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类器官研究又见刊CNS,新冠患者的替身 [复制链接]

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自年,荷兰科学家HansClevers实验室首次在体外将Lgr5+肠道干细胞培养成小肠类器官,短短十几年,类器官(Organoid)火爆科研圈,成为炙手可热的体外模型系统。

类器官是体外培育的3D迷你器官,能高度模拟体内组织器官的结构和功能,来源于组织或胚胎干细胞(ESCs)/诱导多能干细胞(iPSCs)。作为体外模型系统,类器官可用于解析遗传发育、建立疾病模型、筛选药物和检测毒性以及探索个性化医疗方案。

目前,已成功培育出脑、结肠、内耳、小肠、肾脏、肝、肺、胰腺等不同器官的类器官,其培养条件及方法各不相同。

类器官神通:新冠患者的「替身」

在新冠肆虐的年,类器官技术成为验证病毒感染机理和寻找有效治疗方法的重要工具之一。两个著名的研究团队分别使用成体干细胞和ESCs/iPSCs构建类器官模型来完成相应研究。

类器官研究开山鼻祖HansClevers在Science的一项研究中,采用RDSystems的CultrexBME基质胶从人的小肠成体干细胞培养出小肠类器官,并证明SARS-CoV和SARS-CoV-2可以有效感染小肠类器官。证明类器官能够准确模拟宿主组织,用于研究冠状病毒的传播机制,为病毒的控制及检测提供有力工具。

康奈尔大学陈水冰、西奈山Icahn医院BenjaminR.tenOever、哥伦比亚大学DavidD.Ho等团队在CellStemCell杂志上合作发表的一项研究中,通过分化hPSCs得到了来源于三胚层的不同的细胞或类器官:

中胚层的内皮细胞、心肌细胞、巨噬细胞、小胶质细胞;内胚层的胰腺内分泌细胞和肝脏类器官;外胚层的皮质神经元和多巴胺神经元。

将这些不同组织的细胞/类器官感染SARS-CoV-2病毒,发现其对SARS-CoV-2表现出不同的易感性。研究发现,胰腺α和β细胞、肝脏细胞、心肌细胞和多巴胺神经元细胞对于SARS-CoV-2病毒是易感的。这些类器官的感染情况与从COVID-19病人的尸检样本中发现的相似,证明类器官模拟了COVID-19病人对SARS-CoV-2感染的免疫反应,可以进一步用于病理研究和药物筛选。

本文中使用了RDSystems的FGF-4、EGF、Noggin、BMP-4、FGF-10和Wnt-3A来培养多能干细胞及分化培养出不同组织的细胞/类器官。

备受青睐的类器官培养细胞因子

类器官培养中最经典的细胞因子培养方案为WNER(分别代表:Wnt-3a、Noggin、EGF和R-Spondins),这4种因子的增减组合可以适用于几乎所有的类器官培养实验,而这些因子的高活性、批次间稳定和无污染也是类器官实验成功的关键。

RDSystems的这4种因子秉承一贯的高品质,广受各位研究者的青睐:

Wnt-3a(Cat#-WN)及Wnt家族其他蛋白是年盖得奖得主Dr.RoelNusse发现并纯化而得,RDSystems取得相关技术专利的独家授权。在HansClevers实验室培育出首个微型肠道类器官的ToshiroSato利用RDSystems的R-Spondin1(Cat#-RS)培育出胃癌类器官,阐释了胃癌发生的分子机制。开创了ESCs/iPSCs来源的类器官培养技术的JamesM.Wells在NatureProtocol上推荐使用Noggin(Cat#-NG)和EGF(Cat#-EG)等RDSystems的细胞因子来进行类器官培养。

为什么RDSystems的重组蛋白能受到这些大牛们的青睐呢?

①首先,高活性的细胞因子能够让类器官保持良好的生长状态,且达到同样的刺激效果所需的用量更为经济。

如图ED50的对比:A图使用TOPflashbeta-Catenin/TCFreporter检测在HEKT人肾脏细胞系中激活的beta-Catenin(R-spondin蛋白家族成员可以激活Wnt/β-catenin信号通路),RDSystems的Re

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