利用三維平臺(tái)地誘導(dǎo)干細(xì)胞產(chǎn)生不同類型的細(xì)胞

  --誘導(dǎo)性多能干細(xì)胞（induced pluripotent stem cells, iPSCs）有潛力分化為體內(nèi)任何一種細(xì)胞，從而提供一種用于藥物開發(fā)和再生醫(yī)學(xué)的強(qiáng)大工具。但是在實(shí)驗(yàn)室中大規(guī)模地誘導(dǎo)這些細(xì)胞可靠地選擇一種特定的命運(yùn)一直都是一個(gè)挑戰(zhàn)。如今，來自新加坡A*STAR的一個(gè)干細(xì)胞研究人員小組開發(fā)出一種細(xì)胞分化方法：在三維生物反應(yīng)器中增殖和擴(kuò)大iPSCs從而地產(chǎn)生神經(jīng)祖細(xì)胞（neural progenitor cell）。

論文通信作者Steve Oh和他的同事們利用他們之前為在三維懸浮系統(tǒng)中的小的固體顆粒表面上培養(yǎng)人胚胎干細(xì)胞開發(fā)出的一種所謂的微載體平臺(tái)開始研究。他們?yōu)槿薸PSCs優(yōu)化了這種技術(shù)，從而證實(shí)在每天更換兩次培養(yǎng)基的被稱作攪拌式反應(yīng)器的攪拌容器中，包被蛋白的圓柱狀微載體能夠?qū)е轮鼐幊痰母杉?xì)胞增殖20倍。這種產(chǎn)量比任何其他報(bào)道的成批培養(yǎng)這些細(xì)胞的系統(tǒng)高得多。

在正常條件下，科學(xué)家們不得不在平直的培養(yǎng)皿中費(fèi)時(shí)費(fèi)力地操縱iPSCs以便形成更加特化的細(xì)胞。但是，在這種新的三維平臺(tái)下，只需簡(jiǎn)單地更換培養(yǎng)基，研究人員就可以高達(dá)85%的效率誘導(dǎo)iPSCs變成神經(jīng)祖細(xì)胞。利用這種將細(xì)胞增殖和細(xì)胞分化整合在一起的過程，每個(gè)接種的iPSC能夠產(chǎn)生333個(gè)神經(jīng)祖細(xì)胞。作為比較，大多數(shù)科學(xué)家利用經(jīng)典的二維組織培養(yǎng)方法只能讓每個(gè)初始的干細(xì)胞產(chǎn)生53個(gè)神經(jīng)祖細(xì)胞。

Oh說，“這種二維方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力，只能獲得10%的產(chǎn)量，而且在不同實(shí)驗(yàn)室之間也是不同的?；谖⑤d體的培養(yǎng)方法為細(xì)胞生長(zhǎng)提供更加大的表面面積，因而更加多的細(xì)胞能夠被加入到這種系統(tǒng)系統(tǒng)來增加集料尺寸和產(chǎn)量。”

Oh和他的同事們也誘導(dǎo)這些神經(jīng)祖細(xì)胞進(jìn)一步分化為很多不同類型的腦細(xì)胞，包括三種主要的神經(jīng)細(xì)胞系：神經(jīng)元、少突膠質(zhì)細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞。Oh注意到，在未來，這樣的神經(jīng)元可能能夠被用來治療帕金森病之類的疾病，而移植少突膠質(zhì)細(xì)胞可能能夠治療脊髓損傷