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干細胞培養(yǎng)新方法

本文由 上??婆d商貿有限公司 整理匯編

2018-10-03 10:00 639閱讀次數

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現有人類胚胎干細胞的培養(yǎng)和誘導分化,都離不開動物源培養(yǎng)基,比如從實驗鼠身上分離出來的結締組織細胞和牛胚胎血清等。選擇Zyou化的細胞培養(yǎng)基對于ES的研究及臨床應用是至關重要的。胚胎干細胞(ES)是一種永生化細胞因子,在適宜培養(yǎng)條件下具有的自我更新能力并維持未分化狀態(tài)、高端粒酶活性、正常核型、胚胎表面標志及多潛能轉錄因子的表達,如SSEA、OCT-4、Nanog等。ES被認為可以提供一種理想的生物學平臺,用于多方面的科學研究與臨床應用,如藥物篩選平臺的建立、細胞發(fā)育與分化的分子調節(jié)機制研究、基因靶向敲除動物模型的構建、組織工程種子細胞及基因ZL載體的建立、細胞ZL及再生醫(yī)學等。以往研究表明,基質表面的化學和物理特性,比如粗糙度、硬度、對水的親和力等對干細胞生長有影響。研究人員創(chuàng)造了500種特性不同的聚合物并在上面培養(yǎng)干細胞,分析每個聚合物上面細胞的生長狀況。他們發(fā)現,基質表面疏水性對細胞生長有個**范圍,而表面糙度和硬度則沒有太多影響。此外,他們調整**聚合物的組成為:高比例的丙烯酸酯,外面包裹玻連蛋白。多能干細胞培養(yǎng)目前存在一些問題,比如如何培養(yǎng)足夠量的多功能干細胞,如何能避免培養(yǎng)人類干細胞的材料發(fā)生免疫反應。在培養(yǎng)人類干細胞的材料方面,近期來自麻省理工的研究人員發(fā)明了一種合成性基質,這種基質沒有外來動物材料,能夠使干細胞至少三個月保持活性并自我繁殖。而且,該合成性基質S次使得單細胞能夠形成細胞集落。這一成果公布在NatureMaterials雜志上。應用這種新的培養(yǎng)基質,研究人員成功實現了人類胚胎干細胞持續(xù)三個月的生長和分裂,并獲得了大量的細胞。他們將進一步研究,爭取將這種培養(yǎng)基質應用到其它類細胞另外針對如何能夠培養(yǎng)足夠量的多功能干細胞呢?來自俄亥俄州立大學研究人員研制出一種大批量生產胚胎干細胞(mass-producingembryonicstemcells)的新方法。用傳統(tǒng)的實驗室方法生產干細胞不僅價格高,Z主要的是不能滿足日益增長的對人類胚胎干細胞的需要。研究人員在一種生物反應器(bioreactor)中培養(yǎng)小鼠胚胎干細胞。細胞數量在15天內擴增了193倍,實驗尾期的細胞密度反應器中的細胞數是用實驗室傳統(tǒng)方法得到的10-100倍,也就意味著多出數億的干細胞。并且檢測結果顯示,bioreactor中的干細胞未分化程度更高,壽命更長。這種類型的大批量生產因為需要更少的設備和管理,因此干細胞生產成本降低了80%。實驗過程中,研究人員分別在flask中(傳統(tǒng)細胞培養(yǎng)方法)和bioreactor中的標準高聚物螺紋上培養(yǎng)小鼠干細胞。用flask和用bioreactor培養(yǎng)干細胞的不同之處在于:細胞在bioreactor中能夠向三維空間生長,而在flask的底部平面上只能向二維平面上生長。bioreactor培養(yǎng)的細胞相對于flask培養(yǎng)的細胞壽命長,因為細胞有更多的空間。研究人員使用的bioreactor實際上是一種組織生長設備(tissue-growingdevice),能夠用于培養(yǎng)成人干細胞,并且能夠使研究人員對培養(yǎng)過程中的每個胚胎干細胞進行緊密跟蹤。新型bioreactor有兩個格室(chamber),一個格室內包含可以支持干細胞生長的高聚物螺紋,一個格室內含有液態(tài)培養(yǎng)基。這種液態(tài)培養(yǎng)基能夠向干細胞傳遞炎癥因子,維持干細胞未分化狀態(tài)。研究人員以兩種蛋白為指標檢測flask和bioreactor得到的細胞(蛋白的出現標志干細胞還沒有分化)。檢測結果顯示,用bioreactor培養(yǎng)的細胞94%呈陽性,用flask培養(yǎng)的細胞85%呈陽性。除此之外,以色列耶路撒冷哈達薩大學的研究人員開發(fā)出一種新的干細胞培養(yǎng)基,能讓干細胞在更長時間內不分化。這項研究成果發(fā)表在《NatureBiotechnology》上。為了保持hESC存活且具有多能性,研究人員通常在滋養(yǎng)層細胞(也就是一層小鼠胚胎成纖維細胞)上培養(yǎng),或者在微載體上成簇培養(yǎng)。但是在這些基質上培養(yǎng)干細胞是相當昂貴的,而且培養(yǎng)物不能在很長時間內保持未分化狀態(tài),盡管所有必需的生長因子都存在。為了驗證他們的理論,研究小組定制了培養(yǎng)基。他們在Neurobasal培養(yǎng)基中加入了血清替代物,還加入了干細胞生長所需的蛋白,包括細胞外基質組分、神經營養(yǎng)因子、成纖維細胞生長因子2和活化素A。研究人員在常規(guī)的無血清培養(yǎng)基和定制培養(yǎng)基中培養(yǎng)了hESC。三個星期之后,定制培養(yǎng)基中存在更多的未分化hESC細胞。研究人員分析hESC簇分化成神經細胞,他們一直在使用Invitrogen的Neurobasal培養(yǎng)基。這種培養(yǎng)基能夠在無滋養(yǎng)層的條件下長時間維持神經細胞的生長和正常表型。在研究過程中,研究人員注意到并非所有細胞都分化了。他們懷疑是培養(yǎng)基的選擇導致了這種現象,于是他們開始集中精力研究培養(yǎng)基如何促進干細胞生長并YZ分化。使用這種新的培養(yǎng)基,研究小組檢驗了三種不同的hESC系。他們利用熒光激活細胞分選(FACS)在7周和20周后分析了培養(yǎng)物,發(fā)現90%的細胞仍維持多能性。這項突破為在計算機化的自動系統(tǒng)中大規(guī)模擴增胚胎干細胞創(chuàng)造了可能性。此外,通過改變培養(yǎng)條件,還可能進一步指導干細胞長成特定的細胞類型,用于研究或病人的移植。

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