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Nature子刊:如何更好地培養iPS細胞

日期:2014-06-26 09:03:03

 

干細胞能夠分化成為機體內的任何細胞類型。日本科學家山中伸彌(Shinya Yamanaka)開發的誘導多能干細胞技術(iPS),可以將成熟細胞重編程為多能細胞,使其回到類似干細胞的狀態,重新獲得強大的分化能力。這一技術在再生醫學領域有著廣闊的應用前景,被視為細胞替代療法的新希望。

 

然而,目前人類誘導多能干細胞(hiPSC)的培養條件雖然有助于維持細胞的多能性,但也可能引入污染物,大大限制了這些細胞在臨床上的應用。

 

為此,日本RIKEN的研究團隊找到了一個更好的hiPSC培養方案。他們發現,一種參與免疫應答的趨化因子CCL2能夠替代干細胞培養中的傳統生長因子,增強干細胞的多能性。這一成果發表在Nature旗下的Scientific Reports雜志上。

 

培養hiPSC的標準方法需要用bFGF(堿性成纖維細胞生長因子)來維持其多能狀態。在這樣的培養條件下,hiPSC其實更接近于外胚層干細胞(epiblast stem cell),而不是真正的胚胎干細胞。

 

研究人員將培養基中的bFGF換成CCL2進行研究。他們發現,CCL2也能夠激活JAK/STAT通路,該通路與免疫應答和多能干細胞的維持有關。研究顯示,用CCL2進行培養會增強多能性標志基因的表達。

 

為了全面理解CCL2的作用機制,研究人員分別用CCL2bFGF培養hiPSC,并對二者的轉錄組進行了比較分析。他們發現,在CCL2培養的干細胞中,低氧應答的相關基因表達水平更高,比如HIF2A (EPAS1)。這說明CCL2通過誘導類似低氧應答的反應,增強干細胞的多能性。這一發現將吸引研究者們,進一步探索細胞壓力(例如低氧)與細胞多能性增強之間的關系。

 

領導這項研究的Yuki Hasegawa指出,“我們發現,表達差異最為顯著的基因與低氧應答有關。事實上,低氧在腫瘤發展和多能性維持中的確有著重要的作用。我們的這項研究可以幫助人們進一步提高iPSC的質量,推動這些細胞在再生醫學和疾病研究中的應用。”

 

研究還顯示,與bFGF相比,CCL2培養的hiPSC分化效率更高。人們可以利用CCL2實現無滋養層細胞的hiPSC培養,防止病毒或其它污染物對干細胞產生影響。為了更好的利用CCL2,培養質量更加穩定的人類iPSC,研究人員還開發了一種特殊的培養皿,其上覆蓋著連有CCL2的微珠。

 


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