裴端卿Nature Methods:悬浮培养

【字体: www.ebiotrade.com 时间:2012年05月08日 来源:生物通

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  来自中科院广州生物医药与健康研究院的裴端卿教授在iPS研究领域成果颇丰,近期他在Nature旗下重要方法学子刊:Nature Methods上发表题为“Reprogramming in suspension”点评文章,介绍了有关诱导多能干细胞(iPS)培养和维持方面的最新进展,如果从事这方面研究的读者,不可错过。

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生物通报道:来自中科院广州生物医药与健康研究院的裴端卿教授在iPS研究领域成果颇丰,近期他在Nature旗下重要方法学子刊:Nature Methods上发表题为“Reprogramming in suspension”点评文章,介绍了有关诱导多能干细胞(iPS)培养和维持方面的最新进展,如果从事这方面研究的读者,不可错过。

小鼠和人类体细胞可以通过几种转录因子进行诱导重编程,这一突破能获得个体特异性iPS细胞,为科学研究,以及未来细胞替代治疗提出了更多的可能。目前iPS细胞培育和维持主要是通过静态培养皿贴壁培养,而近期两个研究小组分别利用小鼠iPS细胞,证明可以在搅拌悬浮培养液(stirred suspension culture)中进行iPS细胞有效培养。

悬浮培育重编程诱导多能干细胞也许不仅对于iPS培养技术来说是一个提高,有利于将iPS用于产业化,而且这有助于分析这种细胞更多分子作用机制。

iPS细胞培养

iPS细胞培养一般包括体细胞分离,重编程诱导因子转入,iPS诱导,以及之后的细胞扩增,鉴别和分化。通过四种病毒表达重编程因子进行成纤维细胞重编程,其效率据报道打印在0.001–0.05%之间。

随后的技术改良则主要集中在提高重编程效率,以及解决安全性问题——因为病毒整合,以及重编程过程中利用到的致癌基因,都有可能导致细胞癌变。

从针对不同细胞类型作为重编程起始细胞的研究中,可以看出成体干细胞可能是效率最高的一种,但是从外周血,以及尿液中获取的细胞由于其方便获取性,也具有优势。而针对重编程因子更安全的传递方法,目前也有科学家报道,比如附着体载体,mRNA 转染,或者重组蛋白传导。这些方法改进都令重编程诱导技术在过去几年中,受到了各方面的关注。

附着体载体:俞君英等人在《Science》杂志上发表文章,利用非整合型附着体载体(episomal vectors)方法获得了人类iPS细胞,在去除掉附着体后,这些iPS细胞就成为了没有外来DNA的iPS细胞,从而解决了可能癌变的问题。

mRNA 转染:即直接使用转录因子的mRNA,或者成熟microRNA实现干细胞重编程,James Eberwine等人利用mRNA重编程体细胞,研究显示使用mRNA重编程技术,可直接将成纤维细胞和星形胶质细胞转化为心肌细胞。这些研究不仅为临床治疗提供基础,也进一步探讨了重编程的机制。

重组蛋白传导:Scripps研究所等处的研究人员利用重组蛋白诱导体细胞生成多能干细胞。较之传统的依赖于病毒载体的诱变方法,这一新方法无需使用任何形式的外源性遗传物质,从而消除了传统方法中不可避免的对靶细胞自身基因组的影响,而且更加简便快捷。

重编程环境

不过也许提高重编程效率最有成效的方法也许是重编程环境,也就是培养基,这一想法是基于重编程是一个细胞核中重编程因子和培养条件之间多协调的过程。事实证明,胚胎干细胞原初培养条件并不十分合适重编程,原因是小牛血清和饲养层,这两种细胞都富含TGFβ细胞因子家族,而这种细胞因子能不断传递上皮-间质转分化信号,而重编程起始则需要相反的间质-上皮转分化过程。

研究人员已经发现了一些加入后能提高重编程效率的,调控细胞代谢和组蛋白修饰的小分子,而且重编程培养基系统优化也制定出了专门的重编程培养基配方,能在短时间内获得转化高效率。

细胞生长表面的环境因子变化也许会影响重编程,虽然小鼠和人类胚胎干细胞能在悬浮培养液中扩增,但是目前还并不清楚刚性介质上贴壁生长是不是重编程的必需条件。

而在最新研究中,两个研究组的研究人员通过实现小鼠细胞悬浮培养重编程,各自独立证明了固体基质并不是重编程的必要条件。这对于重编程培养优化来说无疑是一个好消息,因此悬浮培育重编程也将鼓励聚焦于培养基的研究。

(生物通:张迪)

下篇:两篇Nat Methods聚焦iPS培养新方法

原文摘要:

Reprogramming in suspension
Jiekai Chen1 & Duanqing Pei1

Current practice for the generation and maintenance of induced pluripotent stem cells (iPSCs) involves static culture in dishes. Two groups now report that mouse iPSCs can be generated efficiently in stirred suspension culture.

 

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