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hiPSC:人類誘導(dǎo)多能干細(xì)胞的培養(yǎng)與應(yīng)用

更新時間:2024-07-14  |  點(diǎn)擊率:611

人類誘導(dǎo)多能干細(xì)胞(hiPSC)是一類通過基因編輯技術(shù)(如CRISPR-Cas9)對已經(jīng)高度分化的人體細(xì)胞進(jìn)行重新逆分化得到的多能性干細(xì)胞。這類細(xì)胞具有自我更新和分化成多種細(xì)胞類型的能力,為科學(xué)家在疾病模型構(gòu)建、藥物篩選及再生醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域提供了強(qiáng)大的工具。

 

hiPSC的培養(yǎng)方法

hiPSC的培養(yǎng)過程復(fù)雜且需要精細(xì)操作,但現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)大大簡化了這一過程。以下是hiPSC培養(yǎng)的基本步驟:

 

試劑準(zhǔn)備:首先,需要配制hESC/iPSC培養(yǎng)基,并準(zhǔn)備Matrigel鋪板,為細(xì)胞提供一個適宜的生長環(huán)境。

細(xì)胞復(fù)蘇:將冷凍的hiPSC細(xì)胞在37℃水浴鍋中解凍,然后移入含有培養(yǎng)基的離心管中,離心去除上清液后,用新鮮培養(yǎng)基重懸細(xì)胞,接種到Matrigel包被的培養(yǎng)板上。

細(xì)胞培養(yǎng):將接種好的細(xì)胞置于37℃、5% CO2的培養(yǎng)箱中培養(yǎng),每天更換新鮮培養(yǎng)基,并根據(jù)細(xì)胞生長情況調(diào)整培養(yǎng)基體積。

細(xì)胞傳代:當(dāng)細(xì)胞匯合度達(dá)到85%左右時,需要進(jìn)行傳代操作。使用特定的消化液將細(xì)胞從培養(yǎng)板上分離下來,重懸后按一定比例接種到新的培養(yǎng)板上。

細(xì)胞凍存:對于暫時不需要使用的細(xì)胞,可以將其凍存起來以備后用。

實(shí)驗(yàn)應(yīng)用

 

hiPSC在多種實(shí)驗(yàn)研究中發(fā)揮著重要作用,以下是幾個典型的例子:

 

疾病模型構(gòu)建:通過基因編輯技術(shù),可以在hiPSC中引入特定的基因突變,從而構(gòu)建出與某種疾病相關(guān)的細(xì)胞模型。這些模型可以用于研究疾病的發(fā)病機(jī)制、評估治療效果等。

藥物篩選:利用hiPSC分化出的特定細(xì)胞類型,可以模擬藥物在人體內(nèi)的作用過程,從而篩選出具有潛在療效的藥物。這種方法可以大大縮短藥物研發(fā)周期,降低研發(fā)成本。

再生醫(yī)學(xué):hiPSC具有分化成多種細(xì)胞類型的能力,因此在再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。通過誘導(dǎo)hiPSC分化成特定類型的細(xì)胞,可以用于修復(fù)受損組織或器官,實(shí)現(xiàn)疾病的治愈。

具體實(shí)驗(yàn)案例

以研究非典型甲狀腺激素信號傳導(dǎo)為例,研究人員利用CRISPR-Cas9技術(shù)構(gòu)建了THRB基因突變的hiPSC細(xì)胞系。這些細(xì)胞系可以用于研究THRB信號通路的激活作用,以及這種作用在甲狀腺激素生理效應(yīng)中的貢獻(xiàn)。通過這種方法,研究人員可以深入了解甲狀腺激素信號傳導(dǎo)的分子機(jī)制,為相關(guān)疾病的治療提供新的思路。

 

此外,研究人員還利用hiPSC構(gòu)建了BAX/BAK雙敲除的細(xì)胞系,用于研究腦缺血等細(xì)胞凋亡相關(guān)疾病的發(fā)病機(jī)制與治療干預(yù)機(jī)制。這些細(xì)胞系具有典型的形態(tài)和未分化狀態(tài)的標(biāo)記,并且已經(jīng)通過基因技術(shù)驗(yàn)證了BAX/BAK基因的敲除效果。

 

結(jié)論

hiPSC作為一類具有廣泛應(yīng)用前景的多能性干細(xì)胞,在疾病模型構(gòu)建、藥物篩選及再生醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和完善,hiPSC的培養(yǎng)和應(yīng)用將更加簡便和高效,為科學(xué)研究和臨床治療帶來更多的可能性。


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