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干细胞培养常用小分子大全

一. 干细胞的背景

干细胞(Stem Cell)是一种未高度分化的细胞,具有自我更新和分化为特定细胞、各种再生组织和器官的能力,医学界称为"万用细胞"。在一定条件下,干细胞可以分化成多种功能细胞,在体外疾病模型、组织工程学、再生医学、细胞治疗、药物发现和开发等方面有巨大的应用前景,也有助于我们研究和阐明生物体基本的生化和发育过程。

干细胞的治疗潜能越来越受到重视,如何诱导干细胞定向分化是当前研究的热点。研究发现,小分子化合物在干细胞调控中发挥着越来越重要的作用:

1. 完全或部分取代原先导入转录因子的方法,加速成体细胞向诱导多能干细胞(iPSCs)的诱导过程 

2. 将一种成体细胞转化为另一种成体细胞 

3. 维持干细胞的自我更新

4. 促进干细胞的定向分化

因此,充分研究并利用小分子化合物,可以为干细胞的研究提供有力的工具,为癌症、心脑血管疾病,神经退行性疾病,糖尿病等疾病的治疗带来新的希望,尤其是骨髓间质干细胞治疗神经系统疾病具有重要的理论研究意义和广阔的应用前景。

二. 干细胞的分类

根据干细胞所处的发育阶段分为胚胎干细胞和成体干细胞:

1、胚胎干细胞:是早期胚胎(原肠胚期之前)或原始性腺中分离出来的一类细胞,具有体外培养无限增殖、自我更新和多向分化的特性。

2、成体干细胞:是指存在于一种已经分化组织中的未分化细胞,这种细胞能够自我更新并且能够特化形成组成该类型组织的细胞。成体干细胞存在于机体的各种组织器官中。

三. 干细胞的分化

内胚层目的细胞

所需小分子抑制剂/激活剂

肺部分化

CHIR-99021, SB-431542, Dorsomorphin, IWR-1, LY294002

肝脏分化

A 83-01,Nicotinamide,Forskolin,Prostaglandin E2

胰腺β细胞

CHIR-99021, LDN-193189, Retinoic Acid, SANT-1

胰腺祖细胞

Retinoic acid (维甲酸,维A酸)

胰岛素分泌细胞

Nicotinamide烟酰胺, DAPT


中胚层目的细胞

所需小分子抑制剂/激活剂

内皮细胞

Y-27632, CHIR-99021, Forskolin

生血内皮

CHIR-99021

心肌细胞

CHIR-99021, IWR-1


外胚层目的细胞

所需小分子抑制剂/激活剂

神经外胚层

SB-431542, LDN-193189, Y-27632

神经祖细胞

CHIR-99021, VPA, Repsox, SB-431542, LY-411575, 

神经嵴

SB-431542, LDN-193189, Y-27632

外周神经元

SB-431542, LDN-193189, Y-27632

多巴胺能祖细胞

SB-431542, LY-411575, DAPT, LDN-193189, Purmorphamine


四. 干细胞培养常用的小分子

神经分化

产品名称

货号

产品描述

CHIR-99021

53003ES

可增强小鼠和人类胚胎干细胞的自我更新

SB-431542

53004ES

ALK5/TGF-β type I Receptor抑制剂,抑制TGF-β信号通路

LDN193189 (DM-3189)

53012ES

BMP(转录活性形态发生蛋白)信号通路抑制剂

LDN-193189 HCl

52606ES

BMP(转录活性形态发生蛋白)信号通路抑制剂

DAPT (GSI-IX,LY-374973)

52104ES

γ-分泌酶抑制剂:Notch信号通路抑制,促进胚胎干细胞神经分化

Y-27632

53006ES

ROCK的选择性抑制剂,明显降低胚胎干细胞分离诱导的细胞凋亡,提高克隆形成效率,还可以促进体外培养的人角膜上皮细胞增殖

Y-27632 dihydrochloride

52604ES

ROCK的选择性抑制剂,明显降低胚胎干细胞分离诱导的细胞凋亡,提高克隆形成效率,还可以促进体外培养的人角膜上皮细胞增殖

LY-411575 (LY411575)

53014ES

γ-分泌酶抑制剂:Notch信号通路抑制,促进胚胎干细胞神经分化和原代细胞增殖

Valproic acid

52982ES

又名丙戊酸(VPA),是HDAC抑制剂,激活Notch-1信号通路,激活Wnt依赖的基因表达

Repsox

53016ES

TGFβR-1抑制剂,诱导iPS细胞重编程

Purmorphamine

53023ES

Smoothened激活剂:诱导成骨细胞分化,在多能间充质祖细胞中表现出成骨诱导活性;促进人纹状体神经干细胞分化

Retinoic acid (维甲酸,维A酸)

53001ES

诱导胚胎干细胞分化为神经元和神经胶质细胞,在细胞生长、分化和器官形成上发挥关键作用


心肌分化

产品名称

货号

产品描述

Retinoic acid (维甲酸,维A酸)

53001ES

诱导胚胎干细胞分化为神经元和神经胶质细胞,在细胞生长、分化和器官形成上发挥关键作用

CHIR-99021

53003ES

CHIR-99021可增强小鼠和人类胚胎干细胞的自我更新

Y-27632

53006ES

ROCK的选择性抑制剂,明显降低胚胎干细胞分离诱导的细胞凋亡,提高克隆形成效率,还可以促进体外培养的人角膜上皮细胞增殖

Y-27632 dihydrochloride

52604ES

ROCK的选择性抑制剂,明显降低胚胎干细胞分离诱导的细胞凋亡,提高克隆形成效率,还可以促进体外培养的人角膜上皮细胞增殖

Forskolin毛喉素

51001ES

腺苷酸环化酶激活剂,胞内cAMP形成的诱导剂,对心脏有正性肌力作用,可诱导细胞自噬 

IWR-1

52915ES

抑制Wnt/β-catenin信号通路,可作为人胚胎干细胞和小鼠的Wnt信号通路的拮抗剂,促进β-catenin磷酸化

SB 203580

52002ES

p38 MAPK激酶抑制剂:促进胚胎干细胞分化为心肌细胞,促进胚胎干细胞增殖和自我更新

SB-202190

53005ES

高效的p38 MAPK激酶抑制剂,可诱导人胚胎干细胞向心肌细胞分化,促进神经干细胞的自我更新

Dorsomorphin dihydrochloride

53010ES

p38 MAPK激酶抑制剂;促进人内皮祖细胞增殖;促进人ES细胞分化为心肌细胞;增强小鼠ES细胞增殖和自我更新;

 

限定性内胚层的分化

在干细胞诱导分化为诱导多能干细胞(IPCs)的过程中,限定性内胚层的形成是胰腺和肝脏等重要脏器发育的先决条件,因此,将干细胞诱导分化为限定性内胚层是分化过程中非常重要的一步。

产品名称

货号

产品描述

IDE1 

53234ES

可以渗透细胞的小分子物质,可诱导人和小鼠胚胎干细胞分化为限定性内胚层细胞

IDE2

53235ES

可以渗透细胞的小分子物质,可诱导人和小鼠胚胎干细胞分化为限定性内胚层细胞

CHIR-99021

53003ES

GSK-3抑制剂,提高向限定性内胚层分化效率。CHIR-99021可激动Wnt3a信号通路,并可与其他信号激活剂协同作用,提高限定性内胚层形成的效率

LY294002

52403ES

PI3K抑制剂,而PI3K是限定性内胚层形成的抑制性信号。PI3K抑制剂LY294002促进限定性内胚层的形成

Wortmannin渥曼青霉素

52405ES

PI3K抑制剂,而PI3K是限定性内胚层形成的抑制性信号。PI3K抑制剂Wortmannin渥曼青霉素促进限定性内胚层的形成

Trichostatin A

51406ES

组蛋白去乙酰化酶抑制剂,单独用于体外培养过程中细胞存活率低,和5-氮杂胞苷(5-Azacytidine)共培养,可提高细胞存活率

5-氮杂胞苷

53160ES

和Trichostatin A共培养,可提高细胞存活率



肝分化


产品名称

货号

产品描述

Sodium Butyrate丁酸钠

51501ES

组蛋白脱乙酰酶抑制剂,与Activin A、aFGF联合使用,诱导小鼠胚胎干细胞向肝细胞分化

A 83-01

53002ES

TGF-β Ⅰ型受体抑制剂、ALK5抑制剂,可抑制TGF-β诱导的上皮-间充质转移

Nicotinamid烟酰胺

51402ES

B3维生素,SIRT1抑制剂,在细胞生理学中发挥重要作用

Prostaglandin(PG) E2 前列腺素E2

60810ES

激素样物质,参与广泛的身体功能

 

胰分化


产品名称

货号

产品描述

Retinoic acid (维甲酸,维A酸)

53001ES

可诱导细胞分化和细胞凋亡,在细胞生长、分化和器官形成上发挥关键作用

CHIR-99021

53003ES

GSK-3抑制剂,可诱导人胚胎干细胞向内胚层分化

LY294002

52403ES

PI3K抑制剂,促进胚胎干细胞分化为能够生成胰岛素的细胞 

LDN193189 (DM-3189)

53012ES

BMP(转录活性形态发生蛋白)信号通路抑制剂

LDN-193189 HCl

52606ES

BMP(转录活性形态发生蛋白)信号通路抑制剂

Cyclopamine(环巴胺)

52913ES

Hedgehog (Hh)信号通路拮抗剂,促进人胚胎干细胞分化为胰细胞

SANT-1

53043ES

Smo拮抗剂,抑制Hedgehog信号通路

Nicotinamide烟酰胺

51402ES

将小鼠胚胎干细胞诱导分化为胰岛素分泌细胞

DAPT (GSI-IX,LY-374973)

52104ES

DAPT是一种γ-分泌酶抑制剂,间接抑制γ-分泌酶底物Notch信号活性,影响细胞信号转导和细胞分化


骨分化

产品名称

货号

产品描述

AICAR(Acadesine;阿卡地新)

52401ES

AMPK激活剂;增强细胞增殖和分化;促进成人间充质干细胞(AMSCs)和兔骨髓派生间充质干细胞(BM-MSCs)成骨细胞分化


小分子化合物的优势:

  1. 渗透性好,反应迅速

  2. 比生长因子更稳定、更便宜

  3. 纯度更高,批次稳定性好

  4. 通过浓度梯度实验可以很好的调节作用效果


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小课堂:小分子化合物是指分子量小于1000 Da(尤其小于500 Da),具有生物学活性的化合物。小分子化合物与细胞因子和蛋白不同,小分子可以透过细胞膜进入细胞,发挥相应的生物学功能。小分子化合物的作用靶点众多,已广泛应用于干细胞、类器官、免疫学、神经生物学、表观遗传学、细胞凋亡、离子通道、肿瘤学和信号转导等生命科学中诸多重要的研究领域。


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