人胚胎干细胞定向诱导分化为红细胞及其生物学特性的研究

作者：杨舟; 徐蕾; 曲洺逸; 张博文; 李慧琳; 范增; 何丽娟; 岳文; 谢小燕^*; 裴雪涛^*

来源：军事医学, 2021, 45(05): 321-329.

• 人胚胎干细胞
• 红细胞
• 血红蛋白类
• 珠蛋白类
• 体外诱导
• 色谱法,高压液相

目的探讨人胚胎干细胞(hESC)体外诱导制备成熟红细胞的潜能。方法通过三阶段方案诱导hESC向红细胞分化,并通过流式细胞术检测造血干/祖细胞及红细胞表面标志物的变化,通过细胞染色和形态学分析判断红细胞的成熟程度;用实时定量PCR(qRT-PCR)分析不同时间点关键调控基因和珠蛋白链的表达,并以高效液相色谱法(HPLC)检测诱导所得红细胞(cRBC)不同珠蛋白链的表达量;应用血氧分析仪对诱导所得红细胞的血红蛋白(cRBC-Hb)进行功能分析。结果定向诱导可获得CD235/CD71双阳性>80%的红细胞,细胞具有红系细胞形态和携氧能力,但hESC诱导获得的cRBC中β类珠蛋白的表达以γ-珠蛋白为主,cRBC-Hb氧饱和度为50%时的氧分压(P50)也低于成人Hb标准品检测值。实时定量PCR检测发现,伴随诱导过程胚胎干细胞干性基因表达迅速下调,与造血干细胞自我更新、增殖、分化相关基因SCF、HOXB4、Notch-1、Runx1、WNT5、PU.1和SCL,以及红系定向分化调控基因EPOR、EKLF、GATA1和MYB阶段性开启表达,但调控成人型β-珠蛋白表达的EKLF和BCL11A在诱导结束阶段处于较低的表达水平。结论 hESC在体外能向红系诱导分化,关键调控基因程序化地表达,hESC具有体外制备功能红细胞的潜能,但现有的诱导体系获得的cRBC类似于胎儿红细胞。