无异源动物成分的层粘连蛋白在细胞研究方面的应用
近年来，基于干细胞的细胞治疗得到深入研究，但方法尚未成熟，仍有很多值得改善的地方，重编程中所需的各种基因操作可能会给患者带来不可预估的遗传后果。另外国内外的研究人员正在使用各种方法和化合物来开发新的分化方案，包括使用不同来源的干细胞、细胞外基质以及含有动物血清和各类生长因子或转录因子的混合物来定义细胞培养体系，这就导致了干细胞分化方法的标准性和重复性的问题，其中细胞外基质对于干细胞分化和下游应用具有重要作用。今天小编就为大家介绍无异源动物成分的层粘连蛋白在细胞研究方面的应用。
图1 细胞外基质参与胚胎干细胞的三胚层分化
层粘连蛋白介绍
层粘连蛋白（Laminins）是一个细胞外基底膜蛋白家族，大约在5亿年前出现在多细胞生物中。Laminins和Ⅳ型胶原被认为是第一个细胞外基质蛋白。细胞外基质可将细胞结合在一起，并提供一个细胞可增殖、分化和生长的环境。其中Laminins存在于所有上皮细胞和内皮细胞的基底侧，同时也是某些细胞与细胞间交互作用的中间媒介，对于细胞功能调节具有重要作用。
Laminins最初是从小鼠肉瘤样肿瘤提取物中分离出来的一种三聚体蛋白，包含一条α1、一条β1和一条γ1链（LN111，根据三条链的组成命名）。整个Laminins含有5种α链、4种β链和3种γ链，原则上可以形成60种异构三聚体亚型，其中在人体内至少有16种亚型，不同组织表达不同的亚型。
图2 哺乳动物中发现的16种Laminin亚型
二、Laminins的主要应用
LN521支持hPSC分化为肝相关细胞用于自动化生产肝球
迄今为止，大多数用于肝脏生物学研究的体外模型本质为二维系统，这种系统不能完全概括肝脏结构以及多种细胞类型的相互作用。本文描述了使用LN521包被培养诱导多能干细胞（hPSC）分化为肝祖细胞、内皮细胞和肝星状细胞，再形成人的肝球。肝球在微孔中自组装形成，该过程通过液体处理和移液系统实现自动化，为疾病模型或药物筛选提供了强大的工具。
图3 半自动化流水线生产肝球
LN111联合多异氰酸肽（PIC）支持人肝脏类器官的培养
肝移植是终末期肝病的一种治疗选择。由于缺乏供体肝脏，肝脏类器官成为研究重点。本文使用多种细胞外基质进行肝类器官的培养，结果显示多异氰酸肽和LN111的组合的水凝胶用于培养人肝类器官效果最佳，维持了良好的分化和增殖潜能，为人肝类器官的临床应用奠定重要基础。
图4 PIC和LN511组合的水凝胶用于肝类器官培养
LN521支持多巴胺能神经元来源于hESC分化的人类胶质祖细胞（hGPCs）的重编程
多巴胺能（DA）神经元是帕金森中丢失的主要神经元亚型，但来源较为有限或者存在基因安全问题等，因此采用原位生成或替代的方法。本文使用hESC分化为神经元的前体细胞hGPCs（来源有限，可获取性小），优化hGPCs重编程为DA神经元（iDANs），为帕金森疾病的研究和治疗提供参考价值。
图5 hESC来源的hGPCs重编程衍生为iDANs
LN521+LN221支持多能干细胞衍生的心血管祖细胞（CVPs）的再生和改善猪心肌梗死
心肌梗死（Myocardial infarction，MI）是世界范围内最常见的人类死亡疾病，受损的心脏组织因不能自我再生而导致心脏衰竭。本研究通过使用无异源动物成分的LN221包被培养多能干细胞分化生产临床质量的CVPs，建立猪心肌梗死模型。结果显示，CVPs在移植到梗死区域后，细胞增殖良好，可有效改善猪心肌梗死，为持久的干细胞治疗人类心肌梗死铺平道路。
图6 hESCs分化的CVPs治疗猪心肌梗死
LN111支持hESCs向RPE细胞分化并减少同种异体移植的排斥反应
人胚胎干细胞来源的视网膜色素上皮（hESC-RPEs）细胞可作为老年黄斑变性晚期的替代治疗，然而同种异体hESC-RPE移植会触发免疫排斥反应。本文建立了双敲除β-2微球蛋白和Ⅱ类主要组织相容性复合物的hESC细胞系，这些细胞系在LN111包被培养分化为RPE后既缺乏Ⅰ类人类白细胞抗原（HLA-Ⅰ）,也缺乏HLA-Ⅱ。结果显示，在hESC-RPEs移植大眼动物模型后，可诱导T细胞反应并减少了免疫排斥反应，为老年黄斑变性晚期的细胞替代疗法提供数据参考。
图7 hESC-RPEs异种移植动物模型的观察
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参考文献
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