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盘点:iPS重编程2014年新品

2014/12/02 来源:生物通/叶予
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导读
iPS技术能够通过重编程令成体细胞重新获得多能性,iPS细胞理论上可以分化成为任何类型的细胞,在疾病研究、药物筛选和细胞治疗中有很大的应用前景。iPS研究热潮推动着整个产业快速发展,市面上的iPS工具可以说是日新月异,让我们看看今年都有哪些新产品面世吧。


iPS技术能够通过重编程令成体细胞重新获得多能性,iPS细胞理论上可以分化成为任何类型的细胞,在疾病研究、药物筛选和细胞治疗中有很大的应用前景。iPS研究热潮推动着整个产业快速发展,市面上的iPS工具可以说是日新月异,让我们看看今年都有哪些新产品面世吧。

自我复制的RNA

iPS需要在体细胞中表达四种转录因子,这些因子一同逆转细胞时钟,生成了类似胚胎的多能干细胞。在传统方案中,这些因子是通过逆转录病毒或慢病毒载体递送的。后来人们又开发了DNA质粒、mRNA、仙台病毒等新递送体系。

不过上述递送方案都存在不足之处。逆转录病毒和慢病毒会整合到宿主基因组中,仙台病毒难以从培养物中清除,mRNA不够稳定需要连续多天反复转染,而质粒可能引起有害的基因组修饰,不适合某些临床应用。

“目前iPS领域的趋势是,用更安全的非病毒方法取代基于病毒的递送策略,”EMD Millipore 公司的产品经理Nick Asbrock说。

2013年加州大学Steve Dowdy领导研究团队,开发了一种“自我复制的RNA”,其安全性与mRNA介导的重编程差不多,但又不需要反复转染。这种RNA以VEE病毒(Venezuelan equine encephalitis)为基础,编码了iPS重编程因子、筛选标记和四个帮助RNA自我复制的蛋白。研究人员发现,这种RNA只需要转染一次,就足以将体细胞诱导成为iPS细胞。简单去掉培养基里的蛋白B18R,就可以降解掉这些自我复制的RNA分子,蛋白B18R主要负责抑制干扰素信号。

EMD Millipore公司已经成功将这一技术商业化,并将其命名为Simplicon™。“它为人们提供了一个更加可控的重编程途径,而且不会影响到宿主的基因组,” Asbrock解释到。

Stemgent公司也拿到了这一技术的许可,不久将推出相关试剂,该公司的研发主管Brad Hamilton说。Stemgent公司在去年六月的ISSCR会议上(International Society for Stem Cell Research)向人们展示,自我复制的RNA联合该公司的microRNA Booster试剂盒,可以对血细胞进行iPS重编程。而血细胞一直是iPS重编程的老大难问题。

实际上,血细胞iPS重编程的需求越来越大,STEMCELL公司的产品经理Simon Hilcove说。“从成纤维细胞重编程转向血细胞重编程,是一个相当明显的趋势,”Hilcove说。“血液是更容易获取的细胞资源,可以很方便的从患者身上取得,血库中也储存有大量的样本。另外,人们普遍认为血细胞的遗传学风险低于来自皮肤的成纤维细胞,因为血细胞并没有暴露在紫外线(阳光)下。”

“我们在ISSCR上展示的工作,是首次用RNA技术对分离自人类血液的细胞进行重编程,” Hamilton说。Stemgent公司目前提供有血细胞重编程的服务。

更完美的培养基

Thermo Fisher正在拓展自己的细胞培养产品,CTS™ Essential 8™ 培养基就是其中之一。Thermo Fisher公司的干细胞研发主管Mohan Vemuri介绍到,CTS Essential 8是一个化学成分完全确定的多能干细胞培养基,特别适合细胞治疗的研究和应用。

CTS Essential 8培养基是在Essential 8的基础上开发的,Essential 8是无滋养层的多能干细胞培养系统。“Essential 8有一些源自人类血清的成分,”Vemuri解释道。“在CTS Essential 8培养基中,这些成分完全被重组蛋白取代了。”

EMD Millipore公司的PluriSTEM-XF™人类ES/iPS培养基也是一款这样的产品。据Asbrock介绍,将这种培养基与PluriSTEM-XF重组玻璃粘连蛋白(细胞外基质蛋白vitronectin)联用,可以在没有MEF(鼠类胚胎成纤维细胞)或肿瘤提取物(如BD Matrigel)的情况下支持多能细胞生长。

上述几种培养基都属于无异种成分(xenobiotic­free)配方,这种配方对于临床前和转化医学应用特别有帮助。这是因为,动物源成分或化学成分不确定的产品可能会引起调控问题,甚至有引入未知病原体的风险。

更多样的分化工具

今年不少公司都推出了引导iPS分化的新产品,R&D Systems公司的StemXVivo™心肌细胞分化试剂盒就是其中之一。“这个一体化的产品,可以快速、简单、可重复地诱导人类多能干细胞分化成为心肌细胞,”该公司的产品经理Julia Hatler说。这个今年九月面世的试剂盒,提供有培养基和检测分化情况的心肌细胞特异性抗体。“使用这些试剂你能在11天内看到收缩的细胞,”Hatler说。

除此之外,R&D Systems公司还提供有StemXVivo™系列试剂盒,诱导iPS细胞分化成为内胚层、外胚层和中胚层细胞。“这些产品能推动iPS细胞分化成为三种胚层的细胞,试剂盒里还提供有鉴定细胞类型的特异性抗体,整个实验过程只需要五天,”Hatler说。

R&D Systems公司的人类多能干细胞功能鉴定试剂盒,是一个直观、快速、低成本的细胞多能性评估产品。传统的畸胎瘤实验非常麻烦,不仅耗时长,成本也比较高。“我们的产品并不是要取代畸胎瘤实验,而是提供一个快速的初筛方案,”她说。

STEMCELL公司新推出的ReproTeSR可以重编程血细胞,与该公司的TeSR™­E7™类似,ReproTeSR“也是无异种成分的,能生成形态非常好的iPS细胞,很容易识别和挑选,” Hilcove说。

Thermo Fisher公司也发布了新的细胞分化培养基。举例来说,该公司的神经诱导培养基能在七天内,将1百万iPS细胞扩展为两千万到四千万神经干细胞,Vemuri介绍到。而且这些细胞的可塑性很高,能够生成中脑、后脑和前脑的前体细胞。

最近,Thermo Fisher公司还推出了将iPS细胞分化为心肌细胞的培养基。该产品能在约十天内,诱导人类胚胎干细胞或iPS细胞分化成为大量同时搏动的心肌细胞。

尽管今年涌现出了这么多iPS新工具,但人们日益增涨的需求仍未得到完全满足。比如说,研究者们还需要能将iPS细胞诱导成为功能性胰岛细胞的可靠工具,而Thermo和其他公司正在为此而努力着。相信明年市面上的iPS工具一定会更加丰富。

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