一種體外分離培養(yǎng)人的表皮細(xì)胞的新方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種體外分離培養(yǎng)人的表皮細(xì)胞的新方法:取人的包括表皮和真皮的正常皮膚組織,進(jìn)行體外消化、分離,獲得人的表皮細(xì)胞;然后將表皮細(xì)胞進(jìn)行體外擴(kuò)增培養(yǎng)。本發(fā)明方法無需去除脂肪,無需將表皮和真皮進(jìn)行分離。本發(fā)明方法所取皮膚組織為所有人體正常皮膚組織包括帶毛發(fā)的頭皮、帶脂肪的組織等。該方法簡便、快速、不受時(shí)間限制,適合各種皮膚組織如帶毛發(fā)的頭皮、帶脂肪的組織等直接分離??山⑤^高活力的表皮細(xì)胞庫,以利臨床移植所需。
【專利說明】一種體外分罔培養(yǎng)人的表皮細(xì)胞的新方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種體外進(jìn)行人表皮細(xì)胞的分離、培養(yǎng)的新方法,屬于組織細(xì)胞學(xué)領(lǐng) 域。
【背景技術(shù)】
[0002] 表皮細(xì)胞是皮膚表層的上皮細(xì)胞,主要由角朊細(xì)胞、樹枝狀細(xì)胞及麥克爾細(xì)胞組 成,其在創(chuàng)傷愈合中起至關(guān)重要的作用,尤其是嚴(yán)重?zé)齻∪吮砥ぜ?xì)胞的匱乏與其病程長 短、并發(fā)癥的發(fā)生、后期瘢痕的形成均有密切關(guān)系,因此應(yīng)用組織工程技術(shù)在體外進(jìn)行表皮 細(xì)胞的分離、培養(yǎng)與保存,直接或與其他材料共同組成復(fù)合皮膚應(yīng)用于臨床始終都是燒傷 工作者的一個(gè)研究熱點(diǎn)。
[0003] 表皮細(xì)胞的培養(yǎng)繁殖始于1975年Rheinwald發(fā)表的有關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道,后又經(jīng)過一些 學(xué)者探索,目前有多種方法如Tr法、Tr-C法、Dispase法、Lp分離法等。表皮細(xì)胞分離過程 中常見的問題如:需特殊底物、特殊培養(yǎng)基、易與成纖維細(xì)胞混雜生長而難以長期生存、細(xì) 胞數(shù)量少、活力低、不易貼附等一直是研究者們力求改進(jìn)和克服的。另外,以目前的技術(shù)水 平,并非所有部位的皮膚組織都能成功分離出表皮細(xì)胞,對于有毛發(fā)的皮膚組織如頭皮組 織,目前還沒有成功的案例。
[0004] 表皮細(xì)胞的培養(yǎng)方法有滋養(yǎng)層培養(yǎng)法、無滋養(yǎng)層無血清培養(yǎng)法以及氣液界面培養(yǎng) 法。其中滋養(yǎng)層培養(yǎng)法是最常用的表皮細(xì)胞培養(yǎng)法,它常采取鼠胚胎瘤的纖維母細(xì)胞株3T3 細(xì)胞經(jīng)Q60照射或絲裂霉素 C處理喪失活力后作為表皮細(xì)胞的底物,可促進(jìn)表皮細(xì)胞貼附 及生長,同時(shí)可接觸性抑制人體成纖維細(xì)胞在培養(yǎng)中的增殖。但由于3T3細(xì)胞可能產(chǎn)生和 表達(dá)對人體不利的代謝產(chǎn)物和抗原,而且培養(yǎng)液中的胎牛血清蛋白可同培養(yǎng)的表皮細(xì)胞膜 結(jié)合,易導(dǎo)致植皮后的排斥反應(yīng),且含血清的培養(yǎng)基易腐敗,影響細(xì)胞增殖和形態(tài)的觀察, 此外此法需同時(shí)兩種培養(yǎng)液,培養(yǎng)液需添加10余種附加成分,個(gè)別成分如霍亂毒素、硒離 子、表皮生長因子等價(jià)格昂貴且難予購買;3T3細(xì)胞滅活程度難以掌握、操作復(fù)雜等均不利 于推廣應(yīng)用,目前僅使用做原代培養(yǎng)或被淘汰;氣液界面培養(yǎng)法是一種較新的表皮細(xì)胞培 養(yǎng)方法,它是應(yīng)用異體表皮或類似于真皮樣物質(zhì)以增加表皮基底層細(xì)胞與培養(yǎng)液的接觸, 并讓淺表部大多數(shù)細(xì)胞暴露于空氣中,任培養(yǎng)的角質(zhì)細(xì)胞在這種人工創(chuàng)造的生理?xiàng)l件下得 以完全分化。它可以培養(yǎng)出類似正常皮膚結(jié)構(gòu)的表皮細(xì)胞,角化程度高,但操作過程相對復(fù) 雜,需真皮類似物HSE等,培養(yǎng)過程不易觀察,培養(yǎng)周期長,不利于大量培養(yǎng)。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005] 針對現(xiàn)有技術(shù)的不足,本發(fā)明提供一種體外分離培養(yǎng)人的表皮細(xì)胞的新方法,該 方法簡便、快速、不受時(shí)間限制,適合各種皮膚組織如帶毛發(fā)的頭皮、帶脂肪的組織等直接 分離??山⑤^高活力的表皮細(xì)胞庫,以利臨床移植所需。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明米用的技術(shù)方案是:一種體外分離培養(yǎng)人的表皮細(xì)胞的 新方法,取人的包括表皮和真皮的正常皮膚組織,進(jìn)行體外消化、分離,獲得人的表皮細(xì)胞; 然后將表皮細(xì)胞進(jìn)行體外擴(kuò)增培養(yǎng)。本發(fā)明方法無需去除脂肪,無需將表皮和真皮進(jìn)行分 離。本發(fā)明方法所取皮膚組織為所有人體正常皮膚組織包括帶毛發(fā)的頭皮、帶脂肪的組織 等。
[0007] 具體步驟如下:
[0008] (1)采集人的正常皮膚組織樣本(包括表皮和真皮),約〇.5-5cm2,放入準(zhǔn)備好的 F12培養(yǎng)基(Gibco31765)中,冷藏保存。
[0009] (2)組織稱重。
[0010] (3)組織用70 %酒精潤洗一下,然后放入含200U/ml青鏈霉素的PBS里浸泡5分 鐘,PBS用量以淹沒過組織為準(zhǔn),然后換新的含青鏈霉素的PBS溶液再次浸泡5分鐘以達(dá)到 滅菌消毒的目的。
[0011] (4)將組織完全切碎成勻漿。
[0012] (5)切碎后,每lg組織加入含有20ml消化液(含2. 5mg/ml膠原酶和2. 5mg/ml分 散酶的PBS)的離心管中,混勻。37°C水浴震蕩消化90-120min,然后加入終濃度為0. 05%的 胰蛋白酶繼續(xù)消化30min,最后再加100ull0mg/ml的脫氧核糖核酸酶(DNase)消化5min。
[0013] (6)組織消化好后加相同體積的含有10 % FBS的DMEM中和消化液,反復(fù)吸打 50-100 次。
[0014] (7)組織懸液用過濾器過濾,過濾后的液體lOOOrpm離心5min,棄上清。
[0015] (8)細(xì)胞沉淀用DMEM洗一次,然后離心棄上清。
[0016] (9)細(xì)胞沉淀用表皮細(xì)胞培養(yǎng)基重懸,鋪在coating matrix (Gibco)預(yù)處理過的 培養(yǎng)瓶或皿里面37°C、5% C02培養(yǎng)。
[0017] 本發(fā)明方法中表皮細(xì)胞可用任何可供細(xì)胞自然生長的培養(yǎng)基培養(yǎng),包括MEM、 DMEM、RPMI、F-12、CNT07培養(yǎng)基等,培養(yǎng)基中根據(jù)需要添加不同生長因子如表皮細(xì)胞生長因 子EGF、表皮細(xì)胞生長因子B27和血小板(PC-1)補(bǔ)充液等,這些生長因子對調(diào)節(jié)細(xì)胞生長、 增殖和分化起著重要作用。另外,為了更好的維持表皮細(xì)胞的多功能性,在表皮細(xì)胞的培養(yǎng) 基中可加入2-10 μ Μ蛋白激酶抑制劑。表皮細(xì)胞培養(yǎng)環(huán)境應(yīng)接近人體生理環(huán)境,培養(yǎng)基PH 值為6-8,優(yōu)選7. 4 ;細(xì)胞的培養(yǎng)溫度為30°C -40°C,優(yōu)選為35°C -37°C。培養(yǎng)3天以上,即 可獲得大量表皮細(xì)胞。
[0018] 本發(fā)明所用的分離方法適合所有的人正常皮膚組織包括帶毛發(fā)的頭皮、帶脂肪的 組織的直接分離,無需去除脂肪,無需將組織的真皮和表皮分離,將胰蛋白酶的消化時(shí)間縮 短至30分鐘,并且在胰蛋白酶消化之前用分散酶進(jìn)行了預(yù)消化,既降低了胰蛋白酶對細(xì)胞 的損傷程度,又可獲得高數(shù)量、高活力、高克隆形成效率的細(xì)胞,培養(yǎng)過程中加入了蛋白激 酶抑制劑,可以有效抑制成纖維細(xì)胞的污染,操作過程簡便易于掌握,用時(shí)短,細(xì)胞狀態(tài)好、 易于貼壁。
[0019] 本發(fā)明的有益效果如下:
[0020] 1、本發(fā)明方法適合所有的人正常皮膚組織包括帶毛發(fā)的頭皮、帶脂肪的組織的直 接分離,無需去除脂肪。填補(bǔ)了利用有毛發(fā)的皮膚組織如頭皮組織成功分離出表皮細(xì)胞這 一技術(shù)空白。
[0021] 2、本發(fā)明方法無需滋養(yǎng)層,近似于生理狀態(tài)的細(xì)胞培養(yǎng)條件,表皮細(xì)胞可直接附 著于培養(yǎng)皿底面發(fā)生增殖,操作方便,成片時(shí)間早,消除了異種蛋白的影響,較適于表皮細(xì) 胞的大量培養(yǎng)。
[0022] 3、本發(fā)明方法無需將組織的表皮和真皮分離開,簡單,快速,分離的人表皮細(xì)胞數(shù) 量多,生長良好,連接成片,無成纖維細(xì)胞污染,培養(yǎng)過程中不需要加飼養(yǎng)層細(xì)胞,避免了其 他細(xì)胞的污染,且在此培養(yǎng)條件下,細(xì)胞保持了較為旺盛的增值力,有利于進(jìn)行下一步實(shí) 驗(yàn)。
[0023] 4、本發(fā)明技術(shù)可以用于制作人造皮膚,也可以作為種子細(xì)胞種植于支架材料上, 并最終構(gòu)建成在結(jié)構(gòu)和功能上與正常皮膚類似的人工皮膚,也可以進(jìn)行自體細(xì)胞移植,用 于解決深度燒傷創(chuàng)面皮膚修復(fù)中自體皮膚來源有限的問題。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0024] 圖1為用本發(fā)明方法分離的人表皮細(xì)胞。
【具體實(shí)施方式】
[0025] 結(jié)合以下實(shí)例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明:
[0026] 在以下的實(shí)例1中,我們成功地用成人胸部皮膚分離并擴(kuò)大培養(yǎng)出了人表皮細(xì) 胞。我們?nèi)×?〇. 3g的組織(約0. 5cm2),經(jīng)過2周的培養(yǎng),表皮細(xì)胞數(shù)量超過3000萬,細(xì)胞 生長狀態(tài)良好,無其他細(xì)胞污染,且細(xì)胞經(jīng)過凍存復(fù)蘇后仍保持良好的增殖能力和生長狀 態(tài)。實(shí)例2中我們用該發(fā)明方法成功地從帶毛發(fā)的人皮膚組織中分離出了表皮細(xì)胞。實(shí)例 3和4舉例說明了用本發(fā)明方法分離的人的表皮細(xì)胞的應(yīng)用情況。
[0027] 實(shí)例1 :用成人胸部皮膚成功分離并擴(kuò)大培養(yǎng)出人表皮細(xì)胞
[0028] (1)材料和方法
[0029] 組織:醫(yī)院手術(shù)廢棄的成人正常胸部皮膚(包括真皮和表皮),約0. 5cm2。
[0030] 細(xì)胞培養(yǎng)基:CNT07
[0031] (2)細(xì)胞分離及培養(yǎng):
[0032] a)組織在F12培養(yǎng)液中冷藏運(yùn)到實(shí)驗(yàn)室,稱重。用70%酒精潤洗一下,然后放入 含200U/ml青鏈霉素的PBS里浸泡5分鐘2次。
[0033] b)用手術(shù)刀將組織完全切碎,時(shí)刻觀察組織情況,如果太干,補(bǔ)加 PBS。每lg組織 加入含有20ml消化液(含2. 5mg/ml膠原酶和2. 5mg/ml分散酶的PBS)的離心管中,混勻, 37°C水浴震蕩消化90-120min,然后加入終濃度為0. 05%的胰蛋白酶繼續(xù)消化30min,最后 再加100ull0mg/ml的脫氧核糖核酸酶(DNase)消化5分鐘,消化過程中每隔10-15min搖 晃一下管子將組織團(tuán)塊搖散。
[0034] c)酶切過程中提前用coating matrix (Gibco)孵育細(xì)胞培養(yǎng)瓶,室溫孵育10分鐘 即可。
[0035] d)組織消化好后加相同體積的含有10 % FBS的DMEM中和消化液,反復(fù)吸打 50-100 次。
[0036] e)用過濾器過濾,過濾后的液體lOOOrpm離心5min,棄上清。并用DMEM清洗管子 和過濾器。
[0037] f) lOOOrpm 離心 5min,棄上清。
[0038] g)細(xì)胞沉淀用DMEM洗一次,然后離心棄上清。
[0039] h)沉淀用含有l(wèi)OuM蛋白激酶抑制劑的表皮細(xì)胞培養(yǎng)基CNT07重懸,培養(yǎng)基PH值 為7. 4。鋪在步驟c預(yù)處理過的培養(yǎng)瓶里面,37°C、5% C02培養(yǎng)。
[0040] (3)結(jié)果:細(xì)胞分離出時(shí)數(shù)量較多,有聚團(tuán),第2天開始逐漸貼壁,顯微鏡下可觀察 到許多表皮細(xì)胞克隆,這些克隆逐漸連接成片,呈典型的"鋪路石"狀,如附圖1所示。細(xì)胞 基本無成纖維細(xì)胞污染。傳代和凍存后仍能保持良好的狀態(tài)和增殖能力。
[0041] 實(shí)例2 :用人頭部皮膚組織,成功分離并擴(kuò)大培養(yǎng)出人頭部皮膚表皮細(xì)胞
[0042] (1)材料和方法
[0043] 組織:醫(yī)院手術(shù)廢棄的胚胎正常頭部皮膚(包括真皮和表皮),約1cm2。
[0044] 細(xì)胞培養(yǎng)基:CNT07
[0045] (2)細(xì)胞分離及培養(yǎng):方法與實(shí)例1相同。
[0046] (3)結(jié)果:分離到的細(xì)胞克隆較多,易于貼壁,在培養(yǎng)瓶中能較快連接成片,細(xì)胞 呈"鋪路石"狀,細(xì)胞較純,傳代和凍存后仍能保持良好的狀態(tài)和增殖能力。
[0047] 實(shí)例3 :用本發(fā)明方法分離的人的表皮細(xì)胞應(yīng)用于制作人造皮膚
[0048] (1)材料:BD膠原蛋白
[0049] (2)細(xì)胞:人的真皮細(xì)胞和實(shí)例1中獲得的人表皮細(xì)胞
[0050] (3)方法:
[0051] a)在冰上準(zhǔn)備不含細(xì)胞的膠原蛋白層,并鋪到6孔細(xì)胞培養(yǎng)板嵌套孔內(nèi),室溫靜 置20分鐘使其凝膠。
[0052] b)將培養(yǎng)的真皮細(xì)胞消化下來,與膠混合基質(zhì)混勻,鋪到非細(xì)胞膠原層上培養(yǎng)30 分鐘。
[0053] c)加入真皮細(xì)胞培養(yǎng)液培養(yǎng)3天。
[0054] d)去真皮細(xì)胞培養(yǎng)液,將分離培養(yǎng)的人的表皮細(xì)胞消化下來鋪在膠原蛋白膠中 心,室溫靜置15分鐘使細(xì)胞貼壁,然后培養(yǎng)箱中培養(yǎng)30-60分鐘。
[0055] e)加入DMEM :F12 (3:1)培養(yǎng)基培養(yǎng)3天。
[0056] f)棄去培養(yǎng)基,于氣液界面再培養(yǎng)4天。
[0057] h)用手術(shù)刀將人造皮膚切下,進(jìn)行組織學(xué)分析。
[0058] (4)結(jié)果:通過組織學(xué)分析,可以看到,表皮細(xì)胞會在膠質(zhì)的最上面形成一層,形 態(tài)和生化結(jié)構(gòu)與人體內(nèi)正常表皮層相似。表皮層下面為真皮細(xì)胞層。
[0059] 實(shí)例4 :用本發(fā)明方法分離的人的表皮細(xì)胞移植到小鼠身上實(shí)現(xiàn)人皮膚無疤痕再 生
[0060] (1)動(dòng)物:免疫缺陷的裸鼠
[0061] (2)細(xì)胞:取自人頭部皮膚組織的真皮細(xì)胞和實(shí)例2中分離獲得的表皮細(xì)胞
[0062] (3)方法:從有免疫缺陷的裸鼠背上切取全層皮膚形成開放的傷口,將附有人的 表皮和真皮細(xì)胞的硅膠膜覆蓋于鼠的傷口上,細(xì)胞面與傷口直接接觸,硅膠膜覆蓋在上面。 每只裸鼠身上可做1到2個(gè)移植,并將硅膠膜與裸鼠皮膚縫合,將涂有藥膏的消毒紗布置于 傷口上,并用消毒繃帶包裹裸鼠。移植后的裸鼠每周觀察并拍照記錄,可觀察12周到一年。
[0063] (4)結(jié)果:移植4周后,移植處的創(chuàng)面已完全愈合,并形成有色素的新皮膚,沒有疤 痕形成,說明可以用于無疤痕的創(chuàng)傷愈合。到第12周,皮膚表面產(chǎn)生肉眼清晰可辨的帶有 色素的毛發(fā)。因?yàn)槊庖呷毕莸穆闶鬀]有黑色素細(xì)胞不會形成含色素的皮膚和毛發(fā),說明新 生的皮膚和毛發(fā)是來自移植的培養(yǎng)的細(xì)胞。長出來的毛發(fā)可以持續(xù)增長,6個(gè)月可以達(dá)到 3cm長。6個(gè)月組織切片染色(蘇木紫-伊紅染色方法)分析顯示:再生皮膚的結(jié)構(gòu)和成人 頭皮的皮膚結(jié)構(gòu)非常相似,含有表皮層,真皮層和皮下組織層,再生的毛發(fā)其成熟毛干連接 至皮脂腺和真皮乳突,可循環(huán)生長。
[〇〇64] 通過以上實(shí)施例結(jié)果可以看出用本發(fā)明的分離培養(yǎng)和擴(kuò)增技術(shù),可以有效地從所 有的人正常皮膚組織中分離出人的表皮細(xì)胞,方法簡單,用時(shí)短,無需將組織的真皮和表皮 分開,獲得的細(xì)胞數(shù)量多,狀態(tài)好,種類純。該技術(shù)為下一步進(jìn)行組織工程學(xué)方面的研究提 供了必要的前提條件并打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ),也是燒傷整形臨床實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)研究不可缺少的 重大組成部分,在此基礎(chǔ)上,人工皮膚的研究成為可能,大面積燒傷病人無排斥的自體細(xì)胞 種植早期永久性覆蓋創(chuàng)面成為可能,燒傷及整形病人的手術(shù)治療由"拆東墻補(bǔ)西墻"的單一 模式轉(zhuǎn)變?yōu)閬碓簇S富的異體或自體皮膚封閉修補(bǔ)術(shù)等多種模式成為可能,因此它有著廣闊 的應(yīng)用前景。
【權(quán)利要求】
1. 一種體外分離培養(yǎng)人的表皮細(xì)胞的新方法,其特征在于,取人的包括表皮和真皮的 正常皮膚組織,進(jìn)行體外消化、分離,獲得人的表皮細(xì)胞;然后將表皮細(xì)胞進(jìn)行體外擴(kuò)增培 養(yǎng);所述方法無需去除脂肪,無需將表皮和真皮進(jìn)行分離。
2. 如權(quán)利要求1所述的體外分離培養(yǎng)人的表皮細(xì)胞的新方法,其特征在于,具體步驟 如下: (1) 采集人的包括表皮和真皮的正常皮膚組織樣本約〇. 5-5cm2,放入準(zhǔn)備好的F12培 養(yǎng)基中,冷減保存; (2) 組織稱重; (3) 組織用70 %酒精潤洗一下,然后放入含200U/ml青鏈霉素的PBS里浸泡5分鐘, PBS用量以淹沒過組織為準(zhǔn),然后換新的含青鏈霉素的PBS溶液再次浸泡5分鐘; (4) 將組織完全切碎成勻漿; (5) 切碎后,每lg組織加入含有20ml消化液的離心管中,混勻;37°C水浴震蕩消化 90-120min ;然后加入終濃度為0. 05%的胰蛋白酶繼續(xù)消化30min,最后再加100ull0mg/ml 的脫氧核糖核酸酶消化5min ; (6) 組織消化好后加相同體積的含有10% FBS的DMEM中和消化液,反復(fù)吸打50-100 次; (7) 組織懸液用過濾器過濾,過濾后的液體lOOOrpm離心5min,棄上清; (8) 細(xì)胞沉淀用DMEM洗一次,然后離心棄上清; (9) 細(xì)胞沉淀用表皮細(xì)胞培養(yǎng)基重懸,鋪在coating matrix預(yù)處理過的培養(yǎng)瓶或皿里 面 37°C、5% C02 培養(yǎng)。
3. 如權(quán)利要求2所述的體外分離培養(yǎng)人的表皮細(xì)胞的新方法,其特征在于,所述步驟 (5)的消化液為含2. 5mg/ml膠原酶和2. 5mg/ml分散酶的PBS溶液。
4. 如權(quán)利要求2所述的體外分離培養(yǎng)人的表皮細(xì)胞的新方法,其特征在于,所述表皮 細(xì)胞培養(yǎng)基,可以是MEM、DMEM、RPMI、F-12、CNT07培養(yǎng)基中的任意一種。
5. 如權(quán)利要求2或4所述的體外分離培養(yǎng)人的表皮細(xì)胞的新方法,其特征在于,所述表 皮細(xì)胞培養(yǎng)基中可以添加不同生長因子,包括表皮細(xì)胞生長因子EGF,表皮細(xì)胞生長因子 B27、血小板補(bǔ)充液。
6. 如權(quán)利要求2或4所述的體外分離培養(yǎng)人的表皮細(xì)胞的新方法,其特征在于,所述培 養(yǎng)基中加入2-10 μ Μ蛋白激酶抑制劑。
7. 如權(quán)利要求2所述的體外分離培養(yǎng)人的表皮細(xì)胞的新方法,其特征在于,所述表皮 細(xì)胞培養(yǎng)的培養(yǎng)基ΡΗ值為6-8 ;細(xì)胞的培養(yǎng)溫度為30°C -40°C。
8. 如權(quán)利要求1或2所述的體外分離培養(yǎng)人的表皮細(xì)胞的新方法,其特征在于,所述方 法在制作人造皮膚上的用途。
9. 如權(quán)利要求1或2所述的體外分離培養(yǎng)人的表皮細(xì)胞的新方法,其特征在于,所述方 法在構(gòu)建結(jié)構(gòu)和功能上與正常皮膚類似的人工皮膚上的用途。
10. 如權(quán)利要求1或2所述的體外分離培養(yǎng)人的表皮細(xì)胞的新方法,其特征在于,所述 方法在自體細(xì)胞移植中的用途。
【文檔編號】C12N5/071GK104087551SQ201410342022
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年7月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月17日
【發(fā)明者】吳訓(xùn)偉, 刑志青 申請人:濟(jì)南磐升生物技術(shù)有限公司