近日,來自美國的Gameto公司宣布,他們將研發(fā)利用人類誘導性多功能干細胞(iPSCs)進行誘導生長的卵巢類器官模型-ovaroid。這一全人源卵巢類器官能夠復制卵巢的許多關鍵功能,這標志著我們在女性生殖健康方面的研究又向前邁進了一大步,為不孕不育和卵巢癌等女性疾病帶來顛覆性的治療手段。
此項技術的核心即利用iPSC誘導生成組成卵泡的最大細胞群—顆粒細胞來進一步得到健全的卵巢類器官。顆粒細胞是一種卵巢合成和分泌抑制素、雌激素的主要功能細胞,這些顆粒樣細胞具有與人類胎兒卵巢細胞相似的轉錄組,并涵蓋了關鍵的卵巢表型,包括卵泡形成和類固醇激素生成。這項全新的技術相比早期通過構建的人/小鼠混合卵巢類器官的方法效率提速數(shù)倍。其實不光是在生殖科學方面,iPS細胞目前已經(jīng)應用于疾病治療、器官移植、生物修復等領域,也可以使用患者自身所提供誘導的ips細胞來進行試驗,篩選出最合適的藥物。全球范圍內已有多個產(chǎn)品進入了臨床實驗階段,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也是目前火熱的研究方向。iPS細胞避開了利用人體胚胎提取干細胞的倫理道德制約,避免了異體移植免疫排斥的風險,同時在建立包括腦、腸、肝臟、胰腺、腎及肺等相關的多種類器官疾病模型、藥物篩選和開發(fā)等領域具有重大潛在價值。
國內企業(yè)研發(fā)管線
科學家為了充分利用iPS細胞這一強大的細胞武器,對其進行了深入的研究,這時候一種特殊的蛋白進入了大眾視野。Vitronectin玻連蛋白是一種結構蛋白,可在細胞外基質中形成纖維狀網(wǎng)絡結構,參與細胞外基質與細胞內骨架的連接,對細胞的粘附、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細胞的生成和分化密切相關,在iPSC細胞的生成和維持過程中發(fā)揮了關鍵作用【1】。這篇發(fā)表在頂刊Nature Mehods上的研究細致的探索了適宜人類iPS細胞生長誘導的最佳培養(yǎng)條件,確立了Vitronectin蛋白的重要地位。
Fig1:玻連蛋白涂層提高iPS細胞衍生效率
研究小組最驚訝的是人類iPS細胞生長不需要許多早期認為必須的營養(yǎng)物質,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細胞的生長速率和維持多能性的能力,這對于后續(xù)臨床上的操作利用具有重要意義。在此基礎上來自我國的科研小組在實驗中發(fā)現(xiàn),當iPS細胞在涂有vitronectin蛋白的基質上培養(yǎng)時,這些細胞更容易分化為血細胞。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制。在實驗中,研究人員通過添加不同濃度的Vitronectin蛋白,觀察iPS細胞分化情況,并利用流式細胞術和免疫熒光染色等技術對分化細胞進行鑒定。
Fig2:玻連蛋白促進iPS細胞早期造血
實驗結果顯示添加vitronectin蛋白在第4天和第6天有效地促進了內皮樣細胞的分化和增殖,可以清楚地觀察到具有圓形形狀的造血樣細胞和經(jīng)歷 EHT 的內皮樣細胞【2】?茖W家想到αvβ3 和 αvβ5 可以整聯(lián)蛋白在血管生成中介導Vitronectin蛋白功能【3】。整合素是一種細胞表面受體,能夠將細胞與其外界環(huán)境連接起來,并參與細胞的遷移、增殖、分化等過程。αvβ3和αvβ5整合素能夠與Vitronectin蛋白結合,并通過激活信號通路來促進干細胞向造血細胞系分化。進一步使用RNA干擾技術進行實驗發(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)信號通路來促進造血系細胞的分化。除了在干細胞分化中的重要作用外,Vitronectin蛋白還可以影響干細胞的遷移和增殖。研究表明,Vitronectin蛋白可以促進干細胞的遷移,并且這種效應與αvβ3和αvβ5整合素的表達水平相關;另外,Vitronectin蛋白能夠促進干細胞的增殖,這種效應可能與Vitronectin蛋白與另一種整合素αvβ1的結合有關【4】。
Vitronectin蛋白在iPSC細胞的培養(yǎng)和應用中具有重要意義。作為一種高效、可靠的細胞培養(yǎng)試劑,Vitronectin蛋白可以顯著提高iPS細胞的生長和增殖速率,并促進其向特定細胞系的分化,在最大程度上為iPS細胞研究和應用開辟新的道路。Vitronectin蛋白和iPS細胞的組合在干細胞治療和再生醫(yī)學領域已經(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
目前市場上能夠提供Vitronectin蛋白的廠家還很少,提供定量標準的也只有進口廠家,且定量方法并非基于iPSC,而Vitronectin與其他常用細胞因子不同,目前暫無國際標準品可作為定量標準,這對用戶來說需要花費大量時間和經(jīng)濟成本進行測試,確定實際用量濃度。同立海源可提供全長序列的Vitronectin蛋白(貨號:GMP-TL651),并在iPSC應用方面成功建立了定量測活方法,可提供每批次確定的ED50值,方便iPSC客戶的研究應用。從數(shù)據(jù)結果來看,同立海源的Vitronectin蛋白可有效促進iPSC的貼壁及擴增,多批次產(chǎn)品間的ED50值穩(wěn)定,iPSC的貼壁效果(ED90更高)優(yōu)于競品。
N0.1 活性測試 Activity testing
N0.2 貼壁效果 Wall adhesion effect
N0.3 擴增效果 Amplification effect
產(chǎn)品 | 濃度 | D3擴增倍數(shù) | 倍增時間 |
同立海源 |
5μg/mL |
3.06 | 38H |
競品R |
5μg/mL |
2.98 | 39H |
圖3:添加Vitronectin培養(yǎng)的iPSC擴增對比