Nat Methods：悬浮培养iPS细胞新技术

　　

来自多伦多大学生物材料和生物医学工程学研究所（IBBME）的博士后研究人员David Fluri和Peter Zandstra教授近日开发出了一种悬浮培养诱导多能干细胞（iPSCs）的独特新技术，利用这一技术或有可能实现大规模、廉价的干细胞生产及研究。相关研究成果发布在《自然方法》（Nature methods）杂志上。

从终末分化体细胞衍生出小鼠和人类诱导多能干细胞（iPSCs）为解析发育生物学的重要基础问题开辟了新的途径。此外，借助iPSC技术实现生成高质量的疾病模型，衍生出个体特异性的iPSC细胞系，改进对药物作用的预测，作为再生医学的细胞资源为临床治疗发展带来了新希望。然而在iPSC技术应用中面临的一个重大挑战就是无法大规模制造出足够数量的活细胞。

尽管近年来用于生成iPSC的分子工具取得了快速的发展，然而提供无动物成分控制微环境的大规模培养技术的开发却仍然滞后，其主要原因在于iPSCs的增殖依赖于细胞的粘附和聚集。当前的培养方案通常需在饲养细胞或细胞外基质成分上将细胞贴壁培养连续传代，才能将体细胞重编程为多能干细胞。

这些方法有被病原体污染的风险，需要将饲养细胞与目的细胞类型分离开来，从而提高了成本，也使得细胞更易于发生变异。尽管有研究表明小鼠和人类胚胎干细胞(ESCs)均可在缺乏饲养层细胞的条件下作为悬浮聚集物维持在多能状态并进行扩增。然而，迄今报道的所有悬浮培养都需要进行一系列的分离和再聚集步骤，这样的操作大大限制了细胞的产量。

为了攻克这一难题，Fluri将细胞重编程过程与一种可提供稳定微环境的生物反应器技术组合起来，在这种持续粘附、无基质的悬浮培养系统中成功将小鼠细胞重编程生成了多能干细胞，随后研究人员又诱导这些多能干细胞生成了心脏细胞。

通过导入这一特殊的生物反应过程，实现了干细胞在悬浮条件下生长，消除了贴壁培养细胞存在的一些固有问题。此外，这一新培育技术还有可能使细胞生成更安全更稳定。

新系统未来将有可能用于对iPSC重编程过程的基础研究，以及解析培养基和微环境对于细胞重编程的影响。它代表朝大规模生成可用于多种应用的iPSC迈出了重要的一步。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

Derivation, expansion and differentiation of induced pluripotent stem cells in continuous suspension cultures

We describe derivation of induced pluripotent stem cells (iPSCs) from terminally differentiated mouse cells in serum- and feeder-free stirred suspension cultures. Temporal analysis of global gene expression revealed high correlations between cells reprogrammed in suspension and cells reprogrammed in adhesion-dependent conditions. Suspension culture–reprogrammed iPSCs (SiPSCs) could be differentiated into all three germ layers in vitro and contributed to chimeric embryos in vivo. SiPSC generation allowed for efficient selection of reprogramming factor–expressing cells based on their differential survival and proliferation in suspension culture. Seamless integration of SiPSC reprogramming and directed differentiation enabled scalable production of beating cardiac cells in a continuous single cell– and small aggregate–based process. This method is an important step toward the development of robust PSC generation, expansion and differentiation technology.