不同类器官培养推荐的细胞因子

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2023-02-20

类器官被定义为一种3D结构，由多能干细胞(PSCs)、成体干细胞(从特定组织中提取的干细胞)和来源于人体组织的体细胞中生长的器官特异性细胞簇生长而成。类器官通过细胞分选的方式进行自我组织，模仿多种特定器官或组织的复杂结构和基本功能特性[1-5]。

 

类器官是人体器官的体外微型版本，在结构和生理上都与器官有相似之处。人类类器官已经成功地为广泛的器官生成，包括肠道，肺，甲状腺，胃，心脏，肾脏，肝脏，大脑，视网膜。这些微型器官可以储存在生物库中，用于基础研究，如疾病建模和发育生物学，但也可以用于转化研究，如药物筛选。此外，类器官的潜在临床应用是多方面的，包括个性化和再生医学。
 
不同类器官培养推荐的细胞因子

类器官类型

推荐使用的细胞因子

肝脏类器官

Wnt -3a, RSPO1, Noggin, BMP-4,  EGF,  bFGF, FGF-10, HGF

肺类器官

Activin A, bFGF, FGF-4

前列腺类器官

Activin A，EGF, bFGF, FGF-10, Noggin, RSPO1

胰腺类器官

EGF, FGF-10, Noggin,RSPO1

肾类器官

BMP-2, BMP-4, BMP-7,bFGF

小肠/结肠类器官

EGF, Noggin, RSPO1, Wnt -3a

胃类器官

EGF，FGF-10，Noggin, RSPO1, Wnt -3a

乳腺类器官

NRG1, RSPO1, Noggin, EGF

脑类器官

bFGF，Noggin, Dkk1, EGF, BDNF

视网膜类器官

SHH, Wnt -3a

内耳类器官

BMP-4,, bFGF,
图：可从多能干细胞衍生出的不同器官的示意图。

 

将胚胎干细胞（ESCs）和诱导多能干细胞（iPSCs）用于研究。体细胞通过引入四个转录因子可将体细胞重新编程为诱导多能干细胞。随着发育的进行，囊胚分化为胚胎干细胞，并进一步 形成所有三个胚层：内胚层、中胚层和外胚层。胚胎内胚层随后产生胃肠系统，心脏、肺和肝。中胚层发育成肾脏和血管系统，而外胚层形成神经外胚层。最终成为具有不同区域的大脑，包括海马体、视杯、小脑等。3D类器官技术可以在体外重现上述所有的结构和功能特征。
 

类器官研究中常用的细胞因子

Wnt -3a

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

 

作用：Wnt3a是Wnt家族成员之一，在调节细胞多性功能，包括自我更新、增殖、分化和运动等方面发挥关键作用。Wnts可以与细胞膜受体结合，通过与邻近的细胞膜受体结合，在自分泌调节和/或参与旁分泌修饰中发挥关键作用。由Wnt基因介导的信号转导通路称为Wnt信号通路。Wnt3a通过典型的Wnt信号通路促进或抑制肿瘤进展，这取决于癌症类型。此外，Wnt3a信号通路的作用可以被多种蛋白质或化学物质所抑制。在胚胎发育期间，Wnt-3a对于海马体的正常发育、前后模式的形成、体细胞的发育和尾芽的形成都是必要的。Wnt-3a还能促进造血干细胞、神经干细胞和胚胎干细胞的自我更新。
 

RSPO1

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

 

作用：R-Spondin 1 (RSPO1, Roof plate-specific Spondin 1)，是一种27kDa的分泌蛋白，与其他三个R-Spondin家族成员有约40%的相同性。在小鼠中注射重组的RSPO1会导致β-catenin的激活和肠隐窝上皮细胞的增殖，并改善实验性结肠炎。随着类器官领域的扩大，人们对RSPO1作为细胞培养补充物的研究也在增加。RSPO1被广泛用于类器官细胞培养工作流程中，是促进三维类器官生长和生存的重要组成部分。

 

Noggin

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

 

作用：Noggin能抑制TGF-β家族配体，阻止它们与相应的受体结合。Noggin最初是作为BMP-4的拮抗剂被发现的，然后被证明可以调节其他BMPs（BMP-2、7、13和14）的活性。Noggin在脊椎动物中高度保守。分泌的Noggin蛋白在发育过程中调节着骨形态发生蛋白的活性。BMP信号拮抗剂Noggin在前列腺癌溶骨性骨转移发展中的作用。溶骨性、癌源性细胞系缺乏BMP拮抗剂Noggin的表达是其骨转移所诱发的成骨细胞反应的决定因素。相反，溶骨性、癌源性的细胞系则构成性地表达Noggin。
 

EGF

别名：Urogastrone, URG

 

作用：表皮生长因子（EGF）是一种含有53个氨基酸残基的小型生长因子，能够刺激间质和上皮细胞的增殖。成熟的蛋白质要小得多，只有53个氨基酸，是由EGF结构域在跨膜区附近的蛋白酶裂解产生的。EGF和成纤维细胞生长因子2（FGF-2）能诱导从胚胎和成年大脑特定区域分离出来的神经前体细胞的增殖。EGF的生物活性包括上皮发育、血管生成、抑制胃酸分泌、成纤维细胞增殖以及表皮细胞在培养中的集落形成。

 

bFGF

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

 

作用：bFGF，是FGF超家族有丝分裂蛋白的成员。它是许多细胞类型的高度特异性趋化和有丝分裂因子，似乎参与了受损组织的重塑，如溃疡愈合、血管修复、创伤性脑损伤。bFGF是人类胚胎干细胞培养基的重要组成部分。此外，bFGF蛋白是一种肝素结合的阳离子蛋白，参与各种病理状况，包括血管生成和固体肿瘤的生长。因此，bFGF被认为是癌症化学预防和治疗策略的一个目标。bFGF经常被用于细胞培养基的一个重要组成部分，如人类胚胎干细胞培养基、无血清培养系统。
 

产品列表

 

产品名称 货号 产品名称 货号
Recombinant Human Wnt -3a protein 92294ES10/60 Recombinant Human BMP-4 Protein 92053ES10/60
Recombinant Human RSPO1 Protein 92278ES20/60 Recombinant Human BMP-7 Protein 92054ES10/60
Recombinant Human Noggin Protein 92623ES10/60 Recombinant Human HGF Protein 92055ES10/50
Recombinant Human EGF Protein 92708ES60/76 Recombinant Human NRG1-beta1 Protein 92711ES10/60
Recombinant Human bFGF/FGF-2 Protein 91330ES10/60 Recombinant Human/Mouse/Rat Activin A Protein 91708ES10
Recombinant Human FGF-4 Protein 91303ES08/60 Recombinant Human BDNF Protein 92129ES08/20
Recombinant Human FGF-10 Protein 91306ES08/60 Recombinant Human DKK-1 Protein 92275ES20
Recombinant Human/Mouse/Rat BMP-2 Protein 92051ES10/60 Recombinant Human Sonic Hedgehog N-Terminus (Human SHH) 92566ES08/60

参考文献

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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