创新技术突破hESC培养障碍

【字体: 时间:2008年08月21日 来源:PLoS

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美国加州大学设计了一种新的人类胚胎干细胞培养技术,新技术规避了动物材料的恶性影响,无需使用动物细胞作为饲养细胞就能保证胚胎干细胞的生长,这一突破性的进展为人类胚胎干细胞在医学上的使用打下了坚实的基础。

  

培养人胚胎干细胞不是件容易的事,光是培养基的准备都需要耗费大量的时间,一般实验室都会使用动物细胞作为饲养细胞。但是,使用动物细胞作为饲养细胞存在一个隐忧,有些动物细胞携带一些病毒或是其他病原,如果使用这样的饲养细胞,胚胎干细胞也会感染这些病原,就不适宜用作医学用途。

 

现在,美国加州大学的干细胞研究领域的科学家带来好消息,他们设计了一种新的人类胚胎干细胞培养技术,新技术规避了动物材料的恶性影响,无需使用动物细胞作为饲养细胞就能保证胚胎干细胞的生长,这一突破性的进展为人类胚胎干细胞在医学上的使用打下了坚实的基础。

 

 

胚胎干细胞因起多能性而出名,被认为是未来医学治疗最具前景的明星疗法,比如说,帕金森症、糖尿病等,用胚胎干细胞都能解决这些疑难杂症。

 

Noboru Sato,生物化学专业助理教授,就是他开发的这项新方法,新方法不仅操作简单,便利,相比传统的培养方法来说,新方法具有不可比拟的优势还在于,可保持胚胎干细胞的未分化状态,确保干细胞的多能性,以便于将胚胎干细胞分化成人们想要的细胞,比如说,神经细胞、心肌细胞以及胰岛素分泌细胞。

 

在全世界研究干细胞的实验室里,大部分的研究者都在培养皿里用基质胶打底来培养胚胎干细胞,而基质胶是从小鼠肿瘤细胞里提取的凝胶,基质胶含有由特殊蛋白组成的细胞外基质(ECMs)。基质胶为胚胎干细胞生长提供平台,hESC在基质胶上黏附,hESC克隆形成,最终可分化成人们想要的细胞。

 

Sato说,开发物无动物材料的干细胞胚胎技术的主要障碍在于,人们还不清楚基质胶的复杂组成成分,并且对干细胞如何与基质胶或是干细胞相互作用的机制也还不明。Sato是该研究项目的领头人。

 

Sato的实验室鉴定了一种新的信号通路,命名为Rho-Rock,胚胎干细胞在形成细胞群的过程中就接受来自这一信号通路的信息,并且这些信号通路在细胞间的信息调控上也起重要作用。研究者们为了探索这一信号通路的具体功能,他们阻断这一信号通路,结果与他们预想的一样,hESC克隆形成受到破坏。不过,干细胞的多能性不受影响。

 

Sato说,到现在为止,科学家们普遍认为hESC克隆形成是维持胚胎干细胞多能性的关键。只要胚胎干细胞在克隆形成里保持细胞间的接触就能维持干细胞的多能性。

 

Prue Talbot,加州大学干细胞研究中心主任,她认为,Sato的发现将对未来干细胞培养技术产生深远的影响。

 

Prue Talbot认为,Sato的研究成果有利于了解干细胞的信号传导通路,对提高干细胞培养技术也有积极的意义。

 

关于该研究的文章发表在8月20的Public Library of Science (PLoS) ONE上。

 

在这项研究中,Sato的研究小组对Y27632的成分进行大范围的筛选,Y27632是阻断Rho-Rock信息路径的化学物质,他们发现基质胶可以被poly-D-lysine取代,poly-D-lysine是一种合成基质胶的化学物质。用poly-D-lysine的优势在于,完全没有动物性材料成分在内,易于控制质量,也易于操作。

   

图片说明:生长在基质胶层里的胚胎干细胞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

图片说明:生长在poly-D-lysine层上的胚胎干细胞。

Sato高兴地说,用poly-D-lysine取代基质胶培养胚胎干细胞的质量和基质胶的完全一致,hESC细胞的多能性不受任何影响。

 

Sato最开始是日本的一名执业医生,在纽约洛克菲勒大学干细胞研究中心开始干细胞的研究之旅。之后受加州大学干细胞研究中心的垂青,2006年接受加州大学的邀请加盟加州大学。他的研究项目是与加州大学Nicole Harb和美国国立环境卫生科学研究所的Trevor K. Archer共同完成的。

Sato说,我们的研究目标是了解多能干细胞背后的生物机制,并将这些知识用于胚胎干细胞的培养。

 

现在,Sato研究小组症将这一技术用于最新的干细胞研究中,他们打算将这技术用于iPS细胞的培养中。我们的下一步目标是,制备无需动物细胞的iPS细胞系。

 

原文摘要:

The Rho-Rock-Myosin Signaling Axis Determines Cell-Cell Integrity of Self-Renewing Pluripotent Stem Cells

 

(生物通 张欢)

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