一種制備雌二醇的方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于生物細(xì)胞工程領(lǐng)域,涉及一種制備雌二醇的方法,具體涉及使用誘導(dǎo)后哺乳動(dòng)物細(xì)胞體外培養(yǎng)制備雌二醇的方法。本發(fā)明的方法中,采用由哺乳動(dòng)物細(xì)胞通過體外的特殊誘導(dǎo)所產(chǎn)生的細(xì)胞群,在體外特定的條件下培養(yǎng),能源源不斷地分泌雌激素;所述體系中雌激素的分泌完全模擬體內(nèi)的合成過程,生成雌二醇過程中的副產(chǎn)品少、方法簡單、條件溫和,對(duì)環(huán)境幾乎不構(gòu)成危害;與現(xiàn)有技術(shù)的制備手段相比具有不可取代的優(yōu)勢(shì)。本發(fā)明方法在體外經(jīng)過特殊條件誘導(dǎo)后哺乳動(dòng)物的體細(xì)胞具有產(chǎn)生雌二醇的能力,該方法為獲得雌二醇提供了一條新的途徑。
【專利說明】一種制備雌二醇的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于生物細(xì)胞工程領(lǐng)域,涉及制備雌二醇的方法,具體涉及一種使用誘導(dǎo)后哺乳動(dòng)物細(xì)胞體外培養(yǎng)制備雌二醇的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有技術(shù)公開了人體生理性存在的雌激素主要有三種:雌二醇、雌酮和雌三醇,其主要由卵巢、濾泡、黃體及妊娠胎盤生成,對(duì)于維持女性第二性征意義重大,缺乏雌激素會(huì)引起女性身體多個(gè)器官功能減退。據(jù)資料顯示,女性進(jìn)入更年期,雌激素急劇降低,僅僅在美國,女性更年期的雌激素類藥物進(jìn)行替代治療的產(chǎn)值已近20億美金。
[0003]目前,用于補(bǔ)充雌激素的最主要藥物有兩類,一類為來源于馬尿的雌酮;另一類為化學(xué)合成的雌二醇。馬尿雌酮是最早應(yīng)用的雌激素替代物,被全世界廣泛應(yīng)用達(dá)數(shù)十年之久,幾乎成為雌激素的代名詞,其制備和純化的方法已相當(dāng)成熟。但研究顯示,人體真正需要的雌激素為雌二醇,而孕馬尿中的雌激素成分主要是雌酮、馬烯雌酮、馬奈雌酮等;所述雌酮為雌二醇的代謝產(chǎn)物,活性不足雌二醇的十分之一,且有提高心血管疾病的風(fēng)險(xiǎn)、肝損傷、乳腺癌等毒副作用;因此由于雌酮具有高度的副作用,而通常被俗認(rèn)為是壞雌激素。
[0004]雌二醇主要來源于化學(xué)合成,由于化學(xué)合成雌二醇具有合成路徑很長、副產(chǎn)物多及污染環(huán)境的問題,排放到環(huán)境中的雌激素類似物產(chǎn)生的生態(tài)環(huán)境問題也日趨受到重視。作為類固醇激素,雌激素與蛋白質(zhì)激素不同,無法循傳統(tǒng)的“DNA——mRNA——蛋白質(zhì)”這一傳統(tǒng)的生物工程路徑進(jìn)行,而只能利用膽固醇為原料由細(xì)胞內(nèi)的酶系進(jìn)行合成。在生理狀況下雌激素主要來源于卵泡內(nèi)膜細(xì)胞和卵泡顆粒細(xì)胞;在卵泡發(fā)育過程中,先經(jīng)促黃體生成素(LH)刺激卵泡內(nèi)膜分泌睪酮,再經(jīng)顆粒細(xì)胞在卵泡刺激素(FSH)刺激下轉(zhuǎn)化為雌二醇并進(jìn)一步代謝生成其他雌激素成分。雌激素的生成涉及多種細(xì)胞和激素的協(xié)同作用,由于各種細(xì)胞間、激素間調(diào)控網(wǎng)絡(luò)非常復(fù)雜,為細(xì)胞工程制備雌激素帶來了困難。,迄今為止,尚未見有關(guān)細(xì)胞工程制備雌激素的報(bào)道。
[0005]本申請(qǐng)的發(fā)明人擬提供一種通過基因工程或細(xì)胞工程制備雌二醇的方法。
[0006]與本發(fā)明有關(guān)的參考文獻(xiàn):
1.Beral V; Mill1n Women Study Collaborators, Bull D,Green J,Reeves
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【發(fā)明內(nèi)容】
[0007]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷和不足,提供一種制備雌二醇的方法,具體涉及一種通過基因工程或細(xì)胞工程制備雌二醇的方法,尤其涉及使用誘導(dǎo)后哺乳動(dòng)物細(xì)胞體外培養(yǎng)制備雌二醇的方法;該方法通過利用誘導(dǎo)后哺乳動(dòng)物細(xì)胞,建立體外細(xì)胞工程,制備雌二醇。
[0008]本發(fā)明所述方法中,所采用的細(xì)胞群由哺乳動(dòng)物細(xì)胞通過特殊的誘導(dǎo)方式,包括化合物處理、基因?qū)?、天然物質(zhì)誘導(dǎo)、病毒感染、輻射誘導(dǎo)、體外長期培養(yǎng)等方法誘導(dǎo)體外培養(yǎng)的哺乳細(xì)胞后,使具有產(chǎn)生雌二醇的能力;由于上述體系中雌二醇的分泌模擬了體內(nèi)的生物合成過程,因此產(chǎn)生的雌激素具有與起始細(xì)胞具有完全的物種同源性,生成雌二醇過程中的副產(chǎn)品少,條件溫和;對(duì)環(huán)境幾乎不構(gòu)成危害。
[0009]具體的,本發(fā)明的制備雌二醇的方法,其特征在于,其包括步驟:
(O離體的哺乳動(dòng)物細(xì)胞使用現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行原代培養(yǎng);
(2)誘導(dǎo)處理上述哺乳動(dòng)物細(xì)胞,得到誘導(dǎo)后哺乳動(dòng)物細(xì)胞;
(3)檢測(cè)、分析上述誘導(dǎo)后哺乳動(dòng)物細(xì)胞產(chǎn)生雌二醇的能力;
(4)按現(xiàn)有方法分離、純化,制得純的雌二醇。
[0010]更具體的,本發(fā)明的制備雌二醇的方法,其特征在于,包括步驟:
(O離體哺乳動(dòng)物細(xì)胞采用現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行原代培養(yǎng)制備,制備的細(xì)胞培養(yǎng)于含15%胎牛血清的DMEM培養(yǎng)基,培養(yǎng)條件為37°C,5%C02,直至15個(gè)細(xì)胞/培養(yǎng)瓶;
(2)培養(yǎng)基中加入MCA,使其終濃度為lug/ml,并每周更換含MCA的培養(yǎng)基2次;MCA處理I周后結(jié)束;細(xì)胞在37°C,5%C02環(huán)境中,持續(xù)常規(guī)培養(yǎng);
(3)培養(yǎng)至3個(gè)月,培養(yǎng)物中見細(xì)胞中出現(xiàn)生殖細(xì)胞樣細(xì)胞;該生殖細(xì)胞樣細(xì)胞表達(dá)生殖細(xì)胞的標(biāo)志物:0ct4、Nanos3、c-Kit、DAZL、Vasa ;
本發(fā)明中,培養(yǎng)液中檢測(cè)到雌二醇的持續(xù)表達(dá),與未經(jīng)誘導(dǎo)處理hBMDCs(E2=65±14.8pmol/L,n=6)相比,MCA 誘導(dǎo)后 hBMDCs 中(E2=3243±947 pmol/L, n=6)雌二醇的濃度高達(dá)50倍(p〈0.01)差異有顯著性;重新傳代后,觀察到隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長,雌二醇濃度進(jìn)行性增加,傳代培養(yǎng)至10天左右達(dá)到高峰,高達(dá)4500pmol/L,隨后逐步下降,最終維持到較高水平;
體內(nèi)雌二醇是由卵巢中卵泡合成,本發(fā)明中,在體外培養(yǎng)的誘導(dǎo)后hBMDCs中,觀察到卵泡樣結(jié)構(gòu)的形成;卵母細(xì)胞的發(fā)育需雌二醇的促進(jìn),若缺乏雌二醇,卵母細(xì)胞的最大只能長到25微米;而本發(fā)明誘導(dǎo)后hBMDCs中的卵母細(xì)胞樣細(xì)胞體積達(dá)到40-50微米;免疫熒光證實(shí)上述大細(xì)胞為卵母細(xì)胞;
本發(fā)明涉及的卵泡相關(guān)基因,包括雌二醇合成的關(guān)鍵性基因:STAR、p450arom、p450cl7,以及卵泡發(fā)育相關(guān)基因⑶F9在培養(yǎng)物中表達(dá); 本發(fā)明經(jīng)優(yōu)化培養(yǎng)條件,能增加雌二醇產(chǎn)生的能力,并降低培養(yǎng)液中血清的濃度;上述生殖細(xì)胞樣細(xì)胞可進(jìn)一步增大產(chǎn)生早期卵泡樣結(jié)構(gòu)和卵母細(xì)胞樣細(xì)胞;
(4)按現(xiàn)有方法分離、純化,制得雌二醇。
[0011]本發(fā)明中,所述細(xì)胞系可通過誘導(dǎo)哺乳動(dòng)物正常細(xì)胞發(fā)生轉(zhuǎn)化的方式制備,誘導(dǎo)方式可包括化合物誘導(dǎo)、天然物質(zhì)處理、基因?qū)?、輻射誘導(dǎo)、病毒誘導(dǎo)或長時(shí)間傳代等方式進(jìn)行;所述的誘導(dǎo)產(chǎn)生的細(xì)胞在較高的細(xì)胞密度條件下進(jìn)行培養(yǎng),可自發(fā)的增殖和分化成為包括多能干細(xì)胞樣細(xì)胞、顆粒細(xì)胞樣細(xì)胞、原始生殖細(xì)胞樣細(xì)胞、卵母細(xì)胞樣細(xì)胞的細(xì)胞群,繼續(xù)培養(yǎng)上述細(xì)胞可進(jìn)一步自組織產(chǎn)生濾泡樣結(jié)構(gòu),產(chǎn)生的雌激素分泌在培養(yǎng)液中,可使用現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行富集和純化,制得雌二醇。
[0012]本發(fā)明方法的優(yōu)點(diǎn)有:
本發(fā)明通過細(xì)胞工程手段制備雌二醇,其中所采用的細(xì)胞群由哺乳動(dòng)物細(xì)胞通過體外的特殊誘導(dǎo)所產(chǎn)生;所述細(xì)胞群可在體外特定的條件下培養(yǎng),源源不斷地分泌雌激素;所述體系中雌激素的分泌完全模擬了體內(nèi)的合成過程,生成雌二醇過程中的副產(chǎn)品少、方法簡單、條件溫和,對(duì)環(huán)境幾乎不構(gòu)成危害;與現(xiàn)有技術(shù)的制備手段相比具有不可取代的優(yōu)勢(shì)。
[0013]本發(fā)明的制備雌激素的細(xì)胞工程方法,在體外經(jīng)過特殊條件誘導(dǎo)后哺乳動(dòng)物的體細(xì)胞具有產(chǎn)生雌二醇的能力,該方法為獲得雌二醇提供了一條新的途徑。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1為MCA誘導(dǎo)后,hBMDCs產(chǎn)生生殖細(xì)胞樣細(xì)胞,其中,
A =MCA誘導(dǎo)后,hBMDCs中出現(xiàn)生殖細(xì)胞樣細(xì)胞;
B:生殖細(xì)胞樣細(xì)胞表達(dá)生殖細(xì)胞相關(guān)蛋白:0ct4、Nanos3、c-Kit、DAZL、Vasa。
[0015]圖2顯示了誘導(dǎo)前后雌二醇濃度變化,其中,與未經(jīng)誘導(dǎo)處理hBMDCs(E2=65±14.8pmol/L,n=6)相比,MCA 誘導(dǎo)后 hBMDCs 中(E2=3243±947 pmol/L, n=6)雌二醇的濃度高達(dá)50倍(p〈0.01)。
[0016]圖3為培養(yǎng)物中雌二醇濃度變化曲線。,其中,MCA誘導(dǎo)后,培養(yǎng)的hBMDCs上清中出現(xiàn)雌二醇(E2);傳代初期,隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長雌二醇進(jìn)行性增加,然后逐步降低。
[0017]圖4為MCA誘導(dǎo)的hBMDCs中出現(xiàn)早期卵泡樣結(jié)構(gòu)及卵母細(xì)胞樣細(xì)胞,其中,
(A-B)早期卵泡樣結(jié)構(gòu);(C-D)早期卵泡樣結(jié)構(gòu)中,體積較大的細(xì)胞表達(dá)生殖細(xì)胞的標(biāo)志0ct4,而周圍細(xì)胞不表達(dá);(1-G)卵母細(xì)胞樣細(xì)胞;(H-M)卵母細(xì)胞樣細(xì)胞表達(dá)卵母細(xì)胞相關(guān)的標(biāo)志,Vasa、SCP3、DAZL、⑶F9 ;標(biāo)尺:20微米。
[0018]圖5為誘導(dǎo)后的細(xì)胞表達(dá)卵泡相關(guān)的基因其中,雌二醇合成的關(guān)鍵性基因:STAR、p450arom,p450cl7 ;以及卵泡發(fā)育相關(guān)基因⑶F9在培養(yǎng)物中表達(dá)。
[0019]圖6為本發(fā)明所述制備方法的流程圖。
[0020]
【具體實(shí)施方式】
[0021]本發(fā)明的實(shí)施過程將通過下面的非限制性實(shí)例予以說明。
[0022]實(shí)施例1 采用人骨髓來源細(xì)胞使用化合物三甲基膽蒽(MCA)誘導(dǎo)產(chǎn)生并篩選出本發(fā)明所述的細(xì)胞,并使用該細(xì)胞在體外合成性雌二醇;所述細(xì)胞已由中國典型培養(yǎng)物保藏中心保藏,保藏號(hào) CCTCC C2012173 ;
制備步驟為:
(1)人骨髓來源細(xì)胞(HMBDCS,主要成分為人骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞)采用現(xiàn)有技術(shù)(本實(shí)施例采用骨髓沖洗、貼壁法)進(jìn)行原代培養(yǎng)制備,制備的細(xì)胞培養(yǎng)于含15%胎牛血清的DMEM培養(yǎng)基,培養(yǎng)條件為37°C,5%C02,直至15個(gè)細(xì)胞/培養(yǎng)瓶;
(2)培養(yǎng)基中加入MCA,使其終濃度為lug/ml,并每星期更換含MCA的培養(yǎng)基2次;MCA處理I周后結(jié)束;細(xì)胞在37°C,5%C02環(huán)境中,持續(xù)常規(guī)培養(yǎng);
(3)培養(yǎng)至3個(gè)月,培養(yǎng)物中可見細(xì)胞中出現(xiàn)生殖細(xì)胞樣細(xì)胞(如圖1A所示);上述生殖細(xì)胞樣細(xì)胞表達(dá)生殖細(xì)胞的標(biāo)志物:Oct4、Nanos3、c-Kit、DAZUVasa(如圖1B所示);
(4)培養(yǎng)液中檢測(cè)到雌二醇的持續(xù)表達(dá),與未經(jīng)誘導(dǎo)處理hBMDCs(E2=65±14.8pmol/L, n=6)相比,MCA 誘導(dǎo)后 hBMDCs 中(E2=3243±947 pmol/L,n=6)雌二醇的濃度高達(dá) 50倍(p〈0.01)差異有顯著性(如圖2所示);重新傳代后,觀察到隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長,雌二醇濃度進(jìn)行性增加,傳代培養(yǎng)至10天左右達(dá)到高峰,高達(dá)4500pmol/L,隨后逐步下降,最終維持到較高水平(如圖3所示);
(5)體內(nèi)雌二醇是由卵巢中卵泡合成,在體外培養(yǎng)的誘導(dǎo)后hBMDCs中,觀察到卵泡樣結(jié)構(gòu)的形成(如圖4A-E所示,為誘導(dǎo)后hBMDCs中產(chǎn)生雌激素提供細(xì)胞支持);卵母細(xì)胞的發(fā)育需雌二醇的促進(jìn),若缺乏雌二醇,卵母細(xì)胞的最大只能長到25微米;而誘導(dǎo)后hBMDCs中的卵母細(xì)胞樣細(xì)胞體積達(dá)到40-50微米(如圖41-G所示);免疫熒光證實(shí)上述大細(xì)胞為卵母細(xì)胞(如圖4H-M所示);
(6)卵泡相關(guān)基因,包括雌二醇合成的關(guān)鍵性基因:STAR、p450arom、p450cl7,以及卵泡發(fā)育相關(guān)基因GDF9在培養(yǎng)物中表達(dá)(如圖5所示,進(jìn)一步支持誘導(dǎo)后hBMDCs具有合成雌二醇的能力);
(7)優(yōu)化培養(yǎng)條件,增加雌二醇產(chǎn)生的能力,并降低培養(yǎng)液中血清的濃度(有利于雌二醇的進(jìn)一步分離純化);上述生殖細(xì)胞樣細(xì)胞可進(jìn)一步增大產(chǎn)生早期卵泡樣結(jié)構(gòu)和卵母細(xì)胞樣細(xì)胞;
(8)按現(xiàn)有方法分離、純化,制得雌二醇。
[0023]實(shí)施例2
采用小鼠骨髓來源細(xì)胞(mBMDCs)經(jīng)體外長期培養(yǎng)誘導(dǎo)后,產(chǎn)生并篩選出本發(fā)明所述的細(xì)胞,并使用該細(xì)胞在體外合成性雌二醇;其具體步驟為:
Cl)分離純化小鼠骨髓來源細(xì)胞(mBMDCs),在體外連續(xù)傳代培養(yǎng),傳約20代后或連續(xù)培養(yǎng)約6個(gè)后,誘導(dǎo)后的mBMDCs具有產(chǎn)生雌二醇的能力;
(2)所述誘導(dǎo)后細(xì)胞產(chǎn)生雌二醇的濃度,最高可達(dá)5000pmol/L。
[0024]實(shí)施例3
采用小鼠胚胎成纖維細(xì)胞,經(jīng)體外導(dǎo)入多能性基因0ct4、Sox2、Nanog、c_KIT誘導(dǎo)后,產(chǎn)生并篩選出本發(fā)明所述的細(xì)胞,并使用該細(xì)胞在體外合成性雌二醇;步驟為:
(O分離培養(yǎng)小鼠胚胎成纖維細(xì)胞;
(2)采用基因?qū)氲姆椒?,轉(zhuǎn)入多能性基因0ct4、SOX2、NanOg、c-KIT,篩選獲得的所述細(xì)胞,選出能產(chǎn)生較高濃度雌二醇的細(xì)胞,增殖培養(yǎng);
(3)上述誘導(dǎo)后細(xì)胞產(chǎn)生雌二醇的濃度,可達(dá)約3000pmol/L。
[0025]實(shí)施例4
采用豬胚胎皮膚細(xì)胞,經(jīng)X線誘導(dǎo)后,產(chǎn)生并篩選出本發(fā)明所述的細(xì)胞,并使用該細(xì)胞在體外合成性雌二醇;步驟為:
(1)分離豬胚胎皮膚細(xì)胞;
(2)采用X線誘導(dǎo)處理豬胚胎皮膚細(xì)胞;篩選獲得的細(xì)胞,選出能產(chǎn)生較高濃度雌二醇的細(xì)胞,增殖培養(yǎng);
(3)上述誘導(dǎo)后細(xì)胞產(chǎn)生雌二醇的濃度,可達(dá)約2500pmol/L。
[0026]實(shí)施例5
采用大鼠胚胎干細(xì)胞,經(jīng)分化誘導(dǎo)后,產(chǎn)生并篩選出本發(fā)明所述的細(xì)胞,并使用該細(xì)胞在體外合成性雌二醇;步驟為:
(1)分離大鼠胚胎干細(xì)胞;
(2)將獲得的大鼠胚胎干細(xì)胞去除支持細(xì)胞和LIF因子,使其自發(fā)或在維甲酸的作用下,發(fā)生分化;篩選獲得的細(xì)胞,選出能產(chǎn)生較高濃度雌二醇的細(xì)胞,增殖培養(yǎng);
(3)上述誘導(dǎo)后細(xì)胞產(chǎn)生雌二醇的濃度,可達(dá)約4000pmol/L。
【權(quán)利要求】
1.一種制備雌二醇的方法,其特征在于,其包括步驟: (1)離體的哺乳動(dòng)物細(xì)胞進(jìn)行原代培養(yǎng); (2)誘導(dǎo)處理上述哺乳動(dòng)物細(xì)胞,得誘導(dǎo)后哺乳動(dòng)物細(xì)胞; (3)檢測(cè)、分析誘導(dǎo)后哺乳動(dòng)物細(xì)胞產(chǎn)生雌二醇的能力; (4)分離、純化,制得純的雌二醇。
2.按權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于, 步驟(I)中,離體哺乳動(dòng)物細(xì)胞原代培養(yǎng),制備的細(xì)胞培養(yǎng)于含15%胎牛血清的DMEM培養(yǎng)基,培養(yǎng)條件為37°C,5%C02,至15個(gè)細(xì)胞/培養(yǎng)瓶; 步驟(2)中,培養(yǎng)基中加入MCA,使其終濃度為lug/ml,每周更換含MCA的培養(yǎng)基2次;MCA處理I周;細(xì)胞在37°C,5%C02環(huán)境中,持續(xù)常規(guī)培養(yǎng); 步驟(3)中,培養(yǎng)至3個(gè)月,培養(yǎng)物中出現(xiàn)生殖細(xì)胞樣細(xì)胞;該生殖細(xì)胞樣細(xì)胞表達(dá)生殖細(xì)胞的標(biāo)志物:0ct4、Nanos3、c_Kit、DAZL> Vasa。
3.按權(quán)利要求2所述的方法,其特征在于,步驟(3)中,MCA誘導(dǎo)后hBMDCs中雌二醇高濃度表達(dá);誘導(dǎo)后hBMDCs中有卵泡樣結(jié)構(gòu)形成;和卵泡發(fā)育相關(guān)基因⑶F9在培養(yǎng)物中表達(dá)。
4.按權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,誘導(dǎo)哺乳動(dòng)物的誘導(dǎo)方式選自化合物誘導(dǎo)、天然物質(zhì)處理、基因?qū)?、輻射誘導(dǎo)、病毒誘導(dǎo)或傳代方式。
5.按權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,所述的誘導(dǎo)的細(xì)胞在較高的細(xì)胞密度條件下培養(yǎng)后,增殖和分化成多能干細(xì)胞樣細(xì)胞、顆粒細(xì)胞樣細(xì)胞、原始生殖細(xì)胞樣細(xì)胞或卵母細(xì)胞樣細(xì)胞的細(xì)胞群,繼續(xù)培養(yǎng)所述細(xì)胞產(chǎn)生濾泡樣結(jié)構(gòu),產(chǎn)生雌激素。
6.按權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,所述步驟(I)中,原代培養(yǎng)為骨髓沖洗或貼壁法。
7.按權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,所述的離體的哺乳動(dòng)物細(xì)胞采用人骨髓來源細(xì)胞(HMBDCs,保藏號(hào)CCTCC C2012173),小鼠骨髓來源細(xì)胞(mBMDCs),小鼠胚胎成纖維細(xì)胞,豬胚胎皮膚細(xì)胞,或大鼠胚胎干細(xì)胞。
【文檔編號(hào)】C12P33/00GK104293873SQ201310297273
【公開日】2015年1月21日 申請(qǐng)日期:2013年7月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月16日
【發(fā)明者】劉春芳, 呂元, 馬展 申請(qǐng)人:復(fù)旦大學(xué)附屬華山醫(yī)院