將 UCMSC置于含有20g/L、堿性成纖維細胞生長因子10g/L、制瘤素20g/L和10%胎牛血清的 DMEM/F12培養基中誘導培養18天,在誘導培養過程中動態觀察細胞形態學基因表達、細胞表型、功能等指標的變化。結果發現,誘導培養12~14天,細胞形態變為多邊形、橢圓形或圓形,可見到少量懸浮的圓形細胞,16~18天時呈多邊形和類原型上皮細胞樣細胞。采用免疫組化染色和酶聯免疫(ELSA)分析發現,甲胎蛋白表達水平在誘導第7天時達到高峰,之后逐漸下降,18天后消失。采用免疫組化染色發現,角蛋白18、白蛋白在誘導培養后14天呈陽性,18天時呈強陽性。采用PAS法染色發現,誘導8天后的細胞PAS陽性染色物呈紅色顆粒或彌散狀分布于胞質內。結果表明:① PUCMSC誘導分化為形態特征、表型標志符合肝細胞特點的肝樣細胞;西安新生兒干細胞庫②誘導獲得的肝樣細胞具有分泌白蛋白和合成糖原的功能:③體外誘導過程模擬了體內干細胞向肝細胞分化的漸進過程,表現為甲胎蛋白表達逐漸減少,而白蛋白、角蛋白18等功能分子表達逐漸增加。將 UCMSC置于含有肝組織勻漿液100g/L、10%胎牛血清的DMEM/F12培養基中誘導培養,證實肝組織勻漿液,甚至是來自纖維化的肝組織勻漿液均可誘導 UCMSC分化為肝樣細胞,表現為CK18、白蛋白染色陽性,表型標志和形態學變化類似肝臟細胞。與肝細胞共培養法也可誘導 UCMSC定向分化為肝樣細胞,呈現肝細胞的表型和功能。
將肝細胞生長因子基因導入 UCMSC后,在體外培養條件下可自動分化為肝樣細胞,說明導入基因表達肝細胞因子并誘導了 UCMSC向肝細胞分化。這些證據說明了 UCMSC具備向肝細胞分化的潛能,結果為肝細胞替代治療、肝臟再生和人工肝等技術發展提供了新的材料來源,西安新生兒干細胞庫隨著誘導方法的不斷改進和完善,在體外大規模誘導培養 UCMSC來源的肝細胞將成為可能,再生肝臟功能和使終末期肝病患者的生存帶來新的希望。
除了上述這些誘導 UCMSC定向分化技術外,誘導 UCMSC向生殖細胞、心肌細胞、造血細胞、施萬細胞、血管內皮細胞、汗腺細胞、成纖維細胞、皮膚上皮細胞等功能細胞分化的研究也有報道,雖然這些研究只是初步嘗試,但充分展示了 UCMSC的巨大分化潛能,為 UCMSC的發育生物研究及定向分化方法及機制探討開辟了前所未有的新方向。西安新生兒干細胞庫關于UCMSC體內外誘導分化的研究至少提示以下問題:① UCMSC具有高度的可塑性,除了難以發育為完整個體或器官以外,似乎可以被誘導分化為3個胚層來源的大部分組織類型的功能細胞,一些尚未報道的分化方向尚待進一步探索;②根據其分化潛能、基因表達譜和免疫表型,在發育階段上, UCMSC可能是處于胚胎干細胞和成體干細胞之間的一種有別于兩種干細胞的新型干細胞;③誘導 UCMSC定向分化的方法多種多樣,尚缺乏統一的技術規范和標準,還不能大規模獲取誘導后的功能細胞,因此還難以對其進行質量控制、安全性評價,一些療效評價研究也只限于現象觀察,還需要深入研究誘導分化技術及機制,涉及臨床應用還需要進行大量臨床前研究;西安新生兒干細胞庫④ UCSC的可塑性展示了在臨床上可用于損傷、退變類疾病治療的前景,在策略上可定位或系統移植 UCMSC,利用其遷移、歸巢和分化特性自己尋找需要修復的組織并發揮作用,也可定向誘導分化為特定的功能細胞后再移植到損傷組織中去參與或促進損傷修復,還可以與生物材料結合培育成組織或器官后再進行移植替代損傷組織。總之,對于 UCMSC可塑性的認識是干細胞研究中的重大技術和理論突破,新的理論認識將引導 UCMSC的研究方向和技術發展,研發出符合臨床治療要求的 UCMSC細胞產品和替代修復材料。