促进干细胞生长并抑制分化新培养基

以色列耶路撒冷哈达萨大学的研究人员近日开发出一种新的干细胞培养基，能让干细胞在更长时间内不分化。这项研究是由哈达萨人类胚胎干细胞研究中心的主管Benjamin  Reubinoff领导的，发表在近期的Nature Biotechnology上。作者们相信这项技术将对临床应用所需的大量hESC特别有用。

为了保持hESC存活且具有多能性，研究人员通常在滋养层细胞（也就是一层小鼠胚胎成纤维细胞）上培养，或者在微载体上成簇培养。但是在这些基质上培养干细胞是相当昂贵的，而且培养物不能在很长时间内保持未分化状态，尽管所有必需的生长因子都存在。

Reubinoff的研究团队正在研究hESC簇分化成神经细胞，他们一直在使用Invitrogen的Neurobasal培养基。这种培养基能够在无滋养层的条件下长时间维持神经细胞的生长和正常表型。在研究过程中，研究人员注意到并非所有细胞都分化了。他们怀疑是培养基的选择导致了这种现象，于是他们开始集中精力研究培养基如何促进干细胞生长并抑制分化。

为了验证他们的理论，研究小组定制了培养基。他们在Neurobasal培养基中加入了血清替代物，还加入了干细胞生长所需的蛋白，包括细胞外基质组分、神经营养因子、成纤维细胞生长因子2和活化素A。研究人员在常规的无血清培养基和定制培养基中培养了hESC。三个星期之后，定制培养基中存在更多的未分化hESC细胞。

使用这种新的培养基，研究小组检验了三种不同的hESC系。他们利用荧光激活细胞分选（FACS）在7周和20周后分析了培养物，发现90%的细胞仍维持多能性。这项突破为在计算机化的自动系统中大规模扩增胚胎干细胞创造了可能性。此外，通过改变培养条件，还可能进一步指导干细胞长成特定的细胞类型，用于研究或病人的移植。

然而，研究小组也承认，他们的方法并不完美。在细胞传代过程中，他们丢失的细胞数是滋养层培养方法的近3倍。他们还将继续完善这种技术，以确保培养产量尽可能地高。

请点击此处下载原文

Nature Biotechnology 28, 361–364 (2010) doi:10.1038/nbt.1616

Derivation, propagation and controlled differentiation of human embryonic stem cells in suspension
Debora Steiner, Hanita Khaner, Malkiel Cohen, Sharona Even-Ram, Yaniv Gil, Pavel Itsykson,
Tikva Turetsky,Maria Idelson, Einat Aizenman, Rita Ram, Yael Berman-Zaken & Benjamin Reubinoff

【Abstract】Undifferentiated human embryonic stem cells (hESCs) are currently propagated on a relatively small scale as monolayer colonies1, 2, 3, 4, 5, 6, 7. Culture of hESCs as floating aggregates is widely used for induction of differentiation into embryoid bodies8. Here we show that hESC lines can be derived from floating inner cell masses in suspension culture conditions that do not involve feeder cells or microcarriers. This culture system supports prolonged propagation of the pluripotent stem cells as floating clusters without their differentiation into embryoid bodies. HESCs cultivated as aggregates in suspension maintain the expression of pluripotency markers and can differentiate into progeny of the three germ layers both in vitro and in vivo. We further show the controlled differentiation of hESC clusters in suspension into neural spheres. These results pave the way for large-scale expansion and controlled differentiation of hESCs in suspension, which would be valuable in basic and applied research.