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干細胞研究新趨勢
自從2012諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎頒發(fā)給“體細胞重編程”技術(shù)以后，干細胞領(lǐng)域的應(yīng)用研究直接被按下了“加速鍵”。在大量高質(zhì)量研究的加持下，我們已跑步進入“細胞治療”時代。
干細胞是一組可以自我更新并具有多種分化能力的細胞。2012年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎得主山中伸彌于 2006 年首次實現(xiàn)了將體細胞轉(zhuǎn)化為多能干細胞的方法，自此拉開了干細胞治療的序幕。
干細胞的發(fā)育受多種內(nèi)在機制和微環(huán)境因素的影響。根據(jù)分化潛能，干細胞可分為全能干細胞（如：受精卵），多能干細胞（如：胚胎干細胞）和單能干細胞（如：神經(jīng)干細胞）。
目前干細胞的臨床應(yīng)用可概括為四個方面：疾病模型研究、再生治療、藥物開發(fā)、干細胞靶向治療[1]。
從上世紀60年代以來，研究人員便一直致力于開展干細胞治療的研究，并相繼在帕金森病、亨廷頓病、杜氏肌營養(yǎng)不良癥、范可尼貧血和甲型血友病等疾病上取得了一定的成功。干細胞治療的另一種策略是激活成體干細胞的增殖和分化潛能，例如改變促紅細胞生成素祖細胞的活性。
Fig.1 An overview of different approaches to disease modelling is shown[2].
此外，干細胞還可以構(gòu)建特定的疾病模型，在疾病研究和新藥開發(fā)中具有廣闊的應(yīng)用前景。這些疾病模型包括腫瘤、心血管疾病和神經(jīng)系統(tǒng)疾病。這些疾病模型主要由誘導(dǎo)多能干細胞（iPSC）完成。近年來，隨著iPSC技術(shù)逐漸成熟，研究人員可以基于不同的多能人類干細胞建立疾病/患者特異性模型，精準探究人類疾病機制和開發(fā)治療性藥物。
前文我們已經(jīng)講到干細胞構(gòu)建疾病模型的巨大優(yōu)勢，而構(gòu)建完成的疾病模型又在藥物臨床前研究中具有重要的意義。其可以模擬藥物在體內(nèi)的吸收、分布、代謝、利用的情況，有利于評估藥物的藥理作用、藥物在體內(nèi)的藥代動力學(xué)和臨床療效[3]。
Fig.2 A schematic diagram of a possible approach to using a stem cell-based system in a drug discovery campaign[4].
干細胞在篩選藥物先導(dǎo)、測試候選藥物的功效和安全性以及選擇患者群體進行臨床測試方面具有許多得天獨厚的優(yōu)勢，并可以大大降低藥物研發(fā)的成本和周期。
作為一名科研人員，我們應(yīng)當如何把握住這炙手可熱的“超級熱點”呢？
俗話說得好：工欲善其事，必先利其器！一項好的研究展開或者臨床應(yīng)用開發(fā)是離不開最基礎(chǔ)的科研條件，包括且不限于高精準的儀器支持、良好的試劑供應(yīng)、科學(xué)合理的實驗方案制定等等。
Fig.3 google scholar search results
在我們對干細胞相關(guān)研究文獻的搜集分析過程中，我們看到賽默飛干細胞相關(guān)產(chǎn)品的高頻出鏡率。在某學(xué)術(shù)搜索對近5年以“Stem Cell Thermo Fisher”為關(guān)鍵詞的搜索結(jié)果中我們可以看到有19900篇結(jié)果，展現(xiàn)了賽默飛干細胞系列產(chǎn)品的良好市場表現(xiàn)。
Fig.4 Cell Stem Cell doi: 10.1016/j.stem.2021.04.031.
2021年，一篇發(fā)表于干細胞Top雜志Cell Stem Cell的題為《Naive stem cell blastocyst model captures human embryo lineage segregation》文章中就使用了多達14種賽默飛干細胞系列產(chǎn)品，包括Geltrex (0.5μL per cm2 surface area, Thermo Fisher Scientific, A1413302,)、TrypLE™ Express Enzyme、Donkey anti- Mouse Alexa Fluor 647等等[5]。這些高質(zhì)量的產(chǎn)品為研究人員的高質(zhì)量成果發(fā)表提供了保證。
Fig.5 Nature doi: 10.1038/s41586-022-04613-4.
無獨有偶，2022年，一篇發(fā)表于Nature雜志的題為《Generation of 3D lacrimal gland organoids from human pluripotent stem cells》文章中，研究人員使用了多達16種賽默飛干細胞系列產(chǎn)品從人類多能干細胞開發(fā)了3D 淚腺類器官，這些類器官在形態(tài)、免疫標記特征和基因表達模式的基礎(chǔ)上表現(xiàn)出與天然淚腺的諸多相似之處，并且在移植到受體大鼠的眼睛附近時經(jīng)歷功能成熟，形成腔空并產(chǎn)生淚膜蛋白[6]。
從大量的高質(zhì)量發(fā)表文獻中，我們看到在不同方向的干細胞研究中，賽默飛提供了從體細胞重編程、培養(yǎng)擴增、基因編輯、誘導(dǎo)分化、分析鑒定等的干細胞研究全流程解決方案，以品質(zhì)、創(chuàng)新和一站式的解決方案，為科研人員的精準實驗結(jié)果保駕護航并率先做到了：
品質(zhì)為先：以卓越產(chǎn)品性能，確保有效實驗結(jié)果
創(chuàng)新所向：以創(chuàng)新應(yīng)用技術(shù)，加速推進實驗效率
馭繁就簡：以完整實驗方案，高效優(yōu)化工作流程
通過多年的技術(shù)積累，賽默飛在下列生物產(chǎn)品方面取得了巨大的成就，幫助世界各個研究小組相繼發(fā)表了數(shù)以百計的高質(zhì)量研究成果。
體細胞編程
Invitrogen™CytoTune™-iPS 2.0重編程系統(tǒng)（A16517）
該系統(tǒng)基于復(fù)制缺陷型仙臺病毒(SeV)的載體，安全且高效地導(dǎo)入并表達一些關(guān)鍵的遺傳基因，它們是將體細胞重編程為iPSC所必需的。多種細胞經(jīng)驗證，如成纖維細胞、PBMCs、CD34+細胞、T細胞、微血管內(nèi)皮細胞、尿細胞、羊水細胞、骨骼肌成肌細胞等。此外，CTS™ CytoTune-iPS 2.1 仙臺病毒重編程試劑盒—無縫轉(zhuǎn)移至臨床培養(yǎng)（Elife, 2022）[7]。
體外培養(yǎng)擴增
Essential 8 培養(yǎng)基：第一款商業(yè)化的E8培養(yǎng)基，8種確定成分，可支持PSC生長超過50代，同時保持PSC分化為三胚層的能力。
Gibco™ StemFlex™ 培養(yǎng)基 (A3349401) ：專為高難度應(yīng)用開發(fā)的干細胞擴增培養(yǎng)基。將單細胞傳代后的克隆擴增效率提高達5倍，基因編輯后的細胞復(fù)蘇速度提高2倍，加速助力您的干細胞研究。[8]。
基因編輯
Invitrogen Neon™電轉(zhuǎn)儀（MPK5000S）+Invitrogen Lipofectamine™ Stem干細胞轉(zhuǎn)染試劑（STEM00008）
使用Neon轉(zhuǎn)染系統(tǒng)進行電穿孔或使用Invitrogen Lipofectamine 干細胞轉(zhuǎn)染試劑進行脂質(zhì)轉(zhuǎn)染，將編輯工具遞送到iPSC中。雖然這兩種方法都能成功完成基因組編輯，但電穿孔遞送基因編輯工具通常編輯效率更高(Molecular Cell, 2022) [9]。
誘導(dǎo)分化
Gibco™ Neurobasal培養(yǎng)基：為滿足神經(jīng)元最佳培養(yǎng)需求，經(jīng)過優(yōu)化，形成了一個完整的基礎(chǔ)培養(yǎng)基系統(tǒng)，可以維持神經(jīng)細胞的長期生長和正常表型；能維持高純度的神經(jīng)元培養(yǎng)，而無需星型膠質(zhì)細胞滋養(yǎng)層。
Gibco™ B-27™ 添加劑：神經(jīng)細胞培養(yǎng)的最佳血清替代物，更有其他近10種B-27，滿足您干細胞、氧化應(yīng)激、糖代謝等研究。
Gibco™ N-2 添加劑：適合胚胎神經(jīng)和中樞神經(jīng)系統(tǒng) (CNS) 祖細胞的血清替代物；推薦用于周圍和中樞神經(jīng)系統(tǒng)原代培養(yǎng)中神經(jīng)母細胞瘤和有絲分裂后神經(jīng)元的生長和表達(Advanced Science, 2022) [10]。
分析鑒定
實時熒光定量PCR系統(tǒng)
SuperScript™ IV VILO™ cDNA 合成預(yù)混液（11756050）
專用于RT-qPCR中進行快速、靈敏、可重復(fù)性的cDNA合成。即使對于不純樣本或稀有樣本，也能獲得出色的靈敏度和cDNA產(chǎn)量，從而保證后續(xù)qPCR分析的高效性和可重復(fù)性。
Invitrogen™ PSC免疫細胞化學(xué)試劑盒
可實現(xiàn)對hPSC的至多四種主要標志物的圖像分析：OCT4、SOX2、SSEA4和TRA-1-60，包括一抗、Alexa Fluor二抗、核DNA染料以及用于優(yōu)化固定PSC染色的預(yù)制緩沖液。試劑盒中的抗體已經(jīng)過驗證，具有高性能和多重分析能力，一次可以同時特異性地評估兩種標志物(Biochemical Engineering Journal, 2022) [11]。
Invitrogen 抗體
談及干細胞鑒定，抗體無疑也是關(guān)鍵工具之一。Invitrogen提供廣泛的靶標特異干細胞抗體，經(jīng)過嚴格兩步法的高級驗證抗體，廣泛適用于成像、WB、IHC/IF等應(yīng)用，更能確保您的結(jié)果。不僅如此，作為Alexa Fluor 的發(fā)明者，我們還推出信噪比更優(yōu)的Alexe Fluor Plus二抗，特別對于稀有樣本的低豐度靶標檢測，助您一次性獲取發(fā)表級結(jié)果[12]。
EVOS智能成像系統(tǒng)
可用于長期活細胞實時成像、孔板掃描和大圖拼接，以及多種自動化成像應(yīng)用，安全、易用、精確、靈活(Nature Microbiology, 2022) [13]。
未來，準確把握干細胞研究方向，快速高效開展相關(guān)干細胞實驗已經(jīng)成為開展研究的重要基礎(chǔ)，而這一切在賽默飛提供的全套系列干細胞研究解決方案中都能得到答案。
講到這里，大家是否對找到滿足干細胞科研需求，提高研究效率的工具充滿期待呢？
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參考文獻：
1.Liu, Muge. et al. "Global trends of stem cell precision medicine research (2018-2022): a bibliometric analysis." Frontiers in Surgery (2022): 843.
2.Sterneckert. et al. Investigating human disease using stem cell models. Nat Rev Genet 15, 625–639 (2014).
3.Donowitz.et al. "Current and potential future applications of human stem cell models in drug development." The Journal of Clinical Investigation 130.7 (2020): 3342-3344.
4.Rubin LL, Haston KM. Stem cell biology and drug discovery. BMC Biol. 2011 Jun 7;9:42.
5.Yanagida, Ayaka, et al. "Naive stem cell blastocyst model captures human embryo lineage segregation." Cell Stem Cell 28.6 (2021): 1016-1022.
6.Hayashi, Ryuhei, et al. "Generation of 3D lacrimal gland organoids from human pluripotent stem cells." Nature 605.7908 (2022): 126-131.
7.Jimenez-Vazquez, Eric N., et al. "SNTA1 gene rescues ion channel function and is antiarrhythmic in cardiomyocytes derived from induced pluripotent stem cells from muscular dystrophy patients." Elife 11 (2022): e76576.
8.Khayrullina, Guzal, et al. "Survival motor neuron protein deficiency alters microglia reactivity." Glia 70.7 (2022): 1337-1358.
9.Tan, Renke, et al. "Cas11 enables genome engineering in human cells with compact CRISPR-Cas3 systems." Molecular Cell 82.4 (2022): 852-867.
10.Kim, Hyunho, et al. "Recapitulated Crosstalk between Cerebral Metastatic Lung Cancer Cells and Brain Perivascular Tumor Microenvironment in a Microfluidic Co‐Culture Chip." Advanced Science (2022): 2201785.
11.Poorna, M. R., et al. "Differentiation of induced pluripotent stem cells to Cardiomyocytes on Cellulose Nanofibril substrate." Biochemical Engineering Journal (2022): 108521.
12.Mestre, Humberto, et al. "Periarteriolar spaces modulate cerebrospinal fluid transport into brain and demonstrate altered morphology in aging and Alzheimer’s disease." Nature communications 13.1 (2022): 1-17.
13.Lagerborg, Kim A., et al. "Synthetic DNA spike-ins (SDSIs) enable sample tracking and detection of inter-sample contamination in SARS-CoV-2 sequencing workflows." Nature Microbiology 7.1 (2022): 108-119.
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