什么是胚胎干細胞?
胚胎干細胞(embryonic stem cell, ES cell)也稱(chēng)ES細胞,是一種存在于著(zhù)床前早期胚胎中的具有全能性的細胞。
胚胎干細胞能在體外進(jìn)行培養傳代,保持未分化二倍體狀態(tài)以及其全能性,具有形成嵌合體動(dòng)物(chimeric animal)的能力。
由于其具有全能性,故廣泛用于胚胎發(fā)育及胚胎工程方面的研究。
胚胎干細胞體外培養的原則是:
在促進(jìn)胚胎干細胞增殖的同時(shí),維持其未分化二倍體狀態(tài)。胚胎干細胞一旦分化即失去其全能性,失去二倍體正常核型的細胞則會(huì )大大降低形成嵌合體(chimera)的能力,特別是進(jìn)入種系形成生殖細胞的能力。
胚胎干細胞體外培養的一般方法:
目前體外培養胚胎干細胞的方法歸納起來(lái)有二大類(lèi):有飼養層培養法和無(wú)飼養層培養法。
(一)有飼養層培養法:
主要應用小鼠胚胎成纖維細胞(MEF)和STO細胞作為飼養細胞(MEF 和STO都能分泌促進(jìn)胚胎干細胞增殖和抑制胚胎干細胞自主分化的因子);經(jīng)si裂霉素-C或γ-射線(xiàn)處理終止其分裂后制備成飼養單層(feeder layer),將胚胎干細胞種植在這樣的單層上。
實(shí)驗過(guò)程,主要分為以下三步:準備飼養層細胞、飼養單層制備、接種干細胞培養。
飼養層培養法卻存在著(zhù)不可避免的缺點(diǎn):
1、 飼養層細胞生命期有限,不能在體外長(cháng)期傳代。在體外傳代時(shí)間太長(cháng),其產(chǎn)生促增殖因子和抑制分化因子的能力會(huì )減弱甚至喪失。
2、 MEF細胞的染色體干擾:飼養層細胞會(huì )影響干細胞遺傳物質(zhì)?!?/p>
3、 si裂霉素-C的影響:飼養層細胞需要用到si裂霉素-C,該物質(zhì)可能會(huì )影響干細胞的增殖。
4、 異種抗原及污染的影響:飼養層細胞作為異種抗原也會(huì )影響干細胞的健康,還有發(fā)生細胞間融、引入其他動(dòng)物源性病原體,給臨床移植治療帶來(lái)風(fēng)險。
5、 所用試劑復雜,批次不可控:所用材料的批次之間的波動(dòng),限制了培養物之間的可重復性。
6、 實(shí)驗周期長(cháng),培養基配制復雜:現在市場(chǎng)上有多種多樣的干細胞培養基可供選擇,大多數都是在基礎培養基的基礎上,添加例如白血病抑制因子(LIF)這樣的多功能細胞因子,但無(wú)論進(jìn)口還是國產(chǎn)的產(chǎn)品,都不免有價(jià)格高昂的缺點(diǎn)。而自己配制,又會(huì )面臨操作繁瑣、易污染等問(wèn)題。而且飼養層培養法從培養飼養細胞開(kāi)始,至少需要一周時(shí)間才能得到所需的干細胞,周期過(guò)長(cháng)。
(二)無(wú)飼養層培養法:
利用各種能分泌抑制分化因子的細胞制備條件培養基,或在基礎培養基中加入重組的LIF制備成條件培養基。使用這樣的條件培養基培養小鼠胚胎干細胞,可以不使用飼養層細胞,能保證小鼠胚胎干細胞增殖的同時(shí)維持未分化二倍體狀態(tài)。
無(wú)飼養層培養類(lèi)似普通細胞培養,主要分為以下幾個(gè)步驟:培養瓶預處理、配制培養基、消化干細胞、接種、培養。
相較于飼養層培養法,無(wú)飼養層培養法的優(yōu)點(diǎn)顯而易見(jiàn):更加簡(jiǎn)便、節省時(shí)間;但缺點(diǎn)也十分明顯:
1、 培養的細胞質(zhì)量不穩定:由于自行配制的培養基,不可控因素較多,缺少營(yíng)養細胞對的存在,干細胞生長(cháng)狀況也不穩定,直接影響實(shí)驗結果。
2、 成本高昂:商品化的培養基,根據品質(zhì)不同,價(jià)格也是從幾百元到幾千元不等,直接增加了干細胞的培養成本。
3、 需要不斷對培養基進(jìn)行調整,對實(shí)驗人員有很高的要求:無(wú)飼養層培養法需要人為添加各種各樣的細胞因子,不同的干細胞還需要進(jìn)行細微的調整以適應不同的生長(cháng)需求,因此培養難度更高,對技術(shù)人員的操作水平及經(jīng)驗有很高的要求。
更便捷的干細胞培養
近日,一項新技術(shù)——干細胞完quan培養基培養法問(wèn)世!這項重大突破,兼顧了上述兩種培養法的優(yōu)點(diǎn)又巧妙規避了它們的致命缺點(diǎn),大大降低了干細胞培養的技術(shù)門(mén)檻!
Ausbian干細胞完quan培養基,在含微量胎牛血清的基礎培養基中,通過(guò)添加一種人永生化干細胞系的條件培養基混合組成,含有多種生長(cháng)因子,具有促進(jìn)干細胞增殖、抑制干細胞分化及維持干細胞表型,增加干細胞的傳代次數的作用,可廣泛應用于人及動(dòng)物的胚胎干細胞、間充質(zhì)干細胞及各種組織來(lái)源的成體干細胞的培養。
無(wú)需額外添加和二次配制,更省去了體現制備飼養層的復雜操作,根據細胞生長(cháng)情況每2-3天更換一次培養基,使實(shí)驗更簡(jiǎn)單,可以大大縮短時(shí)間成本;培養的干細胞品質(zhì)更穩定,對實(shí)驗人員技術(shù)要求也更低,節省人力成本,輕輕松松讓干細胞茁壯成長(cháng)。