来自中国科学院广州生物医药与健康研究院的研究人员提出,人类尿液中的肾上皮细胞是诱导多能干细胞(iPSCs)的理想来源之一。这一方法相比其他方法更简单、重现性好,所产生的iPSCs表现出优异的分化能力。相关论文于11月8日发表在《自然实验手册》(Nature Protocols)上,详细描述了这一实验技术方案。
该研究由广州生物医药与健康研究院的Miguel A. Esteban研究组和裴端卿研究组合作完成。Esteban博士早年毕业于西班牙纳瓦拉大学,2007年加入广州生物医药与健康研究院,主要从事肿瘤干细胞研究。
2007年,美国和日本科学家发现,通过向人和小鼠的正常皮肤细胞导入KLF4、OCT4、SOX2和C-MYC四种基因,即可将体细胞重编程为多能干细胞。这一技术突破了以往只能从胚胎获取多能干细胞的瓶颈。近年来,除皮肤细胞外,研究人员还成功将角质细胞、神经干细胞、羊水细胞、血液细胞等多种人体组织细胞诱导为iPSCs。
然而,不同组织来源的iPSCs生成效率差异巨大,且多数供体细胞获取需采用侵入性程序,细胞分离过程繁琐。对于某些皮肤病或血友病、艾滋病等血液疾病患者,其皮肤成纤维细胞或血液细胞可能不健康,难以提取诱导干细胞。为减轻患者痛苦,研究人员开发了从尿液中分离细胞并诱导生成iPSCs的方法。
研究人员首先收集了57名个体的尿液样本,成功从42名个体中获得原代细胞培养物。经过二至四次尝试,总体成功率接近82%。随后,使用含10%胎牛血清的培养基培养原始细胞,促使其贴壁存活,并采用肾上皮细胞培养液进行扩增。培养2-3周后,通过逆转录病毒感染将外源因子导入尿细胞,重编程过程需3-4周,出现干细胞样克隆后挑取并继续培养,最终获得稳定的iPSCs。
研究人员表示,尿液细胞分离非常简单,仅需30毫升尿液即可,该方法成本效益高、通用性强,适用于不同年龄、性别和种族的个体。整个程序快速,iPSC克隆产率可达4%。尿液来源的iPSCs(UiPSCs)展现出极好的分化潜能,因此成为从正常个体或遗传病患者获取多能细胞的理想选择。