Nat Methods:懸浮培養(yǎng)iPS細(xì)胞新技術(shù)
日期:2012-04-10 08:34:15
來自多倫多大學(xué)生物材料和生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)研究所(IBBME)的博士后研究人員David Fluri和Peter Zandstra教授近日開發(fā)出了一種懸浮培養(yǎng)誘導(dǎo)多能干細(xì)胞(iPSCs)的獨(dú)特新技術(shù),利用這一技術(shù)或有可能實(shí)現(xiàn)大規(guī)模、廉價(jià)的干細(xì)胞生產(chǎn)及研究。相關(guān)研究成果發(fā)布在《自然方法》(Nature methods)雜志上。
從終末分化體細(xì)胞衍生出小鼠和人類誘導(dǎo)多能干細(xì)胞(iPSCs)為解析發(fā)育生物學(xué)的重要基礎(chǔ)問題開辟了新的途徑。此外,借助iPSC技術(shù)實(shí)現(xiàn)生成高質(zhì)量的疾病模型,衍生出個(gè)體特異性的iPSC細(xì)胞系,改進(jìn)對藥物作用的預(yù)測,作為再生醫(yī)學(xué)的細(xì)胞資源為臨床治療發(fā)展帶來了新希望。然而在iPSC技術(shù)應(yīng)用中面臨的一個(gè)重大挑戰(zhàn)就是無法大規(guī)模制造出足夠數(shù)量的活細(xì)胞。
盡管近年來用于生成iPSC的分子工具取得了快速的發(fā)展,然而提供無動(dòng)物成分控制微環(huán)境的大規(guī)模培養(yǎng)技術(shù)的開發(fā)卻仍然滯后,其主要原因在于iPSCs的增殖依賴于細(xì)胞的粘附和聚集。當(dāng)前的培養(yǎng)方案通常需在飼養(yǎng)細(xì)胞或細(xì)胞外基質(zhì)成分上將細(xì)胞貼壁培養(yǎng)連續(xù)傳代,才能將體細(xì)胞重編程為多能干細(xì)胞。
這些方法有被病原體污染的風(fēng)險(xiǎn),需要將飼養(yǎng)細(xì)胞與目的細(xì)胞類型分離開來,從而提高了成本,也使得細(xì)胞更易于發(fā)生變異。盡管有研究表明小鼠和人類胚胎干細(xì)胞(ESCs)均可在缺乏飼養(yǎng)層細(xì)胞的條件下作為懸浮聚集物維持在多能狀態(tài)并進(jìn)行擴(kuò)增。然而,迄今報(bào)道的所有懸浮培養(yǎng)都需要進(jìn)行一系列的分離和再聚集步驟,這樣的操作大大限制了細(xì)胞的產(chǎn)量。
為了攻克這一難題,Fluri將細(xì)胞重編程過程與一種可提供穩(wěn)定微環(huán)境的生物反應(yīng)器技術(shù)組合起來,在這種持續(xù)粘附、無基質(zhì)的懸浮培養(yǎng)系統(tǒng)中成功將小鼠細(xì)胞重編程生成了多能干細(xì)胞,隨后研究人員又誘導(dǎo)這些多能干細(xì)胞生成了心臟細(xì)胞。
通過導(dǎo)入這一特殊的生物反應(yīng)過程,實(shí)現(xiàn)了干細(xì)胞在懸浮條件下生長,消除了貼壁培養(yǎng)細(xì)胞存在的一些固有問題。此外,這一新培育技術(shù)還有可能使細(xì)胞生成更安全更穩(wěn)定。
新系統(tǒng)未來將有可能用于對iPSC重編程過程的基礎(chǔ)研究,以及解析培養(yǎng)基和微環(huán)境對于細(xì)胞重編程的影響。它代表朝大規(guī)模生成可用于多種應(yīng)用的iPSC邁出了重要的一步。