來自多倫多大學(xué)生物材料和生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)研究所（IBBME）的博士后研究人員David Fluri和Peter Zandstra教授近日開發(fā)出了一種懸浮培養(yǎng)誘導(dǎo)多能干細胞（iPSCs）的獨特新技術(shù)，利用這一技術(shù)或有可能實現(xiàn)大規(guī)模、廉價的干細胞生產(chǎn)及研究。相關(guān)研究成果發(fā)布在《自然方法》（Nature methods）雜志上。

從終末分化體細胞衍生出小鼠和人類誘導(dǎo)多能干細胞（iPSCs）為解析發(fā)育生物學(xué)的重要基礎(chǔ)問題開辟了新的途徑。此外，借助iPSC技術(shù)實現(xiàn)生成高質(zhì)量的疾病模型，衍生出個體特異性的iPSC細胞系，改進對藥物作用的預(yù)測，作為再生醫(yī)學(xué)的細胞資源為臨床治療發(fā)展帶來了新希望。然而在iPSC技術(shù)應(yīng)用中面臨的一個重大挑戰(zhàn)就是無法大規(guī)模制造出足夠數(shù)量的活細胞。

盡管近年來用于生成iPSC的分子工具取得了快速的發(fā)展，然而提供無動物成分控制微環(huán)境的大規(guī)模培養(yǎng)技術(shù)的開發(fā)卻仍然滯后，其主要原因在于iPSCs的增殖依賴于細胞的粘附和聚集。當(dāng)前的培養(yǎng)方案通常需在飼養(yǎng)細胞或細胞外基質(zhì)成分上將細胞貼壁培養(yǎng)連續(xù)傳代，才能將體細胞重編程為多能干細胞。

這些方法有被病原體污染的風(fēng)險，需要將飼養(yǎng)細胞與目的細胞類型分離開來，從而提高了成本，也使得細胞更易于發(fā)生變異。盡管有研究表明小鼠和人類胚胎干細胞(ESCs)均可在缺乏飼養(yǎng)層細胞的條件下作為懸浮聚集物維持在多能狀態(tài)并進行擴增。然而，迄今報道的所有懸浮培養(yǎng)都需要進行一系列的分離和再聚集步驟，這樣的操作大大限制了細胞的產(chǎn)量。

為了攻克這一難題，Fluri將細胞重編程過程與一種可提供穩(wěn)定微環(huán)境的生物反應(yīng)器技術(shù)組合起來，在這種持續(xù)粘附、無基質(zhì)的懸浮培養(yǎng)系統(tǒng)中成功將小鼠細胞重編程生成了多能干細胞，隨后研究人員又誘導(dǎo)這些多能干細胞生成了心臟細胞。

通過導(dǎo)入這一特殊的生物反應(yīng)過程，實現(xiàn)了干細胞在懸浮條件下生長，消除了貼壁培養(yǎng)細胞存在的一些固有問題。此外，這一新培育技術(shù)還有可能使細胞生成更安全更穩(wěn)定。

新系統(tǒng)未來將有可能用于對iPSC重編程過程的基礎(chǔ)研究，以及解析培養(yǎng)基和微環(huán)境對于細胞重編程的影響。它代表朝大規(guī)模生成可用于多種應(yīng)用的iPSC邁出了重要的一步。