有人替你驗(yàn)證過(guò)了！類器官培養(yǎng)必不可少的竟然是它
有人替你驗(yàn)證過(guò)了！類器官培養(yǎng)必不可少的竟然是它
ShengWuXueBa
「生物學(xué)霸」是丁香園旗下科研資訊平臺(tái)，生醫(yī)領(lǐng)域頭部大號(hào)。最新科研資訊+滿滿科研干貨
近日，美國(guó)辛辛那提兒童醫(yī)院醫(yī)學(xué)中心研究人員在 Nature 子刊 nature biotechnology 雜志發(fā)表研究胃腸道免疫的類器官新工具，將來(lái)源于多能干細(xì)胞的人類腸道類器官（HIOs）移植到具有人源化免疫系統(tǒng)的小鼠的腎囊中，成功建立了具有功能性人體免疫組織的下一代 HIOs 體內(nèi)模型。
一直以來(lái)，缺乏免疫系統(tǒng)都是類器官研究不可回避的局限，該文章為建立免疫化類器官模型提供了一種新方法 [1] 。
類器官研究的熱度一直居高不下，但體外培養(yǎng)類器官并不是一件易事。今天就來(lái)聊一聊類器官培養(yǎng)中必不可少的細(xì)胞因子-Wnt 蛋白。 【文末免費(fèi)領(lǐng)取相關(guān)資料包噢！】
一、Wnt 信號(hào)通路：為何類器官研究離不開 Wnt
類器官是由多能干細(xì)胞（PSC）或成體組織干細(xì)胞（ASCs）建立的三維結(jié)構(gòu)。類器官體外培養(yǎng)系統(tǒng)包括一個(gè)可以自我更新的干細(xì)胞群，該細(xì)胞群可分化為多個(gè)器官特異性的細(xì)胞類型，擁有與對(duì)應(yīng)的器官類似的空間組織，并能夠重現(xiàn)對(duì)應(yīng)器官的部分功能。
從類器官的定義中可以看到，體外類器官的產(chǎn)生離不開干細(xì)胞的生長(zhǎng)、發(fā)育、成熟。Wnt 通路信號(hào)是一種重要的干細(xì)胞信號(hào)通路，參與多種細(xì)胞類型的分化，包括心肌細(xì)胞和腸上皮細(xì)胞。而經(jīng)典的 Wnt 信號(hào)通路— Wnt/β-catenin 途徑 ，則調(diào)控著干細(xì)胞的多能分化、器官的發(fā)育和再生 。
二、Wnts 如何支持各種類器官培養(yǎng)
（1）腸道類器官
2009 年是類器官領(lǐng)域革命性的一年，類器官研究界的先驅(qū) Hans Clever 及其團(tuán)隊(duì) Sato 等人從小鼠小腸隱窩分離出單個(gè) Lgr5+ 干細(xì)胞，以體外基質(zhì)膜提取物為 3D 支撐的培養(yǎng)環(huán)境中，通過(guò)加入表皮生長(zhǎng)因子（EGF）、骨形態(tài)發(fā)生蛋白拮抗劑（Noggin）、Wnts 及 R-Spondin1（Wnt 信號(hào)激活）等細(xì)胞因子，培養(yǎng)后可觀察到小腸絨毛-隱窩結(jié)構(gòu)。這些類器官是空心小球，內(nèi)部具有完整的腸道上皮結(jié)構(gòu)，而且含有所有種類的腸上皮功能細(xì)胞，包括腸上皮細(xì)胞、腸內(nèi)分泌細(xì)胞、杯狀細(xì)胞、潘氏細(xì)胞和 Lgr5+ 干細(xì)胞，這意味著體外腸類器官成功構(gòu)建 [2] 。
圖 1 單個(gè) Lgr5+ 干細(xì)胞連續(xù)培養(yǎng)生長(zhǎng)狀態(tài) [2]
注：數(shù)字為培養(yǎng)的天數(shù)
（2）心臟類器官
2021 年 Hofbauer 等報(bào)道成功開發(fā)了人誘導(dǎo)多能干細(xì)胞（hiPSC）來(lái)源的心臟類器官 [3] 。
通過(guò)加入心臟發(fā)育的關(guān)鍵信號(hào)通路因子（激活素 Activin、骨形態(tài)發(fā)生蛋白 BMP、成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子 FGF、視黃酸 retinoic acid 和 Wnt），使 hiPSC 細(xì)胞來(lái)源的心臟類器官經(jīng)歷圖形化和形態(tài)發(fā)生以形成空腔，這種類器官可分化出單獨(dú)的心肌層和內(nèi)皮層，并與遷移和分化的心外膜相互作用，從而模擬早期的心腔發(fā)育。自組織心臟類器官可以展示心肌、內(nèi)皮和心外膜等部位形態(tài)發(fā)生及細(xì)胞分化的過(guò)程，為研究人類心臟發(fā)生和先天性心臟病的發(fā)生機(jī)制提供了一個(gè)強(qiáng)有力的系統(tǒng)。
圖 2 第 7.5 天的心臟類器官冷凍切片，顯示了腔體和心肌細(xì)胞特異性標(biāo)記物 TNNT2 的表達(dá) [3]
（3）其他類器官
除腸道類器官和心臟類器官外，Wnts 還支持很多其他類器官類型被成功建立，包括胃類器官 [4] 、肝臟類器官 [5] 等。
三、經(jīng)典 Wnt 信號(hào)通路的主要配體 Wnt3a 蛋白
Wnt 家族是一個(gè) 高度保守、富含半胱氨酸的分泌蛋白大家族 ，該家族的蛋白在正常發(fā)育過(guò)程中起重要作用。目前發(fā)現(xiàn)的 Wnt 分泌蛋白主要有兩種類型，其一是依賴 β-catenin 的經(jīng)典 Wnt 信號(hào)通路，其中 Wnt 3a 是經(jīng)典 Wnt 信號(hào)通路的主要配體。Wnt3a 通過(guò) Frizzled（FZD）受體家族和 LRP5/6 共受體發(fā)出信號(hào)，來(lái)調(diào)節(jié)基因表達(dá)和多種細(xì)胞行為 [6] 。
近岸蛋白可以提供高純度，高活性，低內(nèi)毒素的 Wnt3a V3 蛋白（貨號(hào)：C22R），并在類器官平臺(tái)驗(yàn)證其促進(jìn)類器官生長(zhǎng)的功能。
產(chǎn)品特點(diǎn)：
（1）高純度、高活性
（2）低內(nèi)毒素（< 10 EU/mg，低于行業(yè)平均水平）
（3）高批間一致性
（4）不含載體蛋白
（5）現(xiàn)貨供應(yīng)
（6）多種包裝規(guī)格任意挑選：10 ug、50 ug、500 ug、1 mg
數(shù)據(jù)展示：
（1）產(chǎn)品活性
通過(guò)在 HEK293T 人胚胎腎細(xì)胞中誘導(dǎo) Topflash 報(bào)告基因活性的能力來(lái)測(cè)量。ED50 為 71.45 ng/ml。
（2）小鼠腸道類器官培養(yǎng)體系的建立
用 EGF（Cat#C029）、Wnt3a（Cat#C22R）、Noggin（Cat#C028）和 R-Spondin 1（Cat#CX83）培養(yǎng)小鼠腸道類器官。培養(yǎng) 5 天后，類器官表現(xiàn)出良好的形態(tài)和出芽率。
（3）小鼠胃類器官培養(yǎng)體系的建立
用 EGF（Cat#C029）、Wnt3a（Cat#C22R）、Noggin（Cat#C028）、R-Spondin 1（Cat#CX83）和 FGF-10（Cat#CR11）培養(yǎng)小鼠胃類器官。類器官表現(xiàn)出良好的形態(tài)。
（4）經(jīng)驗(yàn)證如下因子：IGF1（#C023）、 Wnt3a（#C22R）、 R-spondin 1（Cat#CX83）、FGFb（#C046）、FGF8b（#C798）、FGF10（#CR11）、Shh（#C089）和 Noggin（Cat#C028）可成功用于人垂體瘤類器官培養(yǎng)體系的建立。
近岸蛋白提供類器官體外培養(yǎng)所需的多種低內(nèi)毒素細(xì)胞因子：
近岸蛋白將于 2023 年 3 月 7 日 19:00～21:00 線上開展主題為「類器官模型的構(gòu)建與應(yīng)用」講座 ，點(diǎn)擊 閱讀原文 ，在線與我們聯(lián)系獲得 參會(huì)資格以及免費(fèi)申領(lǐng)類器官培養(yǎng) protocol 。
內(nèi)容審核：潘成 項(xiàng)目審核：朱曉芳
圖片來(lái)源：近岸蛋白
題圖來(lái)源：圖蟲創(chuàng)意
參考文獻(xiàn)（上下滑動(dòng)查看）
[1] Bouffi C, et al. In vivo development of immune tissue in human intestinal organoids transplanted into humanized mice. Nat Biotechnol. 2023 Jan 26.
[2] Sato T, et al. Single Lgr5 stem cells build crypt-villus structures in vitro without a mesenchymal niche. Nature. 2009 May 14;459(7244):262-5.
[3] Hofbauer P, et al. Cardioids reveal self-organizing principles of human cardiogenesis. Cell. 2021 Jun 10;184(12):3299-3317.e22.
[4] Bartfeld S,et al. In vitro expansion of human gastric epithelial stem cells and their responses to bacterial infection. Gastroenterology. 2015 Jan;148(1):126-136.e6.
[5] Jeong J, et al. Elimination of Reprogramming Transgenes Facilitates the Differentiation of Induced Pluripotent Stem Cells into Hepatocyte-like Cells and Hepatic Organoids. Biology (Basel). 2022 Mar 23;11(4):493.
[6] Nusse R et al. Wnt/β-catenin signaling, disease, and emerging therapeutic modalities. Cell (2017) .
點(diǎn)擊 閱讀原文 ，免費(fèi)申領(lǐng)類器官培養(yǎng)資料包！