類器官研究細(xì)胞因子

來源：翌圣生物科技(上海)股份有限公司      分類： 2023-03-02 00:00:00 29閱讀次數(shù)

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類器官被定義為一種3D結(jié)構(gòu)，由多能干細(xì)胞(PSCs)、成體干細(xì)胞(從特定組織中提取的干細(xì)胞)和來源于人體組織的體細(xì)胞中生長的器官特異性細(xì)胞簇生長而成。類器官通過細(xì)胞分選的方式進(jìn)行自我組織，模仿多種特定器官或組織的復(fù)雜結(jié)構(gòu)和基本功能特性[1-5]。

 

類器官是人體器官的體外微型版本，在結(jié)構(gòu)和生理上都與器官有相似之處。人類類器官已經(jīng)成功地為廣泛的器官生成，包括腸道，肺，甲狀腺，胃，心臟，腎臟，肝臟，大腦，視網(wǎng)膜。這些微型器官可以儲存在生物庫中，用于基礎(chǔ)研究，如疾病建模和發(fā)育生物學(xué)，但也可以用于轉(zhuǎn)化研究，如藥物篩選。此外，類器官的潛在臨床應(yīng)用是多方面的，包括個性化和再生醫(yī)學(xué)。

 

不同類器官培養(yǎng)推薦的細(xì)胞因子

類器官類型	推薦使用的細(xì)胞因子
肝臟類器官	Wnt -3a, RSPO1, Noggin, BMP-4,  EGF,  bFGF, FGF-10, HGF
肺類器官	Activin A, bFGF, FGF-4
前列腺類器官	Activin A，EGF, bFGF, FGF-10, Noggin, RSPO1,
胰腺類器官	EGF, FGF-10, Noggin,RSPO1
腎類器官	BMP-2, BMP-4, BMP-7,bFGF,
小腸/結(jié)腸類器官	EGF, Noggin, RSPO1, Wnt -3a
胃類器官	EGF，FGF-10，Noggin, RSPO1, Wnt -3a,
乳腺類器官	NRG1, RSPO1, Noggin, EGF
腦類器官	bFGF，Noggin, Dkk1, EGF, BDNF
視網(wǎng)膜類器官	SHH, Wnt -3a,
內(nèi)耳類器官	BMP-4,, bFGF,

圖：可從多能干細(xì)胞衍生出的不同器官的示意圖。

 

將胚胎干細(xì)胞（ESCs）和誘導(dǎo)多能干細(xì)胞（iPSCs）用于研究。體細(xì)胞通過引入四個轉(zhuǎn)錄因子可將體細(xì)胞重新編程為誘導(dǎo)多能干細(xì)胞。隨著發(fā)育的進(jìn)行，囊胚分化為胚胎干細(xì)胞，并進(jìn)一步 形成所有三個胚層：內(nèi)胚層、中胚層和外胚層。胚胎內(nèi)胚層隨后產(chǎn)生胃腸系統(tǒng)，心臟、肺和肝。中胚層發(fā)育成腎臟和血管系統(tǒng)，而外胚層形成神經(jīng)外胚層。最終成為具有不同區(qū)域的大腦，包括海馬體、視杯、小腦等。3D類器官技術(shù)可以在體外重現(xiàn)上述所有的結(jié)構(gòu)和功能特征。

類器官研究中常用的細(xì)胞因子

Wnt -3a

別名：Wingless-type MMTV Integration Site Family, Member 3a

 

作用：Wnt3a是Wnt家族成員之一，在調(diào)節(jié)細(xì)胞多性功能，包括自我更新、增殖、分化和運(yùn)動等方面發(fā)揮關(guān)鍵作用。Wnts可以與細(xì)胞膜受體結(jié)合，通過與鄰近的細(xì)胞膜受體結(jié)合，在自分泌調(diào)節(jié)和/或參與旁分泌修飾中發(fā)揮關(guān)鍵作用。由Wnt基因介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路稱為Wnt信號通路。Wnt3a通過典型的Wnt信號通路促進(jìn)或抑制腫瘤進(jìn)展，這取決于癌癥類型。此外，Wnt3a信號通路的作用可以被多種蛋白質(zhì)或化學(xué)物質(zhì)所抑制。在胚胎發(fā)育期間，Wnt-3a對于海馬體的正常發(fā)育、前后模式的形成、體細(xì)胞的發(fā)育和尾芽的形成都是必要的。Wnt-3a還能促進(jìn)造血干細(xì)胞、神經(jīng)干細(xì)胞和胚胎干細(xì)胞的自我更新。

RSPO1

別名：R-Spondin 1 ；Roof Plate-specific Spondin 1

 

作用：R-Spondin 1 (RSPO1, Roof plate-specific Spondin 1)，是一種27kDa的分泌蛋白，與其他三個R-Spondin家族成員有約40%的相同性。在小鼠中注射重組的RSPO1會導(dǎo)致β-catenin的激活和腸隱窩上皮細(xì)胞的增殖，并改善實(shí)驗(yàn)性結(jié)腸炎。隨著類器官領(lǐng)域的擴(kuò)大，人們對RSPO1作為細(xì)胞培養(yǎng)補(bǔ)充物的研究也在增加。RSPO1被廣泛用于類器官細(xì)胞培養(yǎng)工作流程中，是促進(jìn)三維類器官生長和生存的重要組成部分。

 

Noggin

別名：NOG, SYM1, symphalangism 1 (proximal), synostoses (multiple) syndrome 1, SYNS1, SYNS1A

 

作用：Noggin能抑制TGF-β家族配體，阻止它們與相應(yīng)的受體結(jié)合。Noggin最初是作為BMP-4的拮抗劑被發(fā)現(xiàn)的，然后被證明可以調(diào)節(jié)其他BMPs（BMP-2、7、13和14）的活性。Noggin在脊椎動物中高度保守。分泌的Noggin蛋白在發(fā)育過程中調(diào)節(jié)著骨形態(tài)發(fā)生蛋白的活性。BMP信號拮抗劑Noggin在前列腺癌溶骨性骨轉(zhuǎn)移發(fā)展中的作用。溶骨性、癌源性細(xì)胞系缺乏BMP拮抗劑Noggin的表達(dá)是其骨轉(zhuǎn)移所誘發(fā)的成骨細(xì)胞反應(yīng)的決定因素。相反，溶骨性、癌源性的細(xì)胞系則構(gòu)成性地表達(dá)Noggin。

 

EGF

別名：Urogastrone, URG

 

作用：表皮生長因子（EGF）是一種含有53個氨基酸殘基的小型生長因子，能夠刺激間質(zhì)和上皮細(xì)胞的增殖。成熟的蛋白質(zhì)要小得多，只有53個氨基酸，是由EGF結(jié)構(gòu)域在跨膜區(qū)附近的蛋白酶裂解產(chǎn)生的。EGF和成纖維細(xì)胞生長因子2（FGF-2）能誘導(dǎo)從胚胎和成年大腦特定區(qū)域分離出來的神經(jīng)前體細(xì)胞的增殖。EGF的生物活性包括上皮發(fā)育、血管生成、抑制胃酸分泌、成纖維細(xì)胞增殖以及表皮細(xì)胞在培養(yǎng)中的集落形成。

 

bFGF

別名：bFGF, FGF basic, FGF2, FGF-2, fibroblast growth factor 2 (basic), HBGF-2, Prostatropin

 

作用：bFGF，是FGF超家族有絲分裂蛋白的成員。它是許多細(xì)胞類型的高度特異性趨化和有絲分裂因子，似乎參與了受損組織的重塑，如潰瘍愈合、血管修復(fù)、創(chuàng)傷性腦損傷。bFGF是人類胚胎干細(xì)胞培養(yǎng)基的重要組成部分。此外，bFGF蛋白是一種肝素結(jié)合的陽離子蛋白，參與各種病理狀況，包括血管生成和固體腫瘤的生長。因此，bFGF被認(rèn)為是癌癥化學(xué)預(yù)防和治療策略的一個目標(biāo)。bFGF經(jīng)常被用于細(xì)胞培養(yǎng)基的一個重要組成部分，如人類胚胎干細(xì)胞培養(yǎng)基、無血清培養(yǎng)系統(tǒng)。

 

產(chǎn)品列表

產(chǎn)品名稱	貨號
Recombinant Human Wnt -3a protein	92276ES10/60
Recombinant Human RSPO1 Protein	92278ES20/60
Recombinant Human Noggin Protein	92528ES08/60
Recombinant Human EGF Protein	92701ES60/76
Recombinant Human bFGF/FGF-2 Protein	91330ES10/60
Recombinant Human FGF-4 Protein	91303ES08/60
Recombinant Human FGF-10 Protein	91306ES08/60
Recombinant Human/Mouse/Rat BMP-2 Protein	92051ES10/60
Recombinant Human BMP-4 Protein	92053ES10/60
Recombinant Human BMP-7 Protein	92054ES10/60
Recombinant Human HGF Protein	92055ES10/50
Recombinant Human NRG1-beta1 Protein	92711ES10/60
Recombinant Human/Mouse/Rat Activin A Protein	91702ES10
Recombinant Human BDNF Protein, His Tag	92129ES10
Recombinant Human DKK-1 Protein	92275ES20
Recombinant Human Sonic Hedgehog N-Terminus (Human SHH)	92566ES08/60

 

參考文獻(xiàn)

1. Sasai Y, Eiraku M, Suga H. In vitro organogenesis in three dimensions: self-organising stem cells. Dev. 2012;139:4111–21.

2. Lancaster MA, Knoblich JA. Organogenesisin a dish: modeling development and disease using organoid technologies. Science. 2014;345:1247125. https://doi.org/10.1126/science.1247125.

3. Clevers H. Modeling development and disease with organoids. Cell. 2016;165:1586–97. https://doi.org/10.1016/j.cell.2016.05.082.

4. Kim J, Koo B-K, Knoblich JA. Human organoids: model systems for human biology and medicine. Nat Rev Mol Cell Biol. 2020;21:571–84. https://doi.org/10.1038/s41580-020-0259-3.

5. Fujii M, Sato T. Somatic cell-derived organoids as prototypes of human epithelial tissues and diseases. Nat Mater. 2020;20:156–69. https://doi. org/10.1038/s41563-020-0754-0.

 

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