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hiPSC:人類誘導多能干細胞的培養(yǎng)與應(yīng)用

更新時間:2024-07-14  |  點擊率:629

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

 

hiPSC的培養(yǎng)方法

hiPSC的培養(yǎng)過程復雜且需要精細操作,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:

 

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

細胞復蘇:將冷凍的hiPSC細胞在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)基重懸細胞,接種到Matrigel包被的培養(yǎng)板上。

細胞培養(yǎng):將接種好的細胞置于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)細胞生長情況調(diào)整培養(yǎng)基體積。

細胞傳代:當細胞匯合度達到85%左右時,需要進行傳代操作。使用特定的消化液將細胞從培養(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。

細胞凍存:對于暫時不需要使用的細胞,可以將其凍存起來以備后用。

實驗應(yīng)用

 

hiPSC在多種實驗研究中發(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)的細胞模型。這些模型可以用于研究疾病的發(fā)病機制、評估治療效果等。

藥物篩選:利用hiPSC分化出的特定細胞類型,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:hiPSC具有分化成多種細胞類型的能力,因此在再生醫(yī)學領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。通過誘導hiPSC分化成特定類型的細胞,可以用于修復受損組織或器官,實現(xiàn)疾病的治愈。

具體實驗案例

以研究非典型甲狀腺激素信號傳導為例,研究人員利用CRISPR-Cas9技術(shù)構(gòu)建了THRB基因突變的hiPSC細胞系。這些細胞系可以用于研究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。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的分子機制,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雙敲除的細胞系,用于研究腦缺血等細胞凋亡相關(guān)疾病的發(fā)病機制與治療干預機制。這些細胞系具有典型的形態(tài)和未分化狀態(tài)的標記,并且已經(jīng)通過基因技術(shù)驗證了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胞,在疾病模型構(gòu)建、藥物篩選及再生醫(yī)學等領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。隨著技術(shù)的不斷進步和完善,hiPSC的培養(yǎng)和應(yīng)用將更加簡便和高效,為科學研究和臨床治療帶來更多的可能性。


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