诱导性多能干细胞背后的秘密推手Vitr [复制链接]

近日，来自美国的Gameto公司宣布，他们将研发利用人类诱导性多功能干细胞（iPSCs）进行诱导生长的卵巢类器官模型-ovaroid。这一全人源卵巢类器官能够复制卵巢的许多关键功能，这标志着我们在女性生殖健康方面的研究又向前迈进了一大步，为不孕不育和卵巢癌等女性疾病带来颠覆性的治疗手段。

此项技术的核心即利用iPSC诱导生成组成卵泡的最大细胞群—颗粒细胞来进一步得到健全的卵巢类器官。颗粒细胞是一种卵巢合成和分泌抑制素、雌激素的主要功能细胞，这些颗粒样细胞具有与人类胎儿卵巢细胞相似的转录组，并涵盖了关键的卵巢表型，包括卵泡形成和类固醇激素生成。这项全新的技术相比早期通过构建的人/小鼠混合卵巢类器官的方法效率提速数倍。其实不光是在生殖科学方面，iPS细胞目前已经应用于疾病治疗、器官移植、生物修复等领域，也可以使用患者自身所提供诱导的ips细胞来进行试验，筛选出最合适的药物。全球范围内已有多个产品进入了临床实验阶段，包括囊性纤维化、眼科类的退行性疾病、神经退行性疾病以及多种肿瘤，新冠肺炎后遗症的恢复也是目前火热的研究方向。iPS细胞避开了利用人体胚胎提取干细胞的伦理道德制约，避免了异体移植免疫排斥的风险，同时在建立包括脑、肠、肝脏、胰腺、肾及肺等相关的多种类器官疾病模型、药物筛选和开发等领域具有重大潜在价值。

科学家为了充分利用iPS细胞这一强大的细胞武器，对其进行了深入的研究，这时候一种特殊的蛋白进入了大众视野。Vitronectin玻连蛋白是一种结构蛋白，可在细胞外基质中形成纤维状网络结构，参与细胞外基质与细胞内骨架的连接，对细胞的粘附、迁移、增殖、分化等过程发挥重要作用。研究人员发现Vitronectin蛋白与iPS细胞的生成和分化密切相关，在iPSC细胞的生成和维持过程中发挥了关键作用。这篇发表在顶刊NatureMehods上的研究细致的探索了适宜人类iPS细胞生长诱导的最佳培养条件，确立了Vitronectin蛋白的重要地位。

Fig1：玻连蛋白涂层提高iPS细胞衍生效率

研究小组最惊讶的是人类iPS细胞生长不需要许多早期认为必须的营养物质，但是Vitronectin蛋白的添加却是必须的。与传统的培养基相比，加入Vitronectin蛋白可以显著提高iPSC细胞的生长速率和维持多能性的能力，这对于后续临床上的操作利用具有重要意义。在此基础上来自我国的科研小组在实验中发现，当iPS细胞在涂有vitronectin蛋白的基质上培养时，这些细胞更容易分化为血细胞。这引起了研究小组成员极大的研究兴趣，希望从分子水平探究这背后的作用机制。在实验中，研究人员通过添加不同浓度的Vitronectin蛋白，观察iPS细胞分化情况，并利用流式细胞术和免疫荧光染色等技术对分化细胞进行鉴定。

Fig2：玻连蛋白促进iPS细胞早期造血

实验结果显示添加vitronectin蛋白在第4天和第6天有效地促进了内皮样细胞的分化和增殖，可以清楚地观察到具有圆形形状的造血样细胞和经历EHT的内皮样细胞。科学家想到αvβ3和αvβ5可以整联蛋白在血管生成中介导Vitronectin蛋白功能。整合素是一种细胞表面受体，能够将细胞与其外界环境连接起来，并参与细胞的迁移、增殖、分化等过程。αvβ3和αvβ5整合素能够与Vitronectin蛋白结合，并通过激活信号通路来促进干细胞向造血细胞系分化。进一步使用RNA干扰技术进行实验发现，αvβ3和αvβ5整合素可能是通过激活Focaladhesionkinase(FAK)和Phosphatidylinositol-3-kinase(PI3K)信号通路来促进造血系细胞的分化。除了在干细胞分化中的重要作用外，Vitronectin蛋白还可以影响干细胞的迁移和增殖。研究表明，Vitronectin蛋白可以促进干细胞的迁移，并且这种效应与αvβ3和αvβ5整合素的表达水平相关；另外，Vitronectin蛋白能够促进干细胞的增殖，这种效应可能与Vitronectin蛋白与另一种整合素αvβ1的结合有关。

Vitronectin蛋白在iPSC细胞的培养和应用中具有重要意义。作为一种高效、可靠的细胞培养试剂，Vitronectin蛋白可以显著提高iPS细胞的生长和增殖速率，并促进其向特定细胞系的分化，在最大程度上为iPS细胞研究和应用开辟新的道路。Vitronectin蛋白和iPS细胞的组合在干细胞治疗和再生医学领域已经崭露头角，这样的黄金拍档将在未来给我们带来更多的惊喜和冲击。

目前市场上能够提供Vitronectin蛋白的厂家还很少，提供定量标准的也只有进口厂家，且定量方法并非基于iPSC，而Vitronectin与其他常用细胞因子不同，目前暂无国际标准品可作为定量标准，这对用户来说需要花费大量时间和经济成本进行测试，确定实际用量浓度。同立海源可提供全长序列的Vitronectin蛋白（货号：GMP-TL），并在iPSC应用方面成功建立了定量测活方法，可提供每批次确定的ED50值，方便iPSC客户的研究应用。从数据结果来看，同立海源的Vitronectin蛋白可有效促进iPSC的贴壁及扩增，多批次产品间的ED50值稳定，iPSC的贴壁效果（ED90更高）优于竞品。

图1：Vitronectin蛋白活性定量实验

图2：iPSC贴壁效果（5μg/mL）

图3：添加Vitronectin培养的iPSC扩增对比

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