诱导性多能干细胞背后的秘密推手—Vitronectin蛋白
近日，来自美国的Gameto公司宣布，他们将研发利用人类诱导性多功能干细胞（iPSCs）进行诱导生长的卵巢类器官模型-ovaroid。这一全人源卵巢类器官能够复制卵巢的许多关键功能，这标志着我们在女性生殖健康方面的研究又向前迈进了一大步，为不孕不育和卵巢癌等女性疾病带来颠覆性的治疗手段。
此项技术的核心即利用iPSC诱导生成组成卵泡的最大细胞群—颗粒细胞来进一步得到健全的卵巢类器官。颗粒细胞是一种卵巢合成和分泌抑制素、雌激素的主要功能细胞，这些颗粒样细胞具有与人类胎儿卵巢细胞相似的转录组，并涵盖了关键的卵巢表型，包括卵泡形成和类固醇激素生成。这项全新的技术相比早期通过构建的人/小鼠混合卵巢类器官的方法效率提速数倍。其实不光是在生殖科学方面，iPS细胞目前已经应用于疾病治疗、器官移植、生物修复等领域，也可以使用患者自身所提供诱导的ips细胞来进行试验，筛选出最合适的药物。全球范围内已有多个产品进入了临床实验阶段，包括囊性纤维化、眼科类的退行性疾病、神经退行性疾病以及多种肿瘤，新冠肺炎后遗症的恢复也是目前火热的研究方向。iPS细胞避开了利用人体胚胎提取干细胞的伦理道德制约，避免了异体移植免疫排斥的风险，同时在建立包括脑、肠、肝脏、胰腺、肾及肺等相关的多种类器官疾病模型、药物筛选和开发等领域具有重大潜在价值。
科学家为了充分利用iPS细胞这一强大的细胞武器，对其进行了深入的研究，这时候一种特殊的蛋白进入了大众视野。Vitronectin玻连蛋白是一种结构蛋白，可在细胞外基质中形成纤维状网络结构，参与细胞外基质与细胞内骨架的连接，对细胞的粘附、迁移、增殖、分化等过程发挥重要作用。研究人员发现Vitronectin蛋白与iPS细胞的生成和分化密切相关，在iPSC细胞的生成和维持过程中发挥了关键作用【1】。这篇发表在顶刊Nature Mehods上的研究细致的探索了适宜人类iPS细胞生长诱导的最佳培养条件，确立了Vitronectin蛋白的重要地位。
Fig1：玻连蛋白涂层提高iPS细胞衍生效率
研究小组最惊讶的是人类iPS细胞生长不需要许多早期认为必须的营养物质，但是Vitronectin蛋白的添加却是必须的。与传统的培养基相比，加入Vitronectin蛋白可以显著提高iPSC细胞的生长速率和维持多能性的能力，这对于后续临床上的操作利用具有重要意义。在此基础上来自我国的科研小组在实验中发现，当iPS细胞在涂有vitronectin蛋白的基质上培养时，这些细胞更容易分化为血细胞。这引起了研究小组成员极大的研究兴趣，希望从分子水平探究这背后的作用机制。在实验中，研究人员通过添加不同浓度的Vitronectin蛋白，观察iPS细胞分化情况，并利用流式细胞术和免疫荧光染色等技术对分化细胞进行鉴定。
Fig2：玻连蛋白促进iPS细胞早期造血
实验结果显示添加vitronectin蛋白在第4天和第6天有效地促进了内皮样细胞的分化和增殖，可以清楚地观察到具有圆形形状的造血样细胞和经历 EHT 的内皮样细胞【2】。科学家想到αvβ3 和 αvβ5 可以整联蛋白在血管生成中介导Vitronectin蛋白功能【3】。整合素是一种细胞表面受体，能够将细胞与其外界环境连接起来，并参与细胞的迁移、增殖、分化等过程。αvβ3和αvβ5整合素能够与Vitronectin蛋白结合，并通过激活信号通路来促进干细胞向造血细胞系分化。进一步使用RNA干扰技术进行实验发现，αvβ3和αvβ5整合素可能是通过激活Focal adhesion kinase (FAK)和Phosphatidylinositol-3-kinase (PI3K)信号通路来促进造血系细胞的分化。除了在干细胞分化中的重要作用外，Vitronectin蛋白还可以影响干细胞的迁移和增殖。研究表明，Vitronectin蛋白可以促进干细胞的迁移，并且这种效应与αvβ3和αvβ5整合素的表达水平相关；另外，Vitronectin蛋白能够促进干细胞的增殖，这种效应可能与Vitronectin蛋白与另一种整合素αvβ1的结合有关【4】。
Vitronectin蛋白在iPSC细胞的培养和应用中具有重要意义。作为一种高效、可靠的细胞培养试剂，Vitronectin蛋白可以显著提高iPS细胞的生长和增殖速率，并促进其向特定细胞系的分化，在最大程度上为iPS细胞研究和应用开辟新的道路。Vitronectin蛋白和iPS细胞的组合在干细胞治疗和再生医学领域已经崭露头角，这样的黄金拍档将在未来给我们带来更多的惊喜和冲击。
目前市场上能够提供Vitronectin蛋白的厂家还很少，提供定量标准的也只有进口厂家，且定量方法并非基于iPSC，而Vitronectin与其他常用细胞因子不同，目前暂无国际标准品可作为定量标准，这对用户来说需要花费大量时间和经济成本进行测试，确定实际用量浓度。同立海源可提供全长序列的Vitronectin蛋白（货号：GMP-TL651），并在iPSC应用方面成功建立了定量测活方法，可提供每批次确定的ED50值，方便iPSC客户的研究应用。从数据结果来看，同立海源的Vitronectin蛋白可有效促进iPSC的贴壁及扩增，多批次产品间的ED50值稳定，iPSC的贴壁效果（ED90更高）优于竞品。
图1：Vitronectin蛋白活性定量实验
N0.2 贴壁效果Wall adhesion effect图2：iPSC贴壁效果（5μg/mL）
| 产品 | 浓度 | D3扩增倍数 | 倍增时间 |
同立海源 | 5μg/mL | 3.06 | 38H |
| 竞品R | 5μg/mL | 2.98 | 39H |
图3：添加Vitronectin培养的iPSC扩增对比
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试用活动细则：
1.活动时间：即日起-2023年4月30日；
2.试用规格：25μg/支；
3.免费试用名额有限，每个客户限申请一次（注：同一导师或同一公司为同一客户，不累计赠送）；
4.申请要求：申请信息完整，能够近期开展实验；
5.其他说明：试用结束后，反馈试用结果；
6.本次活动最终解释权归北京同立海源生物科技有限公司所有。
参考文献：
【1】 Chen G, Gulbranson DR, Hou Z, Bolin JM, Ruotti V, Probasco MD, Smuga-Otto K, Howden SE, Diol NR, Propson NE, Wagner R, Lee GO, Antosiewicz-Bourget J, Teng JM, Thomson JA. Chemically defined conditions for human iPSC derivation and culture. Nat Methods. 2011 May;8(5):424-9.
【2】 Shen J, Zhu Y, Zhang S, Lyu S, Lyu C, Feng Z, Hoyle DL, Wang ZZ, Cheng T. Vitronectin-activated αvβ3 and αvβ5 integrin signalling specifies haematopoietic fate in human pluripotent stem cells. Cell Prolif. 2021 Apr;54(4):e13012.
【3】 Erdreich-Epstein A, Shimada H, Groshen S, Liu M, Metelitsa LS, Kim KS, Stins MF, Seeger RC, Durden DL. Integrins alpha(v)beta3 and alpha(v)beta5 are expressed by endothelium of high-risk neuroblastoma and their inhibition is associated with increased endogenous ceramide. Cancer Res. 2000 Feb 1;60(3):712-21.
【4】 Cai L, Dewi RE, Goldstone AB, Cohen JE, Steele AN, Woo YJ, Heilshorn SC. Regulating Stem Cell Secretome Using Injectable Hydrogels with In Situ Network Formation. Adv Healthc Mater. 2016 Nov;5(21):2758-2764.
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北京同立海源生物科技有限公司，成立于2011年，专注细胞和基因治疗（CGT）上游GMP级原料试剂研发，致力于为生命科学提供可靠的产品与服务。产品涉及细胞分选磁珠试剂，真核/原核重组蛋白、无血清培养基、细胞培养试剂盒、转染试剂、基因编辑工具酶等。为细胞和基因治疗药物、抗体药物开发、细胞储存等生物制药和IVD领域提供核心原料试剂与服务。
公司建有2000m2的研发实验室及GMP级洁净车间，包括真核与原核蛋白表达工程平台、细胞培养技术开发平台、体外诊断试剂生产平台，通过ISO13485和ISO9001双认证，部分产品已获美国FDA DMF备案。