增肝干细胞，肝干细胞可在此条件下培养超过20代，并维持稳定的肝干细胞分子表型；本发明专利技术进一步将培养的小鼠或者人肝干细胞诱导分化为可分泌白蛋白，代谢尿素等功能的成熟肝细胞。

Liver stem cell directional differentiation system and method

The present invention relates to the technical field of Biomedical Engineering, in particular to a liver stem cell differentiation and long-term in vitro culture system and method, including a chemical amplification medium for clear, mouse or human liver stem cells in vitro; differentiation and a definite chemical composition of culture medium for differentiation mouse or human hepatic stem cells into mature liver cells. The invention can from the liver of mice embryos or by human pluripotent stem cell differentiation to obtain liver progenitor cells selective amplification of hepatic stem cells, liver stem cells can be cultured more than 20 under the above conditions, and maintain stable liver stem cell molecular phenotype; the invention further cultured rat or human liver stem cells secretion of albumin and urea metabolism function of mature liver cells.

【技术实现步骤摘要】
本专利技术是申请日为2014年11月12日，申请号为：CN201410635815.7，专利技术名称为“一种肝干细胞的长期体外培养和定向分化体系和方法”的分案申请。
本专利技术涉及生物医药工程
，具体涉及一种肝干细胞的长期体外培养和定向分化体系和方法，包括一种化学成份明确的扩增培养基，用于小鼠或人肝干细胞的体外培养；以及一种化学成份明确的分化培养基，用于将小鼠或人肝干细胞诱导分化为成熟肝细胞。
技术介绍
我国每年因肝病死亡的患者超过30万，但是每年可供移植肝脏仅能满足5％肝病患者的需求。可供移植肝脏的匮乏严重限制了该治疗手段的临床应用。已有的临床前和临床研究表明，成熟肝细胞或肝干细胞移植后可在损伤肝脏中再植并重建肝脏，但是无论是成熟肝细胞或者肝干细胞同样存在来源匮乏的问题。将人多能干细胞(胚胎干细胞和诱导多潜能干细胞)体外诱导分化为可体外稳定培养的肝干细胞不仅可为肝病患者的细胞移植提供稳定的细胞来源，且避免了利用胎肝组织所涉及的伦理学问题，优势显而易见。但是目前多能干细胞的定向诱导大多都是通过多步骤的时序性的分化过程，最终获得有功能的、终末分化的细胞(WobusAM&BohelerKREmbryonicStemCells:ProspectsforDevelopmentalBiologyandCellTherapy.Physiol.Rev.2005；85(2):635-678。)目前，仍无法将分化体系稳定地维持在特定的中间发育阶段，比如组织干细胞阶段。同时，目前也无有效的将人多能干细胞诱导分化为可稳定扩增的肝干细胞的方法。因此，本领域尚缺乏有效手段扩增肝干细胞，尤其是无法在化学成分明确的培养条件下实现肝干细胞的如长期体外培养和定向分化。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种肝干细胞的长期体外培养和定向分化体系，该体系包括一种化学成份明确的扩增培养基，用于小鼠或人肝干细胞的体外培养；以及一种化学成份明确的分化培养基，用于将小鼠或人肝干细胞诱导分化为成熟肝细胞。本专利技术的另一目的在于提供一种肝干细胞的长期体外培养和定向分化的方法，该方法可将人多能干细胞诱导分化为肝干细胞，并且可以维持肝干细胞长期稳定扩增并保持定向分化为成熟肝细胞的能力。本专利技术的第一方面，是提供一种小鼠或人肝干细胞的长期体外培养体系，该体系是一种化学成份明确的用于培养小鼠或人肝干细胞的扩增培养基，所述的扩增培养基包括：液体基础培养基，0.1％-10％(体积百分含量)胰岛素-转铁蛋白-亚硒酸钠混合液，3nM-10μM的糖原合成激酶3β抑制剂，0.1μM-50μM的转化生长因子β受体抑制剂，0.1μM-50μM的溶血磷脂酸，0.1μM-50μM的1-磷酸鞘氨醇，0.1-100ng/mL的表皮生长因子，和0.1-1mg/mL的人重组白蛋白或者牛血清白蛋白。所述的液体基础培养基，选自MEM细胞培养基、DMEM细胞培养基、DMEM/F12细胞培养基、IMDM细胞培养基、199细胞培养基、F10细胞培养基、F12细胞培养基、1640细胞培养基中的一种或两种以上。优选的，所述的扩增培养基含有0.5μM-5μM的糖原合成激酶3β抑制剂；优选的，所述的扩增培养基含有1μM-10μM的转化生长因子β受体抑制剂；优选的，所述的扩增培养基含有1μM-10μM的溶血磷脂酸；优选的，所述的扩增培养基含有0.1μM-5μM的1-磷酸鞘氨醇；优选的，所述的扩增培养基含有1-50ng/mL的表皮生长因子。优选的，所述的扩增培养基还包括：0.1-5mM尼克酰胺和0.1-100μg/mL的维生素C。所述的糖原合成激酶3β抑制剂可以是CHIR99021或者其他小分子糖原合成激酶3β抑制剂；所述的转化生长因子β受体抑制剂可以是E-616452或者其他转化生长因子β受体抑制剂。本专利技术的第二方面，是提供一种小鼠或人肝干细胞的定向分化体系，该体系是一种化学成份明确的可以将肝干细胞诱导分化为成熟肝细胞的分化培养基，所述的分化培养基包括：液体基础培养基，0.1-100ng/mL肝细胞生长因子,0.1-100ng/mL抑瘤素M，10nM-10μM的地塞米松，10nM-10μM的γ-分泌酶抑制剂CompoundE，和0.1μM-50μM的转化生长因子β受体抑制剂E-616452。所述的液体基础培养基，选自MEM细胞培养基、DMEM细胞培养基、DMEM/F12细胞培养基、IMDM细胞培养基、199细胞培养基、F10细胞培养基、F12细胞培养基、1640细胞培养基中的一种或两种以上。优选的，所述的分化培养基含有5-50ng/mL肝细胞生长因子；优选的，所述的分化培养基含有5-50ng/mL抑瘤素M；优选的，所述的分化培养基含有50nM-5μM的地塞米松；优选的，所述的分化培养基含有100nM-5μM的γ-分泌酶抑制剂CompoundE；优选的，所述的分化培养基含有1μM-20μM的转化生长因子β受体抑制剂E-616452。本专利技术的第三方面，是提供一种小鼠或人肝干细胞的长期体外培养和定向分化的方法，该方法包括以下步骤：A、利用前述的扩增培养基，从肝母(Hepatoblasts)细胞中选择性扩增肝干细胞，并对肝干细胞进行体外培养和传代；B、利用前述的分化培养基，将步骤A获得的肝干细胞诱导分化为成熟肝细胞。步骤A中，所述的肝干细胞肝母细胞是从小鼠胚胎肝脏组织或者由人多能干细胞分化获得的。从小鼠胚胎肝脏组织获得肝母细胞干细胞，为本领域公知常识，可参见文献：WeissMC,Strick-MarchandH.Isolationandcharacterizationofmousehepaticstemcellsinvitro.SeminLiverDis2003；23:313-324.。由人多能干细胞分化获得肝母细胞干细胞，为本领域公知常识，可参见文献：TakayamaK,NagamotoY,MimuraN,TashiroK,SakuraiF,TachibanaM,HayakawaT,etal.Long-TermSelf-RenewalofHumanES/iPS-DerivedHepatoblast-likeCellsonHumanLaminin111-CoatedDishes.StemCellReports2013；1:322-335。本专利技术的方法，可以从小鼠胚胎肝脏组织或者由人多能干细胞分化获得肝母细胞中选择性扩增肝干细胞，将肝干细胞长期体外培养，并定向诱导分化为成熟肝细胞。本专利技术的第四方面，是提供根据前述的一种小鼠或人肝干细胞的长期体外培养和定向分化的方法制备得到的肝干细胞和成熟肝细胞。本专利技术的第五方面，是提供根据所述的肝干细胞和成熟肝细胞在制备肝脏疾病的治疗细胞、肝脏组织工程、肝脏疾病体外药物筛选中的应用。本专利技术的有益效果：使用本专利技术的化学成份明确的肝干细胞扩增培养基可以从小鼠胚胎肝脏组织或者由人多能干细胞分化获得肝母细胞中选择性扩增肝干细胞，肝干细胞可在此条件下培养超过20代，并维持稳定的肝干细胞分子表型；本专利技术的方法无需使用磁珠或者流式分选的复杂的、高成本的细胞纯化手段，所培养的肝干细胞纯度可以达到99％。使用本专利技术的化学成份明确的肝干细胞分化培养基可以将培养的小鼠或者人本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种小鼠或人肝干细胞的定向分化体系，其特征在于，该体系是一种化学成份明确的可以将肝干细胞诱导分化为成熟肝细胞的分化培养基，所述的分化培养基包括：液体基础培养基，0.1‑100ng/mL肝细胞生长因子,0.1‑100ng/mL抑瘤素M，10nM‑10μM的地塞米松，10nM‑10μM的γ‑分泌酶抑制剂Compound E，和0.1μM‑50μM的转化生长因子β受体抑制剂E‑616452；所述的液体基础培养基，选自MEM细胞培养基、DMEM细胞培养基、DMEM/F12细胞培养基、IMDM细胞培养基、199细胞培养基、F10细胞培养基、F12细胞培养基、1640细胞培养基中的一种或两种以上。

【技术特征摘要】
1.一种小鼠或人肝干细胞的定向分化体系，其特征在于，该体系是一种化学成份明确的可以将肝干细胞诱导分化为成熟肝细胞的分化培养基，所述的分化培养基包括：液体基础培养基，0.1-100ng/mL肝细胞生长因子,0.1-100ng/mL抑瘤素M，10nM-10μM的地塞米松，10nM-10μM的γ-分泌酶抑制剂CompoundE，和0.1μM-50μM的转化生长因子β受体抑制剂E-616452；所述的液体基础培养基，选自MEM细胞培养基、DMEM细胞培养基、DMEM/F12细胞培养基、IMDM细胞培养基、199细胞培养基、F10细胞培养基、F12细胞培养基、1640细胞培养基中的一种或两种以上。2.根据权利要求1所述的一种小鼠或人肝干细胞的定向分化体系，其特征在于，所述的分化培养基包括：5-50ng/mL肝细胞生长因子；5-50ng/mL抑瘤素M；50nM-5μM的地塞米松；100nM-5μM的γ-分泌酶抑制剂CompoundE；1μM-20μM的转化生长因子β受体抑制剂E-616452。3.一种小鼠或人肝干细胞的定向分化的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：利用如权利要求1或2所述的分化培养基，将肝干细胞诱导分化为成熟肝细胞。4.根据权利要求3所述的一种小鼠或人肝干细胞的定向分化的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李文林，吕林洁，张木子，孙平新，
申请(专利权)人：中国人民解放军第二军医大学，
类型：发明
国别省市：上海;31