人类多能干细胞(hPSCs)能够成长为几乎任何的细胞类型,这使得它们成为研究早期人类发育和疾病的动态工具,但是很大程度上取决于它们在哪里生长。
更安全的干细胞培养新方法
五月四日在Nature子刊《Scientific Reports》发表的一项研究中,加州大学圣迭戈分校医学院的研究人员,使用一种强大的统计工具,称为design of experiments(DOE),确定最佳细胞培养配方,来培育和生产hPSCs。
加州大学圣迭哥分校儿科、细胞和分子医学系副教授Alysson Muotri指出:“目前,有不同的培养方法和培养基,但它们不是最佳的,甚至不是以化学方法定义的。根据每一批次培养基之间的差异,有一些因素可能会影响干细胞的生长。这在很多方面影响了科学结果。例如,它减慢了实验进程,因为条件可能不够纯净。这也使得其他实验室很难验证实验数据,因为他们使用的培养基,可能跟最初实验所用的不一样。”
Muotri及其同事使用DOE,测量用于hPSC培养基的两个关键生长因子:碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)和神经调节蛋白-1β1(NRG-1β1)。DOE通常用于科学实验,测量和解释数据的差异,但在生物学中的应用还不多。
Muotri说:“如果你问一名生物学学生:一种酶的理想温度和pH值是什么?他/她将会尝试在一个实验中确定最佳温度,在另一个实验中确定最佳的pH值。然后,学生将会错误地得出结论:这些代表着最佳的温度和pH值。现在缺少的是,温度和pH值之间的相互作用。最佳工作温度可能并不是最佳的pH条件。DOE同时考虑多个因素之间的正面、负面或中性相互作用。”
根据早期工作——分析了hPSC培养基中数百个其他因素,研究人员确定了bFGF和NRG-1β1的最佳配方。然而,他们指出,他们的结果是不固定的。Muotri说:“如果科学发现了影响细胞增殖的一个新因素,我们就可以将它添加到我们的DOE矩阵中,以快速测试和重新制定培养基配方。”
研究人员希望他们的这些结果,将为hPSC培养带来一个新标准。Muotri说:“世界上任何一个实验室都可以获得相同的配方,没有可变性。我们也认为,这种方法可以应用到人类干细胞分化过程中的细胞培养条件。理想情况下,我们想要制备过渡培养基的配方,它们在细胞类型特化的过程中可微妙地发生改变,从而模仿人类胚胎。”
Muotri说,他的团队正在与加州大学圣迭哥分校技术转移办公室合作,寻求行业合作伙伴,协助研制使用hPSCs的所有实验室都能获取的新技术。