iPS工具幫你逆轉細胞的時鐘

日期：2014-01-02 09:38:04

自山中伸彌誘導出第一個iPSC（誘導多能干細胞）以來，已經過去了七年。2012年，這一成果為他贏得了2012年的諾貝爾生理/醫學獎。

人們一般通過誘導一些轉錄因子（最常用的是Oct4、Klf4、Sox2、c-Myc或OKSM），將已分化的細胞轉化為iPSC。這一技術已經滲透到了生命科學的各個領域，研究者們在此基礎上尋找致病基因、進行藥物研發和開發細胞療法。現在，市面上已經有各種各樣的工具，可以大大簡化和促進iPS過程。

運載工具

山中伸彌最初是利用逆轉錄病毒載體，對細胞進行重編程。如今，商業化的逆轉錄病毒編程載體已經非常常見。

EMD Millipore公司的STEMCCA重編程試劑盒，采用慢病毒作為載體。慢病毒是逆轉錄病毒的一個亞類，也能夠整合到宿主的基因組。該產品有多種形式可選，例如基礎型或doxycycline誘導型，floxed或Cre剪切型。據該公司的產品經理Nick Asbrock介紹，即使是傳統難以處理的細胞（如外周血細胞），STEMCCA重編程試劑盒也能夠勝任。

“每個重編程試劑盒都有利有弊，”Asbrock說。“我們的試劑盒雖然屬于基因組整合產品，但非常有效，重現性很好，而且可切割。”

最近，EMD Millipore公司還發布了可滲透進入細胞的Cre重組酶（TAT-Cre）。這種酶無需表達，可以直接添入細胞。該產品與floxed STEMCCA試劑盒配對使用，能為用戶去除宿主基因組中的iPSC轉基因，避免了額外的轉染或病毒感染步驟。

一些研究者擔心轉基因會在宿主基因組引起意外改變，希望在重編程中避免基因的整合。此外，有些重編程因子可能致癌。如果要將細胞用于臨床，基因整合肯定是不可行的。

Life Technologies公司的CytoTune®-iPS重編程試劑盒，利用仙臺RNA病毒，可以做到“在細胞中不留痕跡，”該公司的Uma Lakshmipathy說。Life Technologies公司最近發布的新版CytoTune2.0試劑盒，大大提高了重編程效率，加快了病毒的清除。（Life Tech 2.0版細胞重編程試劑盒上市）據介紹，新版與舊版的主要區別在于，舊版試劑盒的各個因子位于不同的載體上，而新版試劑盒中Klf4、Oct4和Sox2的表達組件在一個載體上，c-Myc和Klf4在另一個載體上。

此外，Life Technologies公司還提供非病毒的DNA質粒載體，包括Episomal iPSC重編程載體（OKSM+Lin28+Nanog）和Epi5™ Episomal iPSC重編程試劑盒（OKSM+Lin28）。(Life Tech推出一系列干細胞新品)

Stemgent公司提供的重編程試劑，以合成的mRNA為基礎。這一產品的優勢在于，既不是病毒載體，也不整合到基因組，Stemgent公司的研發主管Brad Hamilton介紹到。但是，由于細胞無法保留這些RNA，需要通過轉染反復將其引入細胞。不過，現在公司已經大大簡化了這一過程。

Stemgent公司的新miRNA Booster技術，利用microRNA對mRNA的效果進行補充。這些microRNA能夠上調多能性因子，下調分化性因子。這一技術大大簡少了整個重編程系統所需的轉染步驟。“我們以miRNA、Stemfect™RNA轉染試劑盒、（BD）Matrigel™為基礎，建立了新的重編程方案，能夠減少日常工作量，降低轉染次數，節約時間，生成無需整合的人類iPS細胞克隆。”

小分子可以幫你提高細胞重編程的效率，EMD Millipore公司、Stemgent公司、Tocris Bioscience公司都提供這樣的產品。這些分子主要負責打開染色質，不過有時它們也能夠替代特定的重編程因子。舉例來說，Stemgent公司的Stemolecule™ ALK5 Inhibito就能夠取代Sox2。

在通常情況下，細胞重編程至少需要一個轉錄因子。不過今年夏天，北京大學的研究人員首次展示，只需要七種小分子就可以生成小鼠的iPSC（他們將其稱為CiPS），整個系統無需核酸參與。（北京大學鄧宏魁教授Science突破性重編程技術）培養基胚胎干細胞需要在特定的培養基上生長，iPSC也同樣如此。

STEMCELL Technologies公司提供不少iPSC培養產品，包括一路暢銷的mTeSR1™（無滋養層的多能干細胞維持體系），TeSR2™（無動物源蛋白的多能干細胞維持體系），以及更簡單的無滋養層系統TeSR™-E8™。（STEMCELL新推成分確定的iPSC培養基）

TeSR™-E7™是STEMCELL公司的iPSC重編程優化培養基。據該公司的產品經理Simon Hilcove介紹，與其他培養基相比，TeSR-E7所生成的細胞克隆更優質。也就是說，TeSR-E7得到的初級克隆更緊湊，邊界更清晰，更容易進行鑒定、分離和擴增。“該產品能夠減少細胞的分化和成纖維細胞的過度生長，真正簡化人工選擇過程，”他說。

Life Technologies公司的KnockOut™血清替代物，是有滋養層的iPSC生長系統，而該公司的Essential 8培養基™則屬于無滋養層培養基。其他iPSC培養基還包括，EMD Millipore公司的PluriSTEM™生長培養基，Stemgent公司的NutriStem™ 生長培養基和Pluriton™重編程培養基。據Hamilton介紹，NutriStem和Pluriton高度兼容，能夠有效地從細胞重編程過渡到細胞擴增。

EMD Millipore公司的PluriSTEM™生長培養基，以小分子為基礎，其中的生長因子比較少，相對而言更加穩定，Asbrock說。與其他培養基相比，PluriSTEM™的使用者不用那么頻繁的喂養細胞，從而降低成本。“周末還得要喂養細胞，這是令許多人頭疼的事，而這款產品可以幫你省去這些麻煩的日常操作，”他說。