本文關(guān)鍵詞：人間充質(zhì)干細胞物理生物學標記的開發(fā)及應(yīng)用

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【摘要】：人間充質(zhì)干細胞具有分化及自我增殖的能力,已成為當今生物學研究的熱點。對干細胞分化過程的研究不僅可以幫助我們了解人體各組織器官發(fā)育形成過程,更可為今后發(fā)展再生醫(yī)學以及多種疾病治療提供有效方案。然而至今,我們對干細胞分化過程中命運決定,干細胞干性獲得及維持等重要事件依然知之甚少。其中一個重要因素是分析干細胞發(fā)育過程的手段相對較少,造成鑒定干細胞分化過程的標記較為單一。因此,除了發(fā)展以基因表達產(chǎn)物為主的生化鑒定手段以外,開發(fā)新的物理生物學標記有助于我們得到干細胞發(fā)育過程中常規(guī)生化手段難以得到的信息,為我們鑒定干細胞分化狀態(tài)及深入了解干細胞分化機理提供幫助。我們利用基于同步輻射光源的紅外技術(shù)和基于PF-QNM模式原子力顯微鏡對處于分化早期的干細胞進行了分析,并建立了表征干細胞紅外表型和表征干細胞力學表型的方法。在建立新物理生物學標記過程中,我們利用基于同步輻射紅外技術(shù)分析了人間充質(zhì)干細胞向脂肪細胞分化全過程的紅外光譜特征,并重點對分化前期的干細胞紅外光譜進行分析,開發(fā)了利用PCA-LDA載荷曲線動態(tài)追蹤的干細胞分化早期生物大分子變化的方法。并發(fā)現(xiàn)在干細胞分化過程中由脂類組成的細胞組分如細胞質(zhì)膜等也積極響應(yīng)了誘導刺激而發(fā)生變化,為我們分析干細胞命運決定提供新思路。同時,我們利用基于PF-QNM模式原子力顯微鏡對臍帶來源間充質(zhì)干細胞進行分析,建立了基于納米力譜的方法表征了干細胞力學表型。我們可以通過分析納米力譜來區(qū)分細胞的異質(zhì)性。接著,我們使用新建立的生物學標記分析了細胞外環(huán)境中離子和界面幾何形貌對干細胞命運調(diào)控過程。我們利用已建立的標記分析了鋰離子調(diào)控干細胞分化潛能的過程。鋰離子早期作為治療躁郁癥的特效藥而被廣泛使用。而鋰離子對造血過程的調(diào)控提示我們鋰離子可以調(diào)控干細胞分化。然而其機理尚未完全清楚。我們的研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)氯化鋰對人間充質(zhì)干細胞分化調(diào)控具有劑量效應(yīng),并且在這個過程中干細胞的力學性質(zhì)也發(fā)生了變化。進一步分析發(fā)現(xiàn)我們開發(fā)的基于納米力譜的力學表型可以有效鑒定出干細胞早期分化狀態(tài)的微小變化。而利用基于同步輻射紅外分析技術(shù)分析不同濃度氯化鋰處理的干細胞紅外表型發(fā)現(xiàn),氯化鋰對干細胞脂類有顯著調(diào)控作用。我們還分析了干細胞對襯底表面幾何形貌響應(yīng)過程。已有研究表明,細胞外基質(zhì)中物理信號可以調(diào)節(jié)干細胞行為,誘導干細胞分化。而其中干細胞應(yīng)答機制尚未闡述清楚。在本工作中,我們在硅襯底表面加工了矩形排列的納米孔狀結(jié)構(gòu),研究納米孔結(jié)構(gòu)對干細胞及干細胞質(zhì)膜的影響。實驗結(jié)果表明,孔狀納米可以調(diào)控干細胞命運。在調(diào)控過程中,質(zhì)膜可以響應(yīng)襯底納米結(jié)構(gòu)刺激,并且這種響應(yīng)對干細胞識別襯底物理刺激至關(guān)重要。
【學位授予單位】：中國科學院研究生院(上海應(yīng)用物理研究所)
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：Q27

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本文編號：1275845