干货 | 如何选择多能干细胞培养的细胞外基质

人类多能干细胞（human pluripotent stem cells, hPSC）在无饲养层培养体系下需要额外添加细胞外基质才能贴壁生长，今天我们就来讨论下细胞外基质这个话题。

Tenneille E Ludwig等在最初的TeSR1培养基实验都是在Matrigel上进行的，Matrigel是一种从小鼠Englebreth-Holm-Swarm肉瘤中提取的基底膜制剂。Matrigel在TeSR1培养基中有效地支持hESC的长期增殖，但它是小鼠蛋白的复杂混合物，是培养体系变异性的重要原因。在单独和组合筛选各种成分后，Tenneille E Ludwig等发现胶原蛋白IV（Collagen IV）、纤连蛋白（Fibronectin，FN）、层粘连蛋白（Laminin，LN）和玻连蛋白（Vitronectin, VTN）的组合支持TeSR1中hESC的稳定长期增殖。(Nat Biotechnol. 2006 Feb;24(2):185-7.)

目前hPSC研究主要用的细胞外基质有以下三种：

1. Corning® Matrigel® hESC-qualified Matrix

Matrigel是hPSC基础研究领域经典的细胞外基质，Matrigel是一种从EHS小鼠肉瘤（一种富含细胞外基质蛋白的肿瘤）中提取的可溶性基底膜制剂。其主要成分是层粘连蛋白（Laminin）(~60%)，其次是胶原蛋白IV（CollagenIV）(~30%)、硫酸肝素蛋白聚糖（heparinsulfate proteoglycans）和内联蛋白（entactin）。蛋白质浓度范围约为9-12 mg/mL。

用于hPSC维持培养的Matrigel是Corning®Matrigel® hESC-qualified Matrix，该产品是生长因子的浓度降低的基质胶。由于生长因子浓度存在批次间差异，所以需要根据蛋白质浓度计算每一批次稀释度。请参阅康宁的特定批次的CoA了解要分装的等分试样的体积（稀释系数）。Matrigel® 等分试样的批次特定体积通常在270-350 μL之间，在 25 mL 的DMEM/F-12中稀释。（请注意，等分试样的大小和稀释因子仅在hESC-qualified Matrix的 Matrigel® (Corning #354277) 的CoA上提供。

2. Laminin 521

层粘连蛋白521（Laminin521）是天然干细胞微环境的关键基底膜蛋白。在哺乳动物胚胎中，Laminin-521和511是最早表达的胞外蛋白，在2-4细胞期，已经可以检测到。Laminin521（LN521）由胚胎内细胞团中的hPSC表达和分泌。因此，LN521可以支持hPSC的稳定扩增以及随后的细胞谱系特化。它还对稳定和均质化不同hPSC系之间的多能性基因表达谱具有积极作用。因此在化学成分确定、无饲养层和无动物来源的干细胞培养系统中可靠地促进人hPSC的自我更新。Laminin 521化学成分确定，无异源动物成分，可保证遗传稳定和多能干细胞的高效单细胞传代，无需细胞凋亡抑制剂，为您的细胞和研究提供卓越的质量。

3. Vitronectin XF™

玻连蛋白（Vitronectin）是 Matrigel® 的有效替代品。

玻连蛋白（Vitronectin）属于小分子蛋白，借由Vitronectin受体让细胞贴附于细胞基质中，主要促进细胞迁移，增加细胞贴附性、细胞分裂、细胞生长分化等，并协助细胞间的讯号传递。Vitronectin是一种成分明确的无异源成分的细胞外基质，可以支持人类多能干细胞的增殖和分化。

STEMCELLTechnologies的Vitronectin XF™是完整的全长人玻连蛋白序列，在化学成分确定的无异源条件下由人类细胞中表达。建议使用Vitronectin XF™作为细胞外基质，用于需要成分完全明确和/或最少动物源性成分的培养系统应用。

STEMCELL Technologies的所有hPSC培养基都可以与Vitronectin XF™搭配使用，使用VitronectinXF™会有更好看的培养形态（Figure1），扩增倍数也没有明显差别（Figure2）。

Figure 1. 未分化状态的人类胚胎干细胞（H9）和人类诱导多能干细胞（WLS-4D1）的在Matrigel和Vitronectin上培养的形态。注：培养基为TeSR-E8。

Figure 2. 人类胚胎干细胞（H9, H1）和人类诱导多能干细胞（WLS-1C, A13700, WLS-4D1）在Matrigel（solid bars）和Vitronectin（checkered bars）培养超过10代的平均每代扩增倍数。注：培养基为TeSR-E8。

当与TeSR™-E8™/TeSR™-AOF一起使用时，VitronectinXF™提供了一个成分完全明确的培养系统，用于在无饲养层条件下维持 hPSC。该系统可以完全控制培养体系，从而在下游应用中获得更一致的细胞群和重复性更好的结果。

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