ELISA試劑盒可以通過(guò)循序漸進(jìn)地模仿關(guān)鍵的發(fā)育事件,被有效地誘導(dǎo)成不同類型的細(xì)胞,從而有巨大的潛力用于研究發(fā)育生物學(xué)、疾病模型和細(xì)胞替代療法。盡管在過(guò)去的十年中,研究人員已經(jīng)付出了很大的努力,但是還沒(méi)有在體外獲得*成熟的細(xì)胞類型,這大大阻礙了這些hPSC衍生細(xì)胞的進(jìn)一步應(yīng)用。為了在體外能夠從hPSCs獲得成熟的細(xì)胞類型,有兩個(gè)主要的問(wèn)題仍然需要解決。
首先,因?yàn)槟壳坝糜趆PSC分化的程序,通常是以一種循序漸進(jìn)的方式進(jìn)行的,所以,每一個(gè)階段(尤其是早期階段)誘導(dǎo)過(guò)程中的偏差,都將會(huì)積累并可能被逐步顯著放大。以前對(duì)于hPSCs定向分化為胰腺β細(xì)胞的研究表明,胰島素(INS)細(xì)胞在后期的產(chǎn)量,對(duì)于zui初兩個(gè)階段的TGF-β信號(hào)的強(qiáng)度和時(shí)間都很敏感。此外,每一步產(chǎn)生的細(xì)胞實(shí)際上是異質(zhì)的。意外的細(xì)胞-細(xì)胞間相互作用和多余細(xì)胞所分泌的因子,將會(huì)掩蓋所需的信號(hào),并誤導(dǎo)分化過(guò)程。因此,為了優(yōu)化誘導(dǎo)條件,并由此為整個(gè)逐步分化過(guò)程的控制做好準(zhǔn)備,制定某種策略讓我們可以監(jiān)測(cè)整個(gè)分化過(guò)程的動(dòng)力學(xué)和純化理想的細(xì)胞群,將具有很大的幫助。
第二,當(dāng)前hPSC分化程序的建立,在很大程度上依賴于發(fā)育學(xué)知識(shí),主要從非人類實(shí)驗(yàn)?zāi)P停ㄌ貏e是小鼠)推論得出。在胰腺的情況中,兩個(gè)物種對(duì)于胰腺發(fā)育過(guò)程中關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子(如GATA6)的需求有所不同,表明發(fā)育機(jī)制可能存在較大差異。此外,即使在小鼠模型中,胰腺β細(xì)胞的發(fā)育過(guò)程還存在一些知識(shí)差距,導(dǎo)致缺乏定向分化的足夠發(fā)育線索。因此,很有必要開(kāi)發(fā)適當(dāng)?shù)墓ぞ撸岓w外衍生的細(xì)胞群在每個(gè)階段進(jìn)行分離,以進(jìn)行仔細(xì)評(píng)估,從而揭示發(fā)育的不太為人了解的方面。
總的來(lái)說(shuō),為了解決上述問(wèn)題,如果有一種系統(tǒng)策略可監(jiān)測(cè)、純化和分析每一階段的hPSC衍生中間細(xì)胞,將是非常可取的。此前有研究表明,遺傳標(biāo)記,尤其是譜系特異性轉(zhuǎn)錄因子,可以用于hPSCs發(fā)育和分化的研究。然而,一定程度上因?yàn)閭鹘y(tǒng)基因打靶技術(shù)的效率較低,這類研究主要集中在分化過(guò)程,不能為整個(gè)連續(xù)過(guò)程的研究提供一種系統(tǒng)的解決方案。近年來(lái),基因打靶策略所取得的突破,使我們能夠地進(jìn)行某些細(xì)胞譜系的系統(tǒng)基因標(biāo)記。
在這項(xiàng)研究中,研究人員借助于轉(zhuǎn)錄激活因子樣效應(yīng)物核酸酶(TALEN),系統(tǒng)地標(biāo)記了胰腺發(fā)育過(guò)程中的次序基因,覆蓋了來(lái)自hESCs的胰腺β細(xì)胞的主要發(fā)育階段。因而產(chǎn)生了一大組報(bào)告細(xì)胞系(reporter cell lines);其中幾個(gè)細(xì)胞是在NGN3-eGFP細(xì)胞系基礎(chǔ)上建立的雙報(bào)告細(xì)胞系。利用這種*的平臺(tái),研究人員成功地實(shí)時(shí)可視化整個(gè)分化過(guò)程的動(dòng)力學(xué),使我們能夠識(shí)別并因此分離每個(gè)分化階段的中間細(xì)胞群,用于進(jìn)一步分析。
研究人員使用雙報(bào)告hESC細(xì)胞系,捕獲了細(xì)胞命運(yùn)轉(zhuǎn)變的過(guò)程,揭開(kāi)了多個(gè)細(xì)胞亞群的基因表達(dá)譜。研究通過(guò)RNA測(cè)序,進(jìn)一步分析了hPSC衍生的NGN3-eGFP+細(xì)胞,并將sushi domain-containing 2(SUSD2)確定為一種新型的表面蛋白,在hESC衍生的胰細(xì)胞和發(fā)育的人胰腺中,胰腺內(nèi)分泌祖細(xì)胞和早期內(nèi)分泌細(xì)胞都富含這種蛋白。這個(gè)平臺(tái)和這些新的研究結(jié)果,將為體外從hESCs獲得成熟的β細(xì)胞,鋪平道路。