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iPSC體外疾病模型研究平臺在加速藥物篩選中的應(yīng)用

瀏覽次數(shù):955 發(fā)布日期:2024-11-28  來源:本站 僅供參考,謝絕轉(zhuǎn)載,否則責(zé)任自負(fù)
iPS細(xì)胞,即誘導(dǎo)性多能干細(xì)胞(induced pluripotent stem cells,iPS cells),是通過對體細(xì)胞進(jìn)行重編程,讓分化的體細(xì)胞“返老還童”,成為類似人胚胎干細(xì)胞(ESCs)的多能性干細(xì)胞。

2006年日本京都大學(xué)Shinya Yamanaka教授在《Cell》上率先報道了誘導(dǎo)多能干細(xì)胞的研究。他們把Oct3/4、Sox2、c-Myc和Klf4這四種轉(zhuǎn)錄因子引入成年小鼠的成纖維細(xì)胞中,發(fā)現(xiàn)可誘導(dǎo)其發(fā)生轉(zhuǎn)化,產(chǎn)生的iPS細(xì)胞在形態(tài)、基因和蛋白表達(dá)、表觀遺傳修飾狀態(tài)、細(xì)胞增值能力、類胚體和畸形瘤生成能力、分化能力等方面都與胚胎干細(xì)胞相似。Shinya Yamanaka教授也因此獲得2012年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎。
 


iPSC制備過程[1]


誘導(dǎo)多能干細(xì)胞iPS技術(shù)具有巨大的潛在應(yīng)用價值,可用于干細(xì)胞治療研究,構(gòu)建疾病模型,發(fā)現(xiàn)新的治療靶點(diǎn)或篩選新的藥物。iPSC已被應(yīng)用在多個疾病領(lǐng)域,包括神經(jīng)系統(tǒng)疾病(帕金森病、腦卒中等)、心力衰竭、黃斑病變、糖尿病、外傷、血液瘤等,部分產(chǎn)品已進(jìn)入到臨床試驗(yàn)階段。
 


iPSC應(yīng)用疾病領(lǐng)域[2]


iPSC體外疾病模型的優(yōu)勢
 

1體外誘導(dǎo)的iPSC細(xì)胞可無限擴(kuò)增和定向分化,可替代較難獲得的原代細(xì)胞系。
2患者體內(nèi)誘導(dǎo)出來的iPSC細(xì)胞,分化形成的類器官,有利于大規(guī)模的進(jìn)行藥物篩選。
3iPSC細(xì)胞在體外更容易進(jìn)行基因編輯,誘導(dǎo)分化細(xì)胞可以高效模擬疾病的治療。

南模生物iPSC疾病研究模型平臺擁有多年培養(yǎng)干細(xì)胞的經(jīng)驗(yàn)和干細(xì)胞基因編輯技術(shù),已建立穩(wěn)定的iPS誘導(dǎo)系統(tǒng),可提供高效的疾病研究模型。

可提供的服務(wù)內(nèi)容及交付周期如下:


iPSC體外疾病模型服務(wù)案例

iPSC重編程



圖1 A. 重編程第0天時細(xì)胞的形態(tài);B. 第7天,細(xì)胞開始貼壁;C. 第12天,iPSC克隆開始出現(xiàn);D. 第18天,iPSC克隆長成,邊緣清晰,細(xì)胞致密。

 
圖2 A. 關(guān)鍵iPS細(xì)胞標(biāo)記基因的表達(dá)。B. iPSCs的免疫細(xì)胞化學(xué)染色。C. 畸胎瘤驗(yàn)證。D. iPSCs及其分化后代在內(nèi)胚層、中胚層和外胚層分化過程中已知標(biāo)志物的基因表達(dá)分析。
 

圖3 核型檢測。

iPSC基因編輯
在iPS細(xì)胞NANOG基因后插入TdTomato熒光蛋白。
 

圖4 A. iPSC-NANOG-tdTomato構(gòu)建策略圖;B. iPSC-NANOG-2A-tdTomato熒光表達(dá)驗(yàn)證,Scale bar=100µm。

iPS細(xì)胞LRRK2點(diǎn)突變
 

圖5 A. hiPSC-LRRK2(G2019S)策略圖;B. Sanger測序結(jié)果。


iPS細(xì)胞CISH基因第三個外顯子內(nèi)選取sgRNA進(jìn)行基因編輯,移碼突變造成CISH基因的敲除。
 


圖6 A. iPSC-CISH-KO策略圖;B. Sanger測序結(jié)果。

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Reference:
[1] Karagiannis, P., Nakauchi, A., & Yamanaka, S. (2018). Bringing Induced Pluripotent Stem Cell Technology to the Bedside. JMA journal, 1(1), 6–14. https://doi.org/10.31662/jmaj.2018-0005
[2] Yamanaka S. (2020). Pluripotent Stem Cell-Based Cell Therapy-Promise and Challenges. Cell stem cell, 27(4), 523–531. https://doi.org/10.1016/j.stem.2020.09.014

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