近日,來自美國的Gameto公司宣布,他們將研發(fā)利用人類誘導(dǎo)性多功能干細(xì)胞(iPSCs)進(jìn)行誘導(dǎo)生長(zhǎng)的卵巢類器官模型-ovaroid。這一全人源卵巢類器官能夠復(fù)制卵巢的許多關(guān)鍵功能,這標(biāo)志著我們?cè)谂陨辰】捣矫娴难芯坑窒蚯斑~進(jìn)了一大步,為不孕不育和卵巢癌等女性疾病帶來顛覆性的治療手段。
此項(xiàng)技術(shù)的核心即利用iPSC誘導(dǎo)生成組成卵泡的最大細(xì)胞群—顆粒細(xì)胞來進(jìn)一步得到健全的卵巢類器官。顆粒細(xì)胞是一種卵巢合成和分泌抑制素、雌激素的主要功能細(xì)胞,這些顆粒樣細(xì)胞具有與人類胎兒卵巢細(xì)胞相似的轉(zhuǎn)錄組,并涵蓋了關(guān)鍵的卵巢表型,包括卵泡形成和類固醇激素生成。這項(xiàng)全新的技術(shù)相比早期通過構(gòu)建的人/小鼠混合卵巢類器官的方法效率提速數(shù)倍。其實(shí)不光是在生殖科學(xué)方面,iPS細(xì)胞目前已經(jīng)應(yīng)用于疾病治療、器官移植、生物修復(fù)等領(lǐng)域,也可以使用患者自身所提供誘導(dǎo)的ips細(xì)胞來進(jìn)行試驗(yàn),篩選出最合適的藥物。全球范圍內(nèi)已有多個(gè)產(chǎn)品進(jìn)入了臨床實(shí)驗(yàn)階段,包括囊性纖維化、眼科類的退行性疾病、神經(jīng)退行性疾病以及多種腫瘤,新冠肺炎后遺癥的恢復(fù)也是目前火熱的研究方向。iPS細(xì)胞避開了利用人體胚胎提取干細(xì)胞的倫理道德制約,避免了異體移植免疫排斥的風(fēng)險(xiǎn),同時(shí)在建立包括腦、腸、肝臟、胰腺、腎及肺等相關(guān)的多種類器官疾病模型、藥物篩選和開發(fā)等領(lǐng)域具有重大潛在價(jià)值。
國內(nèi)企業(yè)研發(fā)管線
科學(xué)家為了充分利用iPS細(xì)胞這一強(qiáng)大的細(xì)胞武器,對(duì)其進(jìn)行了深入的研究,這時(shí)候一種特殊的蛋白進(jìn)入了大眾視野。Vitronectin玻連蛋白是一種結(jié)構(gòu)蛋白,可在細(xì)胞外基質(zhì)中形成纖維狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),參與細(xì)胞外基質(zhì)與細(xì)胞內(nèi)骨架的連接,對(duì)細(xì)胞的粘附、遷移、增殖、分化等過程發(fā)揮重要作用。研究人員發(fā)現(xiàn)Vitronectin蛋白與iPS細(xì)胞的生成和分化密切相關(guān),在iPSC細(xì)胞的生成和維持過程中發(fā)揮了關(guān)鍵作用【1】。這篇發(fā)表在頂刊Nature Mehods上的研究細(xì)致的探索了適宜人類iPS細(xì)胞生長(zhǎng)誘導(dǎo)的最佳培養(yǎng)條件,確立了Vitronectin蛋白的重要地位。
Fig1:玻連蛋白涂層提高iPS細(xì)胞衍生效率
研究小組最驚訝的是人類iPS細(xì)胞生長(zhǎng)不需要許多早期認(rèn)為必須的營養(yǎng)物質(zhì),但是Vitronectin蛋白的添加卻是必須的。與傳統(tǒng)的培養(yǎng)基相比,加入Vitronectin蛋白可以顯著提高iPSC細(xì)胞的生長(zhǎng)速率和維持多能性的能力,這對(duì)于后續(xù)臨床上的操作利用具有重要意義。在此基礎(chǔ)上來自我國的科研小組在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),當(dāng)iPS細(xì)胞在涂有vitronectin蛋白的基質(zhì)上培養(yǎng)時(shí),這些細(xì)胞更容易分化為血細(xì)胞。這引起了研究小組成員極大的研究興趣,希望從分子水平探究這背后的作用機(jī)制。在實(shí)驗(yàn)中,研究人員通過添加不同濃度的Vitronectin蛋白,觀察iPS細(xì)胞分化情況,并利用流式細(xì)胞術(shù)和免疫熒光染色等技術(shù)對(duì)分化細(xì)胞進(jìn)行鑒定。
Fig2:玻連蛋白促進(jìn)iPS細(xì)胞早期造血
實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示添加vitronectin蛋白在第4天和第6天有效地促進(jìn)了內(nèi)皮樣細(xì)胞的分化和增殖,可以清楚地觀察到具有圓形形狀的造血樣細(xì)胞和經(jīng)歷 EHT 的內(nèi)皮樣細(xì)胞【2】?茖W(xué)家想到αvβ3 和 αvβ5 可以整聯(lián)蛋白在血管生成中介導(dǎo)Vitronectin蛋白功能【3】。整合素是一種細(xì)胞表面受體,能夠?qū)⒓?xì)胞與其外界環(huán)境連接起來,并參與細(xì)胞的遷移、增殖、分化等過程。αvβ3和αvβ5整合素能夠與Vitronectin蛋白結(jié)合,并通過激活信號(hào)通路來促進(jìn)干細(xì)胞向造血細(xì)胞系分化。進(jìn)一步使用RNA干擾技術(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),αvβ3和αvβ5整合素可能是通過激活Focal adhesion kinase (FAK)和Phosphatidylinositol-3-kinase (PI3K)信號(hào)通路來促進(jìn)造血系細(xì)胞的分化。除了在干細(xì)胞分化中的重要作用外,Vitronectin蛋白還可以影響干細(xì)胞的遷移和增殖。研究表明,Vitronectin蛋白可以促進(jìn)干細(xì)胞的遷移,并且這種效應(yīng)與αvβ3和αvβ5整合素的表達(dá)水平相關(guān);另外,Vitronectin蛋白能夠促進(jìn)干細(xì)胞的增殖,這種效應(yīng)可能與Vitronectin蛋白與另一種整合素αvβ1的結(jié)合有關(guān)【4】。
Vitronectin蛋白在iPSC細(xì)胞的培養(yǎng)和應(yīng)用中具有重要意義。作為一種高效、可靠的細(xì)胞培養(yǎng)試劑,Vitronectin蛋白可以顯著提高iPS細(xì)胞的生長(zhǎng)和增殖速率,并促進(jìn)其向特定細(xì)胞系的分化,在最大程度上為iPS細(xì)胞研究和應(yīng)用開辟新的道路。Vitronectin蛋白和iPS細(xì)胞的組合在干細(xì)胞治療和再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域已經(jīng)嶄露頭角,這樣的黃金拍檔將在未來給我們帶來更多的驚喜和沖擊。
同立海源Vitronectin蛋白
目前市場(chǎng)上能夠提供Vitronectin蛋白的廠家還很少,提供定量標(biāo)準(zhǔn)的也只有進(jìn)口廠家,且定量方法并非基于iPSC,而Vitronectin與其他常用細(xì)胞因子不同,目前暫無國際標(biāo)準(zhǔn)品可作為定量標(biāo)準(zhǔn),這對(duì)用戶來說需要花費(fèi)大量時(shí)間和經(jīng)濟(jì)成本進(jìn)行測(cè)試,確定實(shí)際用量濃度。同立海源可提供全長(zhǎng)序列的Vitronectin蛋白(貨號(hào):GMP-TL651),并在iPSC應(yīng)用方面成功建立了定量測(cè)活方法,可提供每批次確定的ED50值,方便iPSC客戶的研究應(yīng)用。從數(shù)據(jù)結(jié)果來看,同立海源的Vitronectin蛋白可有效促進(jìn)iPSC的貼壁及擴(kuò)增,多批次產(chǎn)品間的ED50值穩(wěn)定,iPSC的貼壁效果(ED90更高)優(yōu)于競(jìng)品。
N0.1 活性測(cè)試 Activity testing
N0.2 貼壁效果 Wall adhesion effect
N0.3 擴(kuò)增效果 Amplification effect
產(chǎn)品 | 濃度 | D3擴(kuò)增倍數(shù) | 倍增時(shí)間 |
同立海源 |
5μg/mL |
3.06 | 38H |
競(jìng)品R |
5μg/mL |
2.98 | 39H |
圖3:添加Vitronectin培養(yǎng)的iPSC擴(kuò)增對(duì)比