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人類多能干細胞（hPSC）在無飼養(yǎng)層培養(yǎng)體系下需要額外添加細胞外基質才能貼壁生長。hPSC細胞培養(yǎng)在最初的實驗都是在基質膠（Matrigel）上進行的，基質膠是一種從小鼠EHS腫瘤中提取的基底膜制劑，基質膠hPSC維持培養(yǎng)基中能有效地支持hESC的長期增殖，但它是來自小鼠的復雜蛋白混合物，容易引起培養(yǎng)體系變異。由于基質膠的變異性和異種性，使其在再生醫(yī)學應用中的使用復雜化。研究發(fā)現(xiàn)膠原蛋白IV（Collagen IV）、纖連蛋白（Fibronectin，F(xiàn)N）、層粘連蛋白（Laminin，LN）和玻連蛋白（Vitronectin, VTN）的組合支持干細胞培養(yǎng)中hESC的穩(wěn)定長期增殖。作為替代方法，層粘連蛋白（LN），玻璃纖維素和纖連蛋白以及合成聚合物已被列為未來替代Matrigel的方向。
層粘連蛋白521是天然干細胞生態(tài)位的關鍵細胞粘附蛋白。重組人Laminin-521是一種不含動物成分的重組異源三聚體，由α5、β2和γ1三條鏈組成。Laminin521可與細胞表面的多種受體結合，包括整合素、多聚糖等，其中整合素α6β1與Laminin高親和力結合，是Laminin的主要細胞粘附受體，直接決定Laminin對細胞貼壁能力的支持，整合素α6β1在hESC和hiPSC中大量表達。LN521與細胞表面受體結合，激活細胞信號通路，從而產(chǎn)生更多功能性細胞。
圖1.Laminin 521結構[1]
Biolaminin 521在體外重現(xiàn)生物學相關的 hPSC 環(huán)境，促進 hPSC 的附著、高存活和強大的長期自我更新，是支持干細胞生長以及維持基底膜結構和性能穩(wěn)定的關鍵基質蛋白。Laminin 521也是目前常用的無滋養(yǎng)層培養(yǎng)基質之一。此外， Biolaminin 521 無需添加任何細胞凋亡抑制劑，即可實現(xiàn)遺傳穩(wěn)定和多能干細胞的高效單細胞傳代，細胞以均勻單細胞層生長。
圖2.iPSC在Laminin 521涂層上細胞保持正常核型且表達干細胞標志物[2]
干細胞體外擴增培養(yǎng)
干細胞擴增培養(yǎng)是臨床轉化的基礎，但是對多數(shù)干細胞來說，其體外擴增難度較大。層粘連蛋白521作為一種理想的干細胞培養(yǎng)基質，可顯著提高干細胞的體外擴增能力。
Laminin 521適用于hPSC、iPSC和克隆干細胞的培養(yǎng)中，如多能干細胞、間充質干細胞、造血干細胞和神經(jīng)干細胞等，一般是先用Laminin 521包被，同時搭配使用相應培養(yǎng)基。層粘連蛋白521可以顯著增強干細胞與培養(yǎng)基質的粘附，維持干細胞的干性，提供細胞生長基質，并可應用于三維細胞培養(yǎng)和共培養(yǎng)，為干細胞的體外擴增提供更好的生長環(huán)境與條件。
干細胞定向分化
Laminin 521可促進hPSC向肝細胞、心肌細胞和內(nèi)皮細胞等不同類型細胞的分化。在Laminin 521上生長的hESC可表現(xiàn)出肝細胞的分子表型特征。
類器官培養(yǎng)
取代Matrigel的不確定培養(yǎng)基是類器官培養(yǎng)的主要目標，全長層粘連蛋白已被證明是凝膠模型中正確形成類器官的關鍵成分。將層粘連蛋白521用于三維支架或生物打印中的生物墨水，可在三維空間內(nèi)構建出各種類器官結構，為研究器官發(fā)育和疾病提供理想的研究模型。
已分化原代細胞的生長維持
Laminin 521能支持已分化原代細胞的生長和增殖，如心肌細胞、神經(jīng)細胞、內(nèi)皮細胞、胰島細胞等。例如在體外分化的心臟祖細胞可在含有Laminin 521的基質上增殖，并轉化為成熟的心肌細胞。
三維細胞培養(yǎng)
將層粘連蛋白521制作成膠原凝膠等三維支架，可在三維空間內(nèi)培養(yǎng)各種細胞，更接近細胞自然生長的環(huán)境，促進細胞在三維內(nèi)的生長和功能的表達。
一般使用步驟 (僅供參考)
貨號 | 產(chǎn)品名稱 | 濃度 | 規(guī)格 |
92602ES60 | Recombinant Human Laminin 521 Protein（Animal-Free） | 0.1 mg/mL | 100ug/支 |
參考文獻
[1]Pulido D, Briggs DC, Hua J, Hohenester E. Crystallographic analysis of the laminin β2 short arm reveals how the LF domain is inserted into a regular array of LE domains. Matrix Biol. 2017 Jan;57-58:204-212.
[2]Fernanda C. Paccola M, Camila H,et al. Laminin as a Potent Substrate for Large-Scale Expansion of Human Induced Pluripotent Stem Cells in a Closed Cell Expansion System. 2019 Jan 22.
