间充质干细胞复制性衰老的无标记检测方法研究

作     者：李海宇 

作者单位：天津工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：白华;杨威克

授予年度：2017年

学科分类：1001[医学-基础医学(可授医学、理学学位)] 100101[医学-人体解剖与组织胚胎学] 10[医学] 

主      题：间充质干细胞 复制性衰老 无标记检测 荧光光谱 拉曼光谱 

摘      要：间充质干细胞具有高度增殖、自我更新和多向分化潜能,目前已广泛应用于生物医学领域,成为世界范围内的研究热点。但在间充质干细胞的临床应用过程中,复制性衰老问题始终伴随左右,对其治疗效果产生了严重的影响,因此准确判断间充质干细胞的衰老状态至关重要。传统的检测方法多集中于生物化学手段,这些方法大多具有侵入性和破坏性,不利于间充质干细胞的使用和研究。本课题基于光学技术的无标记、非侵入等优势,利用荧光检测技术和拉曼检测技术分别对不同衰老程度的间充质干细胞进行检测,探寻能够表征细胞衰老的特征光学指标,利用光学技术实现对间充质干细胞复制性衰老的无标记检测,并为深入研究细胞衰老机制提供了实验依据。课题首先采用荧光光谱法检测了间充质干细胞内主要三种内源性荧光物质,即色氨酸(Trp)、还原型辅酶Ⅰ(NADH)和黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD),对应的激发波长分别为280nm、340nm和450nm。通过分析相应谱图上物质荧光强度变化,发现Trp、NADH、FAD的荧光强度均随细胞衰老而增强,并且在年轻(复制5代)和衰老(复制20代)细胞之间具有显著差异。但是该方法在细胞衰老状态变化较小时,表现出来的灵敏度和特异性不强,不适于用作表征间充质干细胞衰老的光谱指标。在此基础上采用拉曼显微光谱技术研究了间充质干细胞的衰老变化。研究发现,采用单一拉曼峰表征细胞衰老缺乏准确性和灵敏度,但位于1157cm和1174cm处的拉曼峰的强度比值I1157/I1174随细胞衰老呈现单调下降的趋势,并且在衰老程度变化较小的细胞之间仍具有统计学差异,具有较高的灵敏度。研究结果表明,拉曼光谱法可作为一种无标记、非侵入的检测技术用于间充质干细胞衰老评估,I1157/I1174可作为表征间充质干细胞衰老的特征光谱指标。基于拉曼光谱检测结果,通过Matlab平台自行设计了一款针对间充质干细胞衰老检测的拉曼数据自动分析软件,实现了自动平滑降噪、去除基线和寻峰等功能,为拉曼数据处理提供了便捷、快速、准确的分析工具。