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角膜缘干细胞的量子点标记及体外移植示踪

体外培养的人角膜缘上皮细胞(Human Limbal Epithelial Cells, HLEC)在治疗角膜缘干细胞缺陷性疾病方面显示良好的应用前景。但是,对于其移植后的存活状态、行为方式以及长期效应等尚不明确。伦敦大学眼科研究所及莫菲尔眼科医院Alex J. Shortt课题组,应用量子点技术作为HLEC体外移植的示踪工具,并对其行为和有效性进行了评价。

Nuria Genicio等体外分离培养HLEC细胞,以偶联穿膜肽的量子点标记细胞,通过细胞活力分析实验确定,量子点标记没有产生细胞毒性;克隆形成实验显示,量子点标记对于细胞增殖没有明显影响;对于干细胞及其分化标记物CK3、p63以及ABCG2等的表达分析显示,量子点标记不影响HLEC的分化。接下来,利用器官培养模型形成去细胞的角巩膜缘,然后将体外培养并标记量子点的HLEC细胞培养层移植入角巩膜缘(图1),在之后的示踪观察中,虽然细胞增殖导致量子点荧光信号逐渐减少,但是仍足以示踪多次传代的细胞,应用激光共聚焦显微镜可持续观察至少2周(图2)。上述实验对于临床干细胞治疗提供了基础实验数据,同时尚需应用在体模型进行深入分析与评价。


图1 以量子点(红色)标记HLEC细胞培养层并移植入器官培养模型。

(A)标记量子点(红色)的HLEC细胞培养层于荧光显微镜下成像;(B)通过蛋白酶消化,量子点标记的HLEC细胞培养层从培养基底脱落;(C)器官培养室中去细胞的人角巩膜缘;(D)HLEC细胞培养层移植后7天,与角巩膜缘重构的激光共聚焦图片。



图2 量子点标记(红色)的HLEC细胞培养层移植入去细胞的角巩膜缘及其示踪。

①    A列及D列提示相邻的图像采集部位;

②    B列及C列显示移植后7天及14天,角膜表面呈现量子点标记的HLEC细胞;

③    E列及F列显示移植后7天及14天,角巩膜缘表面呈现量子点标记的HLEC细胞;

④    移植后7天,完整的上皮层覆盖全部角膜(B)和角膜缘(E),其中大量细胞有量子点标记,提示移植细胞存活超过7天;另外,角膜缘区域(E)比角膜区域(B)呈现更多标记量子点的细胞,同时,角膜缘区域呈现标记明亮量子点的细胞簇集(E),但是在角膜区域(B)没有该现象;

⑤    移植后14天,量子点标记细胞减少,但是仍有完整的上皮层覆盖角膜(C)和角膜缘(F),角膜区域(C)量子点信号的下降较角膜缘(F)更加显著;在角膜缘区域(F),含有明亮量子点的细胞簇集持续至移植后2周,但是不如初始时刻显著。


文献来源:

Genicio N, Gallo Paramo J, Shortt AJ. Quantum dot labeling and tracking of cultured limbal epithelial cell transplants in vitro. Invest Ophthalmol Vis Sci. 2015;56(5):3051-9.



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