誘導(dǎo)多能干細(xì)胞（iPSCs）的神奇之處在于其能夠大量增殖并分化為所有類型的細(xì)胞，以便最初少量的iPSCs能夠用于制造大量的機(jī)體細(xì)胞；然而，一些細(xì)胞已經(jīng)被證明要比其它細(xì)胞更加容易產(chǎn)生和制造，而這對(duì)于ipsCs的研究轉(zhuǎn)化到臨床療法中的成本和花費(fèi)或許具有重大影響；近日，一篇刊登在國(guó)際雜志Stem Cell Research上題為“Extracellular laminin regulates hematopoietic potential of pluripotent stem cells through integrin β1-ILK-β-catenin-JUN axis”的研究報(bào)告中，來自日本京都大學(xué)等機(jī)構(gòu)的科學(xué)家們通過研究發(fā)現(xiàn)，一種廣泛存在于人類機(jī)體中并用于iPSCs療法的特殊分子—層粘連蛋白(laminin)或許會(huì)影響ipsCs的造血分化。

圖片來源：https://www./science/article/pii/S1873506121001331?via%3Dihub

在分化iPSCs之前，細(xì)胞所處或被培養(yǎng)的環(huán)境尤其重要，出于研究目的，科學(xué)家們將iPSCs在小鼠胚胎成纖維細(xì)胞上進(jìn)行了培養(yǎng)，這些“飼養(yǎng)者”細(xì)胞能為iPSCs提供必要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)；然而，如果出于臨床目的考慮，ipsCs就必須在無飼環(huán)境中被維持，這項(xiàng)研究中，研究人員通過研究發(fā)現(xiàn)了小鼠胚胎成纖維細(xì)胞的一種合適的替代品，即層粘連蛋白-511 E8蛋白片段（LM511-E8）。

研究人員利用LM511-E8將iPSCs分化出了多種類型血細(xì)胞，包括他們給患者機(jī)體中輸注的血小板等，這種分化的基礎(chǔ)是研究者10多年前發(fā)現(xiàn)的Sac方法。Sac方法主要是針對(duì)iPSCs的造血分化，其能夠遵循原條結(jié)構(gòu)、中胚層、血管內(nèi)皮的狀態(tài)來產(chǎn)生造血祖干細(xì)胞。換句話說，這種方法能試圖重現(xiàn)天然的造血作用從而產(chǎn)生造血祖細(xì)胞，而造血祖細(xì)胞是一種所有其它血細(xì)胞都能夠衍生的細(xì)胞類型。然而這種方法并非沒有缺陷，研究人員注意到，相比ipsCs的數(shù)量，他們所獲得的造血祖細(xì)胞的數(shù)量相當(dāng)少。

隨著細(xì)胞的分化，其增殖的傾向就會(huì)下降，而iPSCs則擁有最高的增殖率，祖細(xì)胞也擁有很好的增殖能力；換句話說，血小板則不會(huì)增殖；因此，較低的造血祖細(xì)胞的產(chǎn)量就會(huì)增加收集所需的數(shù)千億以上血小板的時(shí)間和成本。研究者表示，LM511-E8僅僅是眾多層粘連蛋白中的一種，然而其卻是唯一一種迄今為止被批準(zhǔn)用于ipsC臨床應(yīng)用的一種特殊蛋白，層粘連蛋白是存在于全身的一種粘連蛋白，其由α、β和γ鏈組成，每一條鏈都會(huì)被破碎成為“子集”， LM511-E8則標(biāo)記著α5鏈、β1鏈和γ1鏈。

胞外層粘連蛋白支架或能通過控制典型的Wnt/β-連環(huán)蛋白信號(hào)通路來確定hPSCs的造血潛能。

圖片來源：Akinori Yuzuriha，et al. Stem Cell Research (2021). DOI: 10.1016/j.scr.2021.102287

在干細(xì)胞研究中，層粘連蛋白被認(rèn)為是地板，對(duì)于有寶寶開始滾爬的家庭而言，這時(shí)候在地板上鋪上一層地毯似乎是最好的；另一方面，同樣的家庭，如果有一只小狗在里面嬉戲前總是迫不及待地清理自己的腳掌，那么這個(gè)家庭可能就更喜歡瓷磚。類似地，選擇層粘連蛋白的類型應(yīng)該根據(jù)我們想從ipsCs所衍生的細(xì)胞類型來作為依據(jù)。為了確定LM511-E8是否是造血祖細(xì)胞產(chǎn)量低的原因，研究人員Eto等人就對(duì)9種不同類型的層粘連蛋白進(jìn)行了調(diào)查分析，很快他們就發(fā)現(xiàn)，LM421-E8和LM121-E8兩種層粘連蛋白或能改善造血祖細(xì)胞的產(chǎn)量。

有趣的是，與其它7種層粘連蛋白不同的是，層粘連蛋白LM421-E8和LM121-E8對(duì)iPSCs的粘附力都較弱；由于目前其都不能用于臨床應(yīng)用，因此研究人員對(duì)LM511-E8的粘附性進(jìn)行修飾，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，將其濃度降低到原來Sac方法中使用的八分之一，就能夠使得造血祖細(xì)胞的產(chǎn)量與LM421-E8和LM121-E8兩種層粘連蛋白所誘導(dǎo)的產(chǎn)量相當(dāng)。而且，連續(xù)稀釋LM511-E8還會(huì)促進(jìn)細(xì)胞表達(dá)更多ITGB1受體分子，激活該受體分子就能增強(qiáng)典型的Wnt信號(hào)通路并能提供ipsCs造血分化的新型分子機(jī)制。

胞外層粘連蛋白支架或能通過控制典型的Wnt/β-連環(huán)蛋白信號(hào)通路來確定hPSCs的造血潛能。

圖片來源：Akinori Yuzuriha，et al. Stem Cell Research (2021). DOI: 10.1016/j.scr.2021.102287

Wnt信號(hào)對(duì)于細(xì)胞的生長(zhǎng)和遷移至關(guān)重要，尤其是在胚胎中。本文研究結(jié)果表明，通過化學(xué)修飾Sac方法就能增強(qiáng)Wnt信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，進(jìn)而進(jìn)一步提高并增加造血祖細(xì)胞的產(chǎn)量。研究者Eto說道，iPSCs能被用來制造所有的細(xì)胞類型，但不同國(guó)家和實(shí)驗(yàn)室研究人員所實(shí)現(xiàn)的轉(zhuǎn)化效率并不相同，其中的原因或許是一些簡(jiǎn)單的東西，比如所使用的材料等，本文研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，ipsCs造血分化主要依賴于最佳的粘附特性。

綜上，胞外層粘連蛋白支架或能通過在未分化階段激活I(lǐng)TGB1-ILK-β-連環(huán)蛋白-JUN軸來調(diào)節(jié)造血干祖細(xì)胞的的分化潛能；而低濃度的LM511-E8和修飾后的造血干祖細(xì)胞-Sac方法聯(lián)合后或能獲得較高的造血祖細(xì)胞產(chǎn)量以及更高的最終造血率，這就為從一般的造血干祖細(xì)胞獲得分化的造血細(xì)胞提供了一種非常有用的方案或步驟。

原始出處：

Akinori Yuzuriha，Sou Nakamura，Naoshi Sugimoto,et al.  Extracellular laminin regulates hematopoietic potential of pluripotent stem cells through integrin β1-ILK-β-catenin-JUN axis, Stem Cell Research (2021). DOI: 10.1016/j.scr.2021.102287