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誘導(dǎo)性多能干細胞 (iPSC)分化小工具—細胞因子

2023-11-15  閱讀(776)

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01
什么是iPSC細胞?

誘導(dǎo)多能干細胞(induced pluripotent stem cells,iPSC)是將一系列誘導(dǎo)因子導(dǎo)入到成熟體細胞中,并重編程為具有類似胚胎干細胞特征的一種多能干細胞,其可以分化成人體多種功能細胞,且可以在體外培養(yǎng),如心肌細胞、神經(jīng)元細胞、胰島細胞等,在臨床治療、藥物研發(fā)、醫(yī)療美容等多個領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

 

02
iPSC在研情況

近年來,iPSC領(lǐng)域的關(guān)注度持續(xù)上漲,且隨著細胞治療藥物的上市,市場發(fā)展?jié)摿薮蟆H蛞延卸嗉夜緭碛衖PSC產(chǎn)品管線,但多數(shù)產(chǎn)品均處于臨床前研究階段。據(jù)統(tǒng)計,截至2023年3月底,全球iPSC在研管線開展臨床試驗或獲得臨床試驗?zāi)驹S可的有11項,其中臨床Ⅲ期1項,臨床Ⅱ期1項,臨床Ⅰ/Ⅱ期3項,臨床Ⅰ期4項,獲臨床試驗?zāi)驹S可2項。適應(yīng)癥涉及關(guān)節(jié)炎、移植物抗宿主病、心力衰竭、多發(fā)性骨髓瘤、淋巴瘤、呼吸衰竭、帕金森病、卒中等疾病。

圖 1.iPSC治療示意圖

 

03
iPSC的優(yōu)勢是什么?

iPSC與胚胎干細胞類似,可在體外無限復(fù)制,適用于大規(guī)模培養(yǎng);iPSC可來源于患者自身,故可減小免疫排斥問題;由于iPSC的細胞來源是成體細胞,避免了倫理問題。iPSC可根據(jù)需求誘導(dǎo)分化成需要的細胞,批次間相對穩(wěn)定,可避免臨床療效不一致情況。

 

04
iPSC的醫(yī)療應(yīng)用有哪些?
01

疾病建模:從疾病患者中取體細胞誘導(dǎo)生成iPSC,定向誘導(dǎo)分化為疾病特異性模型,從而幫助特定疾病匹配合適的治療方案。

02

新藥開發(fā)及測試:iPSC具有提供生物學(xué)同類細胞類型的潛力,這些細胞可用于針對各類組織細胞的化合物鑒定,化合物篩選,靶標驗證,和作為測試藥物療效和安全性的工具。

03

細胞療法:目前正在探索iPSC來源的NK細胞療法、iPSC來源的CAR-T細胞療法等,以望降低成本提高藥物的可及性。

04

個性化治療:iPSC技術(shù)可以結(jié)合CRISPR等基因編輯技術(shù),定向敲除或加入基因,糾正干細胞基因組內(nèi)的基因差誤,為個性化醫(yī)療增添了新途徑。

05

毒理學(xué)測試:iPSC可用于毒理學(xué)測試和篩查,使用iPSC或其衍生的特定組織的細胞,通過活細胞來評估該組織的細胞對化合物或藥物的安全性。

此外,iPSC還可以運用于3D生物打印、組織工程、生物反應(yīng)器等領(lǐng)域。

 

05
iPSC可用于治療哪些疾病?

iPSC技術(shù)為血液瘤的細胞治療提供了更穩(wěn)定細胞來源,iPSC衍生的CAR-iNK細胞產(chǎn)品, 用于治療多發(fā)性骨髓瘤,目前Fate Therapeutics的 FT-576已進入臨床試驗。iPSC衍生的CAR-iT細胞產(chǎn)品,F(xiàn)T-819目前處于臨床研究Ⅰ期,用于治療包括B細胞淋巴瘤、慢性淋巴細胞白血病、B細胞急性淋巴細胞 、白血病。BlueRock Therapeutics使用cell+gene平臺,將iPSC誘導(dǎo)為多巴胺能神經(jīng)元,誘導(dǎo)生成的多巴胺能神經(jīng)元擁有重建神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的潛力,以實現(xiàn)恢復(fù)運動功能、提高生活質(zhì)量的目的,從而達到治療帕金森的目的,該產(chǎn)品目前已進入臨床I期。iPSC再生醫(yī)學(xué)的出現(xiàn)也為心衰治療提供了新方向,艾爾普再生醫(yī)學(xué)研發(fā)的一種ipsc細胞治療產(chǎn)品,可用于嚴重慢性缺血性心力衰竭,目前正在開展Ⅰ/Ⅱa期臨床試驗。iPSC治療還可用于治療移植物抗宿主病,Cynata Therapeutics旗下在研的iPSC衍生的MSC產(chǎn)品已獲批用于急性移植物抗宿主病患者的Ⅱ期臨床治療。

 

而除了上述的疾病領(lǐng)域外,iPSC的應(yīng)用領(lǐng)域還涉及類器官、血友病、末期肝硬化、晚期糖尿病等。iPSC可衍生為各種成體細胞的潛能, 使其可以應(yīng)用于多個臨床領(lǐng)域,與龐大的市場需求相契合,將促使iPSC快速發(fā)展。

 

06
iPSC研究相關(guān)細胞因子

iPSC的廣泛應(yīng)用是基于分化能力。通過不同的細胞因子,iPSC能夠分化成不同類型的細胞。翌圣提供一系列高活性細胞因子,用于支持人iPSC 細胞的研究。這些產(chǎn)品均經(jīng)過嚴格的質(zhì)量控制,活性已經(jīng)得到驗證。

 

表1. 細胞因子在iPSC擴增和分化中的應(yīng)用

類型

細胞因子

用于ESC和iPSC擴增

Activin A、BMP-4、FGF-2、TGF-β1、Wnt 3a

用于外胚層譜系分化

BMP-4、 EGF、 FGF-2、Noggin

用于中胚層譜系分化

Activin A、 BMP-2、 FGF-2 、BMP-4、DKK-1、FGF-3、FGF-10、 FGF-17、 Flt3-Ligand、IL-3、 IL-6、IL-11、Noggin、 PDGF-BB、SCF、TGF-β1、TPO、VEGF、Wnt-5a

用于內(nèi)胚層譜系分化

Activin A、 BMP-4、 FGF-2、 EGF、 FGF-4、 FGF-7、FGF-10、 FGF-17、IGF-1、Noggin、PDGF-BB、VEGF、Shh、Wnt 3a、HGF

 

表2. 細胞因子在iPSC分化中的應(yīng)用

細胞因子

分化的細胞

FGF-2和EGF搭配使用

神經(jīng)前體細胞

BMP-2、BMP-4、Activin A、FGF和Wnt-5a

促使 PSCs 向心肌祖細胞分化

FGF-10和FGF-7

可將PSCs分化為胰腺細胞

Wnt3a、Activin A、FGF-4、BMP-4和HGF 

可生成肝前體細胞

BMP-4、Wnt3a、FGF-10、EGF和維甲酸

可從PSC產(chǎn)生肺泡II型樣上皮細胞

TGF-β、Noggin、TNF-a、BMP-2、FGF-2

iPSC能夠分化成間充質(zhì)干細胞

DLL-4、IL-2、BMP-4、TGF-β、IL-33、IL-10

調(diào)節(jié)性T細胞(Tregs)

 

表3. 細胞因子在干細胞分化中的作用

蛋白類別

作用

EGF

表皮生長因子(EGF)是一種強效生長因子,通過與其受體(EGFR)結(jié)合發(fā)揮作用,可刺激多種表皮和上皮細胞的生長、增值和分化。

FGF-2

成纖維細胞生長因子(FGF)通過促進細胞增值和分化而在多種組織的出生前和出生后發(fā)育以及再生中發(fā)揮重要作用。FGF-2常被用于細胞培養(yǎng)基的一個重要組成部分,如人類胚胎干細胞培養(yǎng)基、無血清培養(yǎng)系統(tǒng)。

TGF-β1

轉(zhuǎn)化生長因子-β1,具有調(diào)節(jié)細胞增值、生長、分化、運動以及細胞外基質(zhì)的合成和沉積等多種功能。也參與胚胎發(fā)生、組織重塑和傷口愈合等生理過程。

Activin A

活化素A,具有調(diào)節(jié)細胞增殖和分化、促進神經(jīng)元存活等多種生物學(xué)活性。

Wnt3a

Wnt3a屬于信號蛋白的Wnt家族,在維持胚胎和成體組織的完整性中發(fā)揮重要作用。Wnts 通過與細胞膜受體結(jié)合和/或通過與相鄰細胞膜受體結(jié)合介導(dǎo)Wnt信號通路。在胚胎成型、細胞決定、細胞增值、CNS發(fā)育和細胞骨架形成等多種形態(tài)發(fā)生過程中。

Noggin

能抑制TGF-β家族配體,阻止它們與相應(yīng)的受體結(jié)合。Noggin是BMP-4的拮抗劑,調(diào)節(jié)BMP-2、7、13和14活性。Noggin蛋白在發(fā)育過程中調(diào)節(jié)骨形態(tài)發(fā)生蛋白的活性。

Flt3-Ligand

Flt3配體,是一種可以調(diào)控早期造血干細胞增殖的生長因子。Flt3-Ligand自身不能刺激早期造血細胞的增殖,但與其他集落刺激因子(CSFs)和白介素等一起可協(xié)調(diào)誘導(dǎo)早期造血細胞的生長和分化。

BMP-2

骨形態(tài)發(fā)生蛋白-2,是一種強效的骨誘導(dǎo)細胞因子,能夠與骨傳導(dǎo)載體如膠原蛋白和合成羥基磷灰石相關(guān)聯(lián)地誘導(dǎo)骨和軟骨形成。BMP-2參與Hedgehog通路、TGF-β信號通路和細胞因子及其受體之間的相互作用。

FGF-10

是一種肝素結(jié)合生長因子,屬于FGF家族。該家族的蛋白質(zhì)通過促進細胞增殖和分化,在各種組織的產(chǎn)前發(fā)育、產(chǎn)后生長和再生過程中發(fā)揮著核心作用。

IGF-1

胰島素樣生長因子1, 是一種多肽生長因子,在體外刺激各種細胞類型的增殖和存活,包括肌肉、骨骼和軟骨組織。IGF在結(jié)構(gòu)和功能上與胰島素相似,但具有比胰島素高得多的促生長活性。

VEGF165

血管內(nèi)皮生長因子165, 是一種強效的生長和血管生成細胞因子。它刺激內(nèi)皮細胞的增殖和存活,并促進血管生成和血管通透性。

TPO

血小板生成素,是一種在肝臟、腎臟和骨骼肌中產(chǎn)生的譜系特異性生長因子。它能刺激巨核細胞的增殖和成熟,并促進體內(nèi)血小板循環(huán)水平的提高。

HGF

肝細胞生長因子,可誘導(dǎo)細胞增殖、運動、形態(tài)發(fā)生、抑制細胞生長和增強神經(jīng)元存活,是肝臟再生過程中至關(guān)重要的有絲分裂原,尤其是在肝部分切除術(shù)和其他肝損傷后。

Shh

音猬因子,胚胎發(fā)育過程中重要的信號分子,包括T細胞分化、增殖和分泌。它還控制著神經(jīng)干細胞和造血干細胞,對胸腺細胞的分化和增殖很重要。

FGF-4

一種肝素結(jié)合生長因子,是FGF家族的一員。該家族的蛋白質(zhì)通過促進細胞增殖和分化,在各種組織的產(chǎn)前發(fā)育、產(chǎn)后生長和再生過程中發(fā)揮著核心作用。FGF-4信號通過FGFR 1c、2c、3c和4發(fā)揮作用。

Wnt-5a

Wnt5a可激活非經(jīng)典的Wnt/ Ca2+信號通路,參與調(diào)控胚胎發(fā)育、細胞增殖分化和癌癥等重要生理和病理過程。。

IL-3

白細胞介素 3,一種造血生長因子,可促進巨核細胞、粒細胞-巨噬細胞、紅細胞系、嗜酸性粒細胞、嗜堿性粒細胞和肥大細胞系的定向祖細胞的存活、分化和增殖。

PDGF-BB

人血小板衍生生長因子B,具有促有絲分裂、分化、趨化和血管生成的作用。

Vitronectin

玻連蛋白,一種結(jié)構(gòu)蛋白,可在細胞外基質(zhì)中形成纖維狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),參與細胞外基質(zhì)與細胞內(nèi)骨架的連接,對細胞的粘附、遷移、增殖、分化等過程發(fā)揮重要作用。Vitronectin蛋白與iPS細胞的生成和分化密切相關(guān),在iPSC細胞的生成和維持過程中發(fā)揮了關(guān)鍵作用。

IL-11

在體外,IL-11 能促進IL-6依賴的漿細胞瘤細胞增殖和T細胞依賴性B細胞的發(fā)育。在含IL-11、EPO的培養(yǎng)基中原始細胞可分化成巨噬細胞。

DLL-4

DLL4作為Notch配體參與Notch信號通路,可以激活NOTCH1和NOTCH4。DLL4參與血管生成,并負調(diào)控內(nèi)皮細胞增殖和遷移以及血管生成發(fā)芽。DLL4可以綁定到Notch-1和Notch-4。

 

表4. 細胞因子產(chǎn)品信息

英文名稱

中文名稱

貨號

Human bFGF/FGF-2

人堿性成纖維細胞生長因子

91330ES

Human EGF

人表皮生長因子

92701ES

Human GM-CSF

人粒細胞-巨噬細胞集落刺激因子

91113ES

Human Activin A 

人激活素A

91702ES

Human TNF-alpha 

人腫瘤壞死因子

90601ES

Human VEGF165

人血管內(nèi)皮細胞生長因子165

91502ES

Human TGF-β 1

人轉(zhuǎn)化生長因子β1

91701ES

Human SCF

人干細胞因子

92251ES

Human BMP-2

人骨形態(tài)發(fā)生蛋白 2 

92051ES

Human BMP-4

人骨形態(tài)發(fā)生蛋白4 

92053ES

Human HGF

人肝細胞生長因子

92055ES

Human Vitronectin

人玻連蛋白

92549ES

Human Wnt3a

人wnt3a蛋白

92276ES

Huma TPO

人血小板生成素

92252ES

Human FGF-7

人成纖維細胞生長因子7

91304ES

Human IGF-1

人胰島素樣生長因子1

92201ES

Human SHH

人音猬因子

92566ES

Human FGF-10

人成纖維細胞生長因子10

91306ES

Human PDGF-BB

人血小板衍生生長因子B

91605ES

Human PDGF-AA

人血小板衍生生長因子A

91601ES

Human OSM

人抑瘤素M

92254ES

Human IL-3

人白介素3

90104ES

Human VEGF121

人血管內(nèi)皮細胞生長因子121

91503ES

Human IL-11

人白介素11

90110ES

Human Noggin

人頭蛋白

92528ES

Human FGF-4

人成纖維細胞生長因子4

91303ES

Human DLL-4

人Delta-like 蛋白 4

93874ES

 

 
細胞因子產(chǎn)品特點
 
 
  • 高生物活性:更低的ED50,更高的蛋白比活性。

  • 低內(nèi)毒素:< 0.01EU/μg蛋白。

  • 高純度:>95%,經(jīng)SDS-PAGE和HPLC雙重檢測。

  • 產(chǎn)品形態(tài):凍干粉。

  • 多種類器官培養(yǎng)驗證

 

 
細胞因子驗證數(shù)據(jù)
 
 

 Human Wnt3a

 

Recombinant Human BMP-2 Protein 生物活性比進口品牌高1.5倍

 

Human IL-3 Protein

 

Human FGF-2

 

07
相關(guān)產(chǎn)品信息

 

產(chǎn)品名稱

貨號

規(guī)格

Human TGF-β1

91701ES

5μg

100μg

Human GM-CSF

91102ES

5μg

100μg

Human Wnt3a

92276ES

10μg

100μg

Human Wnt5a

92282ES

10μg

100μg

Human BMP-4

92053ES

10μg

100μg

Human Activin A

91702ES

10μg

100μg

Human SHH

92566ES

5μg

100μg

Human Noggin

92528ES

5μg

100μg

Human FGF-2

91330ES

10ug

100μg

Human IL-6

90107ES

5μg

100μg

Human EGF

92701ES

100 μg

500 μg

Human SCF

92251ES

10μg

100μg

Human TPO

92252ES

100μg

1mg

Human VEGF165

91502ES

10μg

100μg

Human IGF-1

92201ES

100ug

500 μg

Human PDGF-BB

91605ES

10ug

100μg

Human PDGF-AA

91601ES

10μg

100μg

Human KGF-2/FGF-10

91306ES

5μg

100μg

Human KGF-1/FGF-7

91304ES

10μg

100μg

Human IL-3

90104ES

10μg

100μg

Human Flt-3 Ligand

92259ES

10μg

100μg

Human HGF

92055ES

10μg

50μg

Human BMP-2

92051ES

10μg

100μg

Human IL-11

90110ES

10μg

100μg

Human DLL-4

93874ES

100μg

500μg



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