【摘要】：在世界范圍內(nèi),不孕不育疾病的患病率大概是15%,其中由于子宮因素導(dǎo)致的不孕癥占女性總?cè)丝诘?%-5%。目前,治療由子宮因素導(dǎo)致不孕癥的方法主要有代孕及子宮移植,其中子宮移植是被人們主要接受的治療子宮性不孕癥的方法。然而,目前子宮的器官來源主要是遺體及活體捐獻(xiàn),有限的器官來源及倫理問題限制了這一技術(shù)的廣泛應(yīng)用。隨著再生醫(yī)學(xué)的發(fā)展,結(jié)合組織材料學(xué)和生物工程學(xué)制造的人工子宮,作為可替代的胚胎孵化器,為子宮受損導(dǎo)致的不孕癥患者帶來了新的希望。人工子宮需要完整的結(jié)構(gòu)和充足的細(xì)胞來源,以實(shí)現(xiàn)子宮的結(jié)構(gòu)和生理功能的重建,但目前目的細(xì)胞來源不足極大地阻礙了生物人工子宮的臨床應(yīng)用。迄今為止,體細(xì)胞重編程和轉(zhuǎn)分化技術(shù)已經(jīng)有了快速的發(fā)展。通過病毒介導(dǎo)轉(zhuǎn)錄因子或者小分子化合物等方法都可以穩(wěn)定的將成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂卸嗄苄曰蛱囟üδ艿募?xì)胞(神經(jīng)元、肝細(xì)胞、心肌細(xì)胞等),為再生醫(yī)學(xué)提供了潛在的細(xì)胞來源。其中病毒等介導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄因子重編程方法在遺傳學(xué)上存在風(fēng)險(xiǎn),且多能性細(xì)胞的無限擴(kuò)增能力所致的潛在致瘤風(fēng)險(xiǎn)也極大地限制了其在臨床上的應(yīng)用。而轉(zhuǎn)分化方法具有目的細(xì)胞功能明確,避免了體細(xì)胞轉(zhuǎn)變?yōu)槎嗄苄约?xì)胞的過程,從而減少了致瘤性的風(fēng)險(xiǎn)等優(yōu)勢(shì)。與病毒介導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄因子重編程方法相比,小分子化學(xué)誘導(dǎo)的方法具有明確的結(jié)構(gòu)和功能、操作簡(jiǎn)單、易于調(diào)控、遺傳學(xué)危害風(fēng)險(xiǎn)較小且易于標(biāo)準(zhǔn)化等優(yōu)勢(shì),使得小分子轉(zhuǎn)分化而來的功能細(xì)胞在再生醫(yī)學(xué)的臨床應(yīng)用中脫穎而出。目前常用的小分子化合物有表觀遺傳調(diào)節(jié)劑、信號(hào)通路調(diào)節(jié)劑、代謝調(diào)節(jié)劑和核受體激活劑和抑制劑等種類。在本研究中,我們利用小分子化合物誘導(dǎo)的方法,使用小鼠胚胎成纖維細(xì)胞作為起始細(xì)胞并對(duì)其進(jìn)行轉(zhuǎn)分化誘導(dǎo)。誘導(dǎo)的培養(yǎng)體系中選擇能夠激活低氧誘導(dǎo)因子的脯氨酸羥化酶抑制劑,抑制成纖維細(xì)胞命運(yùn)的AlK抑制劑和能夠激活WNT,促進(jìn)細(xì)胞增殖的GSK抑制劑,將成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)分化為子宮腺上皮細(xì)胞(Chemical-induced glandular epithelial cells,ciGE)。同時(shí)我們還使用Fsp1-Cre/ROSA26~(mTmG)的轉(zhuǎn)基因小鼠中分離出胚胎成纖維細(xì)胞,用來追蹤成纖維細(xì)胞的命運(yùn)變化。這些化學(xué)誘導(dǎo)得到的ciGE細(xì)胞能夠形成上皮樣克隆,并表達(dá)上皮特異性蛋白,在擴(kuò)增培養(yǎng)基中能持續(xù)擴(kuò)增超過20代,并維持穩(wěn)定的核型,并且在免疫缺陷鼠皮下接種實(shí)驗(yàn)證明不具有成瘤性。通過生物信息學(xué)的比較分析,ciGE細(xì)胞與原代子宮腺上皮具有類似的基因表達(dá)模式。此外,我們還發(fā)現(xiàn)ciGE細(xì)胞中功能相關(guān)基因,包括雌激素和孕酮響應(yīng)基因,以及胚胎著床相關(guān)基因,如Lif,Foxa2,Calca等均有明顯上調(diào)。更重要的是,這些化學(xué)誘導(dǎo)ciGE細(xì)胞在體外培養(yǎng)的過程中能夠自發(fā)的形成具有管腔結(jié)果的類腺體,同時(shí)ciGE細(xì)胞可以響應(yīng)卵巢激素如雌激素及孕酮的刺激。將ciGE細(xì)胞和胚胎共培養(yǎng)時(shí),ciGE細(xì)胞表現(xiàn)出比MEF細(xì)胞更好的細(xì)胞連接方式,使胚胎具有更好的延展性和侵入性。本研究為胚胎植入和子宮結(jié)構(gòu)或功能喪失提供了一個(gè)體外研究模型,為子宮因素不孕癥的治療、子宮再生和人工子宮的構(gòu)建提供了新的思路。該小分子化合物誘導(dǎo)組合具有細(xì)胞通透性好、操作方便、無免疫原性、易于標(biāo)準(zhǔn)化等優(yōu)點(diǎn)。這些優(yōu)點(diǎn)使其成為再生醫(yī)學(xué)發(fā)展中一個(gè)具有競(jìng)爭(zhēng)力的治療策略,可以應(yīng)用于子宮相關(guān)疾病,如子宮粘連、子宮結(jié)構(gòu)異常等子宮因素導(dǎo)致的不孕癥的臨床治療。盡管化學(xué)誘導(dǎo)轉(zhuǎn)分化的分子機(jī)制有待于進(jìn)一步研究,但我們的研究提供了一個(gè)線索:在體內(nèi)通過小分子化學(xué)混合物的誘導(dǎo),將受損或老化子宮的原位成纖維細(xì)胞誘導(dǎo)成為目的功能細(xì)胞,實(shí)現(xiàn)原位再生及受損功能恢復(fù),為生物工程在再生醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用提供助力。
【學(xué)位授予單位】：東北農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：R318

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3 曾致

本文編號(hào)：2791108