來源:iNature Life(ID:iNature_Lifes)
擴展多能幹細胞(EPS)在生成合成胚胎、定向分化和疾病建模方面顯示出巨大的應用潜力。然而,由於缺乏無異種培養條件,大大限制了它們的應用。
2021年5月21日,來自北京大學鄧宏魁、白雲、Xujun等研究團隊在Nature Communications上線上發表了題為“Chemically defined and xeno-free culturecondition for human extended pluripotent stem cells”的研究論文,報告了一種化學定義的無異種培養系統,用於在體外培養和衍生人類EPS細胞。
多能幹細胞(PSCs)可以從胚胎和體細胞中產生,這對研究發育生物學、疾病建模和再生應用是非常寶貴的。然而,傳統的PSCs很少對體內滋養層衍生的細胞系作出貢獻。通過建立能在體內產生胚胎和胚胎外系的幹細胞,這一限制已經被克服。這些幹細胞被指定為擴展多能幹(EPS)細胞或擴展潜能幹(EPS)細胞,為研究發育潜能的調節提供了新的工具。
除了擴大的發育潜能外,EPS細胞還具有卓越的嵌合能力和生殖能力。單個小鼠EPS細胞可以通過四倍體互補產生單個EPS細胞衍生的小鼠,這已被應用於直接產生基因靶向的小鼠模型。除了小鼠的EPS細胞,人的EPS(hEPS)細胞在小鼠概念體中顯示出種間嵌合的能力。
值得注意的是,最近EPS細胞的應用允許在體外產生類似囊胚的結構,這為探索體外早期胚胎發生提供了寶貴的平臺。這些研究強調了EPS細胞在基礎和轉化研究中的應用優勢。
最近,已經證明hEPS細胞可以通過定向分化產生功能性人類肝細胞。值得注意的是,CellNet分析顯示,他們的基因調控網絡與原生人類肝細胞高度相似,並與傳統人類PSCs的肝細胞的調控網絡相媲美。在方法上,分步方案包括將hEPS細胞預處理成初生多能體樣狀態,然後再進行傳統人類PSCs的肝臟分化方案。
原則上,這種策略可以通過簡單地調整傳統人類造血幹細胞的分化方案,普遍應用於從hEPS細胞生成其他系別。在這方面,hEPS細胞在生成廣泛的功能性細胞類型用於治療方面是很有前途的。然而,PSC衍生的細胞類型的治療轉化需要對PSC進行無異種培養,這一點仍未得到探索。
在這項研究中,在系統地優化了原有的LCDM條件後,建立了一個化學定義和無異種培養系統,可以支持體外衍生和長期穩定繁殖的hEPS細胞。無異種的人類EPS細胞可以在體外長期穩定地維持,並保留其胚胎和胚胎外的發育潜力。此外,無異種培養系統還允許通過重程式設計從人類成纖維細胞中有效地衍生出人類EPS細胞。
總之,該研究對未來人類EPS細胞在生物醫學中的應用有廣泛的用途。
參考文獻:
https://www.nature.com/articles/s41467-021-23320-8#author-information
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