Nature子刊：如何更好地培养iPS细胞

　　

生物通报道：干细胞能够分化成为机体内的任何细胞类型。日本科学家山中伸弥（Shinya Yamanaka）开发的诱导多能干细胞技术（iPS），可以将成熟细胞重编程为多能细胞，使其回到类似干细胞的状态，重新获得强大的分化能力。这一技术在再生医学领域有着广阔的应用前景，被视为细胞替代疗法的新希望。

然而，目前人类诱导多能干细胞（hiPSC）的培养条件虽然有助于维持细胞的多能性，但也可能引入污染物，大大限制了这些细胞在临床上的应用。

为此，日本RIKEN的研究团队找到了一个更好的hiPSC培养方案。他们发现，一种参与免疫应答的趋化因子CCL2能够替代干细胞培养中的传统生长因子，增强干细胞的多能性。这一成果发表在Nature旗下的Scientific Reports杂志上。

培养hiPSC的标准方法需要用bFGF（碱性成纤维细胞生长因子）来维持其多能状态。在这样的培养条件下，hiPSC其实更接近于外胚层干细胞（epiblast stem cell），而不是真正的胚胎干细胞。

研究人员将培养基中的bFGF换成CCL2进行研究。他们发现，CCL2也能够激活JAK/STAT通路，该通路与免疫应答和多能干细胞的维持有关。研究显示，用CCL2进行培养会增强多能性标志基因的表达。

为了全面理解CCL2的作用机制，研究人员分别用CCL2和bFGF培养hiPSC，并对二者的转录组进行了比较分析。他们发现，在CCL2培养的干细胞中，低氧应答的相关基因表达水平更高，比如HIF2A (EPAS1)。这说明CCL2通过诱导类似低氧应答的反应，增强干细胞的多能性。这一发现将吸引研究者们，进一步探索细胞压力（例如低氧）与细胞多能性增强之间的关系。（延伸阅读：Science新闻：革命性重编程论文面临撤稿）

领导这项研究的Yuki Hasegawa指出，“我们发现，表达差异最为显著的基因与低氧应答有关。事实上，低氧在肿瘤发展和多能性维持中的确有着重要的作用。我们的这项研究可以帮助人们进一步提高iPSC的质量，推动这些细胞在再生医学和疾病研究中的应用。”

研究还显示，与bFGF相比，CCL2培养的hiPSC分化效率更高。人们可以利用CCL2实现无滋养层细胞的hiPSC培养，防止病毒或其它污染物对干细胞产生影响。为了更好的利用CCL2，培养质量更加稳定的人类iPSC，研究人员还开发了一种特殊的培养皿，其上覆盖着连有CCL2的微珠。

 

生物通编辑：叶予

生物通推荐原文摘要：

CCL2 enhances pluripotency of human induced pluripotent stem cells by activating hypoxia related genes

Standard culture of human induced pluripotent stem cells (hiPSCs) requires basic Fibroblast Growth Factor (bFGF) to maintain the pluripotent state, whereas hiPSC more closely resemble epiblast stem cells than true naïve state ES which requires LIF to maintain pluripotency. Here we show that chemokine (C-C motif) ligand 2 (CCL2) enhances the expression of pluripotent marker genes through the phosphorylation of the signal transducer and activator of transcription 3 (STAT3) protein. Moreover, comparison of transcriptomes between hiPSCs cultured with CCL2 versus with bFGF, we found that CCL2 activates hypoxia related genes, suggesting that CCL2 enhanced pluripotency by inducing a hypoxic-like response. Further, we show that hiPSCs cultured with CCL2 can differentiate at a higher efficiency than culturing with just bFGF and we show CCL2 can be used in feeder-free conditions in the absence of LIF. Taken together, our finding indicates the novel functions of CCL2 in enhancing its pluripotency in hiPSCs.