iPS工具幫你逆轉細胞的時鐘
日期:2014-01-02 09:38:04
自山中伸彌誘導出第一個iPSC(誘導多能干細胞)以來,已經過去了七年。2012年,這一成果為他贏得了2012年的諾貝爾生理/醫學獎。
人們一般通過誘導一些轉錄因子(最常用的是Oct4、Klf4、Sox2、c-Myc或OKSM),將已分化的細胞轉化為iPSC。這一技術已經滲透到了生命科學的各個領域,研究者們在此基礎上尋找致病基因、進行藥物研發和開發細胞療法。現在,市面上已經有各種各樣的工具,可以大大簡化和促進iPS過程。
運載工具
山中伸彌最初是利用逆轉錄病毒載體,對細胞進行重編程。如今,商業化的逆轉錄病毒編程載體已經非常常見。
EMD Millipore公司的STEMCCA重編程試劑盒,采用慢病毒作為載體。慢病毒是逆轉錄病毒的一個亞類,也能夠整合到宿主的基因組。該產品有多種形式可選,例如基礎型或doxycycline誘導型,floxed或Cre剪切型。據該公司的產品經理Nick Asbrock介紹,即使是傳統難以處理的細胞(如外周血細胞),STEMCCA重編程試劑盒也能夠勝任。
“每個重編程試劑盒都有利有弊,”Asbrock說。“我們的試劑盒雖然屬于基因組整合產品,但非常有效,重現性很好,而且可切割。”
最近,EMD Millipore公司還發布了可滲透進入細胞的Cre重組酶(TAT-Cre)。這種酶無需表達,可以直接添入細胞。該產品與floxed STEMCCA試劑盒配對使用,能為用戶去除宿主基因組中的iPSC轉基因,避免了額外的轉染或病毒感染步驟。
一些研究者擔心轉基因會在宿主基因組引起意外改變,希望在重編程中避免基因的整合。此外,有些重編程因子可能致癌。如果要將細胞用于臨床,基因整合肯定是不可行的。
Life Technologies公司的CytoTune®-iPS重編程試劑盒,利用仙臺RNA病毒,可以做到“在細胞中不留痕跡,”該公司的Uma Lakshmipathy說。Life Technologies公司最近發布的新版CytoTune2.0試劑盒,大大提高了重編程效率,加快了病毒的清除。(Life Tech 2.0版細胞重編程試劑盒上市)據介紹,新版與舊版的主要區別在于,舊版試劑盒的各個因子位于不同的載體上,而新版試劑盒中Klf4、Oct4和Sox2的表達組件在一個載體上,c-Myc和Klf4在另一個載體上。
此外,Life Technologies公司還提供非病毒的DNA質粒載體,包括Episomal iPSC重編程載體(OKSM+Lin28+Nanog)和Epi5™ Episomal iPSC重編程試劑盒(OKSM+Lin28)。(Life Tech推出一系列干細胞新品)
Stemgent公司提供的重編程試劑,以合成的mRNA為基礎。這一產品的優勢在于,既不是病毒載體,也不整合到基因組,Stemgent公司的研發主管Brad Hamilton介紹到。但是,由于細胞無法保留這些RNA,需要通過轉染反復將其引入細胞。不過,現在公司已經大大簡化了這一過程。
Stemgent公司的新miRNA Booster技術,利用microRNA對mRNA的效果進行補充。這些microRNA能夠上調多能性因子,下調分化性因子。這一技術大大簡少了整個重編程系統所需的轉染步驟。“我們以miRNA、Stemfect™RNA轉染試劑盒、(BD)Matrigel™為基礎,建立了新的重編程方案,能夠減少日常工作量,降低轉染次數,節約時間,生成無需整合的人類iPS細胞克隆。”
小分子可以幫你提高細胞重編程的效率,EMD Millipore公司、Stemgent公司、Tocris Bioscience公司都提供這樣的產品。這些分子主要負責打開染色質,不過有時它們也能夠替代特定的重編程因子。舉例來說,Stemgent公司的Stemolecule™ ALK5 Inhibito就能夠取代Sox2。
在通常情況下,細胞重編程至少需要一個轉錄因子。不過今年夏天,北京大學的研究人員首次展示,只需要七種小分子就可以生成小鼠的iPSC(他們將其稱為CiPS),整個系統無需核酸參與。(北京大學鄧宏魁教授Science突破性重編程技術)培養基胚胎干細胞需要在特定的培養基上生長,iPSC也同樣如此。
STEMCELL Technologies公司提供不少iPSC培養產品,包括一路暢銷的mTeSR1™(無滋養層的多能干細胞維持體系),TeSR2™(無動物源蛋白的多能干細胞維持體系),以及更簡單的無滋養層系統TeSR™-E8™。(STEMCELL新推成分確定的iPSC培養基)
TeSR™-E7™是STEMCELL公司的iPSC重編程優化培養基。據該公司的產品經理Simon Hilcove介紹,與其他培養基相比,TeSR-E7所生成的細胞克隆更優質。也就是說,TeSR-E7得到的初級克隆更緊湊,邊界更清晰,更容易進行鑒定、分離和擴增。“該產品能夠減少細胞的分化和成纖維細胞的過度生長,真正簡化人工選擇過程,”他說。
Life Technologies公司的KnockOut™血清替代物,是有滋養層的iPSC生長系統,而該公司的Essential 8培養基™則屬于無滋養層培養基。其他iPSC培養基還包括,EMD Millipore公司的PluriSTEM™生長培養基,Stemgent公司的NutriStem™ 生長培養基和Pluriton™重編程培養基。據Hamilton介紹,NutriStem和Pluriton高度兼容,能夠有效地從細胞重編程過渡到細胞擴增。
EMD Millipore公司的PluriSTEM™生長培養基,以小分子為基礎,其中的生長因子比較少,相對而言更加穩定,Asbrock說。與其他培養基相比,PluriSTEM™的使用者不用那么頻繁的喂養細胞,從而降低成本。“周末還得要喂養細胞,這是令許多人頭疼的事,而這款產品可以幫你省去這些麻煩的日常操作,”他說。
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