裴端卿Nature Methods：懸浮培養
日期：2012-05-08 08:14:37
來自中科院廣州生物醫藥與健康研究院的裴端卿教授在iPS研究領域成果頗豐，近期他在Nature旗下重要方法學子刊：Nature Methods上發表題為“Reprogramming in suspension”點評文章，介紹了有關誘導多能干細胞（iPS）培養和維持方面的最新進展，如果從事這方面研究的讀者，不可錯過。
小鼠和人類體細胞可以通過幾種轉錄因子進行誘導重編程，這一突破能獲得個體特異性iPS細胞，為科學研究，以及未來細胞替代治療提出了更多的可能。目前iPS細胞培育和維持主要是通過靜態培養皿貼壁培養，而近期兩個研究小組分別利用小鼠iPS細胞，證明可以在攪拌懸浮培養液（stirred suspension culture）中進行iPS細胞有效培養。
懸浮培育重編程誘導多能干細胞也許不僅對于iPS培養技術來說是一個提高，有利于將iPS用于產業化，而且這有助于分析這種細胞更多分子作用機制。
iPS細胞培養
iPS細胞培養一般包括體細胞分離，重編程誘導因子轉入，iPS誘導，以及之后的細胞擴增，鑒別和分化。通過四種病毒表達重編程因子進行成纖維細胞重編程，其效率據報道打印在0.001–0.05%之間。
隨后的技術改良則主要集中在提高重編程效率，以及解決安全性問題——因為病毒整合，以及重編程過程中利用到的致癌基因，都有可能導致細胞癌變。
從針對不同細胞類型作為重編程起始細胞的研究中，可以看出成體干細胞可能是效率最高的一種，但是從外周血，以及尿液中獲取的細胞由于其方便獲取性，也具有優勢。而針對重編程因子更安全的傳遞方法，目前也有科學家報道，比如附著體載體，mRNA 轉染，或者重組蛋白傳導。這些方法改進都令重編程誘導技術在過去幾年中，受到了各方面的關注。
附著體載體：俞君英等人在《Science》雜志上發表文章，利用非整合型附著體載體（episomal vectors）方法獲得了人類iPS細胞，在去除掉附著體后，這些iPS細胞就成為了沒有外來DNA的iPS細胞，從而解決了可能癌變的問題。
mRNA 轉染：即直接使用轉錄因子的mRNA，或者成熟microRNA實現干細胞重編程，James Eberwine等人利用mRNA重編程體細胞，研究顯示使用mRNA重編程技術，可直接將成纖維細胞和星形膠質細胞轉化為心肌細胞。這些研究不僅為臨床治療提供基礎，也進一步探討了重編程的機制。
重組蛋白傳導：Scripps研究所等處的研究人員利用重組蛋白誘導體細胞生成多能干細胞。較之傳統的依賴于病毒載體的誘變方法，這一新方法無需使用任何形式的外源性遺傳物質，從而消除了傳統方法中不可避免的對靶細胞自身基因組的影響，而且更加簡便快捷。
重編程環境
不過也許提高重編程效率最有成效的方法也許是重編程環境，也就是培養基，這一想法是基于重編程是一個細胞核中重編程因子和培養條件之間多協調的過程。事實證明，胚胎干細胞原初培養條件并不十分合適重編程，原因是小牛血清和飼養層，這兩種細胞都富含TGFβ細胞因子家族，而這種細胞因子能不斷傳遞上皮-間質轉分化信號，而重編程起始則需要相反的間質-上皮轉分化過程。
研究人員已經發現了一些加入后能提高重編程效率的，調控細胞代謝和組蛋白修飾的小分子，而且重編程培養基系統優化也制定出了專門的重編程培養基配方，能在短時間內獲得轉化高效率。
細胞生長表面的環境因子變化也許會影響重編程，雖然小鼠和人類胚胎干細胞能在懸浮培養液中擴增，但是目前還并不清楚剛性介質上貼壁生長是不是重編程的必需條件。
而在最新研究中，兩個研究組的研究人員通過實現小鼠細胞懸浮培養重編程，各自獨立證明了固體基質并不是重編程的必要條件。這對于重編程培養優化來說無疑是一個好消息，因此懸浮培育重編程也將鼓勵聚焦于培養基的研究。
