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公司新闻/正文
iPS重编程2014年新品盘点
1103 人阅读发布时间：2015-02-06 10:42
iPS重编程2014年新品盘点：
iPS技术能够通过重编程令成体细胞重新获得多能性，iPS细胞理论上可以分化成为任何类型的细胞，在疾病研究、药物筛选和细胞治疗中有很大的应用前景。iPS研究热潮推动着整个产业快速发展，市面上的iPS工具可以说是日新月异，让我们看看2014年都有哪些新产品面世吧。
自我复制的RNA
iPS需要在体细胞中表达四种转录因子，这些因子一同逆转细胞时钟，生成了类似胚胎的多能干细胞。在传统方案中，这些因子是通过逆转录病毒或慢病毒载体递送的。后来人们又开发了DNA质粒、mRNA、仙台病毒等新递送体系。
不过上述递送方案都存在不足之处。逆转录病毒和慢病毒会整合到宿主基因组中，仙台病毒难以从培养物中清除，mRNA不够稳定需要连续多天反复转染，而质粒可能引起有害的基因组修饰，不适合某些临床应用。
“目前iPS领域的趋势是，用更安全的非病毒方法取代基于病毒的递送策略，”EMD Millipore 公司的产品经理Nick Asbrock说。
Stemgent公司也拿到了这一技术的许可，用更安全的非病毒方法取代基于病毒的递送策略,不久将推出相关试剂，该公司的研发主管Brad Hamilton说。Stemgent公司在去年六月的ISSCR会议上（International Society for Stem Cell Research）向人们展示，自我复制的RNA联合该公司的microRNA Booster试剂盒，可以对血细胞进行iPS重编程。而血细胞一直是iPS重编程的老大难问题。
事实上，Stemgent也正式推出了iPS重编程系列试剂盒。全称为Stemgent® MicroRNA-Enhanced mRNA Reprogramming System。只需2周即可将靶细胞重编程为iPS细胞，与仙台病毒（Sendai Virus）、非整合型DNA载体（Episomal DNA Vectors）等传统iPS重编程方法相比，缩短实验周期超过50%以上。
与病毒、DNA载体依赖的iPS重编程手段不同，使用Stemgent® MicroRNA-Enhanced mRNA Reprogramming System对靶细胞进行重编程，生成的iPS细胞无需进行复杂耗时的下游筛选程序，只需简单几个步骤，即可轻松构建iPS细胞系.
病毒、DNA载体等依赖的iPS重编程技术，其重编程效率介于0.00001%到1%之间不等，而Stemgent® MicroRNA-Enhanced mRNA Reprogramming System的重编程效率远远大于1%，极大地提高了iPS克隆的产出率。
某些iPS研究领域，例如iPS临床研究、治疗应用等，对iPS细胞的安全性提出了极高的要求。使用Stemgent® MicroRNA-Enhanced mRNA Reprogramming System重编程靶细胞，无需担心构建的iPS细胞系可能含有病毒载体残留，亦无需担心无关的基因整合进宿主基因组，是目前适用于临床研究及治疗的最理想选择。
而以仙台病毒（Sendai Virus）为载体的iPS重编程手段，其病毒基因组虽然不会整合进宿主染色体，仙台病毒本身也不具备复制能力，但是为了构建真正意义上的virus-free的iPS细胞系，通常需要经过一个10-20代、耗时费力的筛选过程，以确保最终得到的iPS细胞系无病毒载体残留。以慢病毒（Lentivirus）体的iPS重编程手段，病毒基因组能够永久整合进宿主基因组，会给后续的iPS细胞分析带来干扰。
以仙台病毒为载体的iPS重编程试剂盒非常昂贵，综合重编程效率、时间及劳动力成本、安全性等多重考虑，Stemgent® MicroRNA-Enhanced mRNA Reprogramming System无疑是性价比的上乘之选。
2013年加州大学Steve Dowdy领导研究团队，开发了一种“自我复制的RNA”，其安全性与mRNA介导的重编程差不多，但又不需要反复转染。这种RNA以VEE病毒（Venezuelan equine encephalitis）为基础，编码了iPS重编程因子、筛选标记和四个帮助RNA自我复制的蛋白。EMD Millipore公司已经成功将这一技术商业化，并将其命名为Simplicon™。
实际上，血细胞iPS重编程的需求越来越大，STEMCELL公司的产品经理Simon Hilcove说。“从成纤维细胞重编程转向血细胞重编程，是一个相当明显的趋势，”Hilcove说。“血液是更容易获取的细胞资源，可以很方便的从患者身上取得，血库中也储存有大量的样本。另外，人们普遍认为血细胞的遗传学风险低于来自皮肤的成纤维细胞，因为血细胞并没有暴露在紫外线（阳光）下。”
“我们在ISSCR上展示的工作，是首次用RNA技术对分离自人类血液的细胞进行重编程，” Hamilton说。Stemgent公司目前也提供有血细胞重编程的服务。
更完美的培养基
Stemgent有这样一款更趋近于完美的培养基，NutriStem® XF/FF Culture Medium就是这样一款培养基。
Stemedia™NutriStem™XF / FF培养基是一种成分明确、无异源性、低生长因子、非饲养层依赖的人胚胎干细胞/诱导多能干细胞培养基，适用于多能干细胞培养及扩增。经过研发人员反复优化及测试，使用Stemedia™NutriStem™XF / FF培养基培养多能干细胞至少20代仍能维持其多能性Marker表达及正常染色体组型，并且能够在体外分化成三个胚层所有的细胞类型。Stemedia™NutriStem™XF / FF培养基能够为细胞提供了一个完全无异源性的生长环境，且无需添加高浓度的的碱性成纤维生长因子以及其他一些刺激性的生长或细胞因子。此外,使用Stemedia™NutriStem™XF / FF培养基，细胞附着、扩增能力显著优于其他培养基，尤其适用于高通量筛选。
Thermo Fisher正在拓展自己的细胞培养产品，CTS™ Essential 8™ 培养基就是其中之一。Thermo Fisher公司的干细胞研发主管Mohan Vemuri介绍到，CTS Essential 8是一个化学成分完全确定的多能干细胞培养基，特别适合细胞治疗的研究和应用。
CTS Essential 8培养基是在Essential 8的基础上开发的，Essential 8是无滋养层的多能干细胞培养系统。“Essential 8有一些源自人类血清的成分，”Vemuri解释道。“在CTS Essential 8培养基中，这些成分完全被重组蛋白取代了。”
EMD Millipore公司的PluriSTEM-XF™人类ES/iPS培养基也是一款这样的产品。据Asbrock介绍，将这种培养基与PluriSTEM-XF重组玻璃粘连蛋白（细胞外基质蛋白vitronectin）联用，可以在没有MEF（鼠类胚胎成纤维细胞）或肿瘤提取物（如BD Matrigel）的情况下支持多能细胞生长。
上述几种培养基都属于无异种成分（xenobiotic-free）配方，这种配方对于临床前和转化医学应用特别有帮助。这是因为，动物源成分或化学成分不确定的产品可能会引起调控问题，甚至有引入未知病原体的风险。
更多样的分化工具
今年不少公司都推出了引导iPS分化的新产品，Stemgent公司的心肌细胞分化培养基就是其中之一，货号为00-0072的Stemgent® MesoFate™ Differentiation Media。这款新产品，可以快速、简单、可重复地诱导人类多能干细胞分化成为心肌细胞。R&D Systems StemXVivo™也推出了这样一款心肌细胞分化试剂盒。这个今年九月面世的试剂盒，提供有培养基和检测分化情况的心肌细胞特异性抗体。“使用这些试剂你能在11天内看到收缩的细胞，”Hatler说。”此外，Thermo Fisher公司也推出了将iPS细胞分化为心肌细胞的培养基。
Thermo Fisher公司也发布了新的细胞分化培养基。举例来说，该公司的神经诱导培养基能在七天内，将1百万iPS细胞扩展为两千万到四千万神经干细胞，Vemuri介绍到。而且这些细胞的可塑性很高，能够生成中脑、后脑和前脑的前体细胞。
尽管今年涌现出了这么多iPS新工具，但人们日益增涨的需求仍未得到完全满足。比如说，研究者们还需要能将iPS细胞诱导成为功能性胰岛细胞的可靠工具，而Thermo和其他公司正在为此而努力着。相信明年市面上的iPS工具一定会更加丰富。
iPS技术能够通过重编程令成体细胞重新获得多能性，iPS细胞理论上可以分化成为任何类型的细胞，在疾病研究、药物筛选和细胞治疗中有很大的应用前景。iPS研究热潮推动着整个产业快速发展，市面上的iPS工具可以说是日新月异，让我们看看2014年都有哪些新产品面世吧。
自我复制的RNA
iPS需要在体细胞中表达四种转录因子，这些因子一同逆转细胞时钟，生成了类似胚胎的多能干细胞。在传统方案中，这些因子是通过逆转录病毒或慢病毒载体递送的。后来人们又开发了DNA质粒、mRNA、仙台病毒等新递送体系。
不过上述递送方案都存在不足之处。逆转录病毒和慢病毒会整合到宿主基因组中，仙台病毒难以从培养物中清除，mRNA不够稳定需要连续多天反复转染，而质粒可能引起有害的基因组修饰，不适合某些临床应用。
“目前iPS领域的趋势是，用更安全的非病毒方法取代基于病毒的递送策略，”EMD Millipore 公司的产品经理Nick Asbrock说。
Stemgent公司也拿到了这一技术的许可，用更安全的非病毒方法取代基于病毒的递送策略,不久将推出相关试剂，该公司的研发主管Brad Hamilton说。Stemgent公司在去年六月的ISSCR会议上（International Society for Stem Cell Research）向人们展示，自我复制的RNA联合该公司的microRNA Booster试剂盒，可以对血细胞进行iPS重编程。而血细胞一直是iPS重编程的老大难问题。
事实上，Stemgent也正式推出了iPS重编程系列试剂盒。全称为Stemgent® MicroRNA-Enhanced mRNA Reprogramming System。只需2周即可将靶细胞重编程为iPS细胞，与仙台病毒（Sendai Virus）、非整合型DNA载体（Episomal DNA Vectors）等传统iPS重编程方法相比，缩短实验周期超过50%以上。
与病毒、DNA载体依赖的iPS重编程手段不同，使用Stemgent® MicroRNA-Enhanced mRNA Reprogramming System对靶细胞进行重编程，生成的iPS细胞无需进行复杂耗时的下游筛选程序，只需简单几个步骤，即可轻松构建iPS细胞系.
病毒、DNA载体等依赖的iPS重编程技术，其重编程效率介于0.00001%到1%之间不等，而Stemgent® MicroRNA-Enhanced mRNA Reprogramming System的重编程效率远远大于1%，极大地提高了iPS克隆的产出率。
某些iPS研究领域，例如iPS临床研究、治疗应用等，对iPS细胞的安全性提出了极高的要求。使用Stemgent® MicroRNA-Enhanced mRNA Reprogramming System重编程靶细胞，无需担心构建的iPS细胞系可能含有病毒载体残留，亦无需担心无关的基因整合进宿主基因组，是目前适用于临床研究及治疗的最理想选择。
而以仙台病毒（Sendai Virus）为载体的iPS重编程手段，其病毒基因组虽然不会整合进宿主染色体，仙台病毒本身也不具备复制能力，但是为了构建真正意义上的virus-free的iPS细胞系，通常需要经过一个10-20代、耗时费力的筛选过程，以确保最终得到的iPS细胞系无病毒载体残留。以慢病毒（Lentivirus）体的iPS重编程手段，病毒基因组能够永久整合进宿主基因组，会给后续的iPS细胞分析带来干扰。
以仙台病毒为载体的iPS重编程试剂盒非常昂贵，综合重编程效率、时间及劳动力成本、安全性等多重考虑，Stemgent® MicroRNA-Enhanced mRNA Reprogramming System无疑是性价比的上乘之选。
2013年加州大学Steve Dowdy领导研究团队，开发了一种“自我复制的RNA”，其安全性与mRNA介导的重编程差不多，但又不需要反复转染。这种RNA以VEE病毒（Venezuelan equine encephalitis）为基础，编码了iPS重编程因子、筛选标记和四个帮助RNA自我复制的蛋白。EMD Millipore公司已经成功将这一技术商业化，并将其命名为Simplicon™。
实际上，血细胞iPS重编程的需求越来越大，STEMCELL公司的产品经理Simon Hilcove说。“从成纤维细胞重编程转向血细胞重编程，是一个相当明显的趋势，”Hilcove说。“血液是更容易获取的细胞资源，可以很方便的从患者身上取得，血库中也储存有大量的样本。另外，人们普遍认为血细胞的遗传学风险低于来自皮肤的成纤维细胞，因为血细胞并没有暴露在紫外线（阳光）下。”
“我们在ISSCR上展示的工作，是首次用RNA技术对分离自人类血液的细胞进行重编程，” Hamilton说。Stemgent公司目前也提供有血细胞重编程的服务。
更完美的培养基
Stemgent有这样一款更趋近于完美的培养基，NutriStem® XF/FF Culture Medium就是这样一款培养基。
Stemedia™NutriStem™XF / FF培养基是一种成分明确、无异源性、低生长因子、非饲养层依赖的人胚胎干细胞/诱导多能干细胞培养基，适用于多能干细胞培养及扩增。经过研发人员反复优化及测试，使用Stemedia™NutriStem™XF / FF培养基培养多能干细胞至少20代仍能维持其多能性Marker表达及正常染色体组型，并且能够在体外分化成三个胚层所有的细胞类型。Stemedia™NutriStem™XF / FF培养基能够为细胞提供了一个完全无异源性的生长环境，且无需添加高浓度的的碱性成纤维生长因子以及其他一些刺激性的生长或细胞因子。此外,使用Stemedia™NutriStem™XF / FF培养基，细胞附着、扩增能力显著优于其他培养基，尤其适用于高通量筛选。
Thermo Fisher正在拓展自己的细胞培养产品，CTS™ Essential 8™ 培养基就是其中之一。Thermo Fisher公司的干细胞研发主管Mohan Vemuri介绍到，CTS Essential 8是一个化学成分完全确定的多能干细胞培养基，特别适合细胞治疗的研究和应用。
CTS Essential 8培养基是在Essential 8的基础上开发的，Essential 8是无滋养层的多能干细胞培养系统。“Essential 8有一些源自人类血清的成分，”Vemuri解释道。“在CTS Essential 8培养基中，这些成分完全被重组蛋白取代了。”
EMD Millipore公司的PluriSTEM-XF™人类ES/iPS培养基也是一款这样的产品。据Asbrock介绍，将这种培养基与PluriSTEM-XF重组玻璃粘连蛋白（细胞外基质蛋白vitronectin）联用，可以在没有MEF（鼠类胚胎成纤维细胞）或肿瘤提取物（如BD Matrigel）的情况下支持多能细胞生长。
上述几种培养基都属于无异种成分（xenobiotic-free）配方，这种配方对于临床前和转化医学应用特别有帮助。这是因为，动物源成分或化学成分不确定的产品可能会引起调控问题，甚至有引入未知病原体的风险。
更多样的分化工具
今年不少公司都推出了引导iPS分化的新产品，Stemgent公司的心肌细胞分化培养基就是其中之一，货号为00-0072的Stemgent® MesoFate™ Differentiation Media。这款新产品，可以快速、简单、可重复地诱导人类多能干细胞分化成为心肌细胞。R&D Systems StemXVivo™也推出了这样一款心肌细胞分化试剂盒。这个今年九月面世的试剂盒，提供有培养基和检测分化情况的心肌细胞特异性抗体。“使用这些试剂你能在11天内看到收缩的细胞，”Hatler说。”此外，Thermo Fisher公司也推出了将iPS细胞分化为心肌细胞的培养基。
Thermo Fisher公司也发布了新的细胞分化培养基。举例来说，该公司的神经诱导培养基能在七天内，将1百万iPS细胞扩展为两千万到四千万神经干细胞，Vemuri介绍到。而且这些细胞的可塑性很高，能够生成中脑、后脑和前脑的前体细胞。
尽管今年涌现出了这么多iPS新工具，但人们日益增涨的需求仍未得到完全满足。比如说，研究者们还需要能将iPS细胞诱导成为功能性胰岛细胞的可靠工具，而Thermo和其他公司正在为此而努力着。相信明年市面上的iPS工具一定会更加丰富。