前言

神經(jing)退行(xing)性疾病(bing)正成(cheng)為全球(qiu)公共健康的(de)嚴峻挑戰。阿爾茨海默(mo)病(bing)、帕金森(sen)病(bing)等病(bing)癥不(bu)僅使患者(zhe)認知、運動功能逐(zhu)步喪(sang)失，還(huan)帶(dai)來沉重的(de)家庭(ting)與社(she)會負(fu)擔(dan)。據世(shi)界衛(wei)生組織2019年報(bao)道，全球(qiu)已有超5500萬癡(chi)呆患者(zhe)，且病(bing)例數每20年將翻(fan)一番（數據來源(yuan)網絡）。這(zhe)類疾病(bing)的(de)特(te)點是發病(bing)機制復(fu)雜、治愈手段有限，因此，對神經(jing)細胞功能調控與替(ti)代治療的(de)研(yan)究迫(po)在眉睫(jie)。

在此背景下，如何通過優化細胞培養體(ti)系模擬神經(jing)細胞生理環(huan)境、提升功能(neng)研究(jiu)的(de)準確性，成為(wei)(wei)突破疾(ji)病機制(zhi)與治療(liao)瓶頸的(de)關鍵方向。本文將為(wei)(wei)您介(jie)紹瑞典BioLamina無(wu)動物源層(ceng)粘連蛋白（Biolaminin）基質技術，為(wei)(wei)該領域提供(gong)了新的(de)研究(jiu)工(gong)具與更多轉化可能(neng)。

一、從“模擬”到“調控”：層粘連蛋白的天然益處

神經細(xi)胞(bao)的(de)命運(yun)抉(jue)擇（如(ru)分(fen)化、遷(qian)移(yi)、功能成(cheng)熟）高度依賴細(xi)胞(bao)與細(xi)胞(bao)外基質（ECM）的(de)動態互作。作為ECM的(de)核心成(cheng)分(fen)，層粘連蛋(dan)白（Laminin）可通過與細(xi)胞(bao)表面受(shou)體（如(ru)整合(he)素）結合(he)，像(xiang)“分(fen)子開關”一樣進一步調控細(xi)胞(bao)的(de)錨(mao)定(ding)、存活、增殖等關鍵(jian)過程（詳細(xi)學習(xi)，可見(jian)“干細胞研究關鍵要素”）

多種層(ceng)粘連蛋白laminin天然存(cun)在于神經系統(tong)細胞外微環(huan)境（圖源: BioLamina官網(wang)）

?  星形膠(jiao)質(zhi)細胞：LN111、LN211、LN411、LN521

?  前(qian)體細胞和少突膠質(zhi)細胞：LN211、LN411

?  多巴胺能細胞：LN111、LN521

?  皮質和海馬神經元：LN111、LN211、LN511、LN521

?  神經干細(xi)胞(bao)：LN521

?  運(yun)動神經(jing)元：LN211、LN411、LN421

?  小膠質細胞：LN411、LN421、LN511、LN521

?  血-腦(nao)屏(ping)障：LN111、LN211、LN521

?  中間神經(jing)元：LN211、LN411、LN421、LN511、LN521

?  感覺(jue)神經元(yuan)：LN111、LN211、LN411、LN511

?  施萬（Schwann）神經元：LN211、LN411

?  神經嵴（NC）細胞(bao)：LN521

BioLamina開發的(de)(de)Biolaminin基質，正是基于(yu)這一原理，提(ti)供多(duo)個(ge)亞型(xing)無動物來源、成(cheng)分明確的(de)(de)層粘連蛋白（如(ru)(ru)LN111、LN521等(deng)）產(chan)品，讓培養體系擺脫傳統動物基質（如(ru)(ru)鼠源的(de)(de)基質膠Matrigel）的(de)(de)批次差(cha)異(yi)與倫理風險，同(tong)時(shi)細(xi)胞(bao)特異(yi)性地再(zai)現體內細(xi)胞(bao)-基質互作的(de)(de)生物學邏輯(ji)。

二、BioLaminin在神經細胞培養中的具體表現

不同神(shen)經細胞對層粘連蛋白亞(ya)型的(de)需求具有高度特異性。BioLamina本文列(lie)舉的(de)十余種細胞類型的(de)“基(ji)質(zhi)-細胞配對方(fang)案”，為科研(yan)設計提供直接(jie)參考，接(jie)下來在(zai)示(shi)例中看一下Biolaminin對神(shen)經細胞培養的(de)良好(hao)支持效果。

1. 多巴胺能神經元

LN111支持從(cong)(cong)hPSC分化(hua)，從(cong)(cong)而獲得高產量的臨床(chuang)適用的多(duo)巴胺能神(shen)經元（DA）。

（1）在LN111上培養的人類(lei)胚胎干細(xi)(xi)胞（hESC）衍生(sheng)的多巴胺前體(ti)細(xi)(xi)胞，形(xing)成了高純度(du)的同質細(xi)(xi)胞群(qun)，其中(zhong)FOXA2+ (A，紅色(se)）和LMX1A/B+ (B，綠色(se)）（代表前體(ti)向成熟(shu)過(guo)渡的中(zhong)間態）前體(ti)細(xi)(xi)胞的純度(du)達到90.4% ± 0.9%。

數(shu)據圖1. LN111上培養的hESC-DA的FOXA2和(he)LMX1A/B的免疫熒光染色（比例尺為100μm）

（2）與基于胚狀(zhuang)體（EB）的分化方(fang)案相比，從hESC分化出的DA前體細(xi)胞在LN111上實現了43倍的產量增長。并(bing)且將300,000個TH+和hNCAM+多巴胺細(xi)胞（代表著(zhu)正(zheng)在分化的多巴胺能神(shen)經(jing)元）移(yi)植到單側6-OHDA損(sun)傷的裸鼠(shu)體內(nei)27周后(hou)，可成功存活并(bing)釋放多巴胺。

數據圖2. LN111上(shang)培養得(de)到DA前體細(xi)胞量統(tong)計及移(yi)植(zhi)27周(zhou)后細(xi)胞存活與多巴胺分(fen)泌測定(ding)（比例尺(chi)為(wei)1.5mm）

（3）在3D類器官培(pei)養時，重(zhong)組3D基質(zhi)Biosilk與LN111生(sheng)物功能化（Biofunctionalized）（指表面用(yong)laminin基質(zhi)涂層后(hou)，促進(jin)細胞-基質(zhi)互(hu)作，激活生(sheng)物活性信號）后(hou)，明顯(xian)改(gai)善(shan)了多巴胺（DA）的空間分布模式(shi)，并減少了腹(fu)側中(zhong)腦(nao)（VM）類器官內部(bu)和相互(hu)之間的變異(yi)性。

數據圖3. 實時(shi)計(ji)時(shi)電流法測量(liang)(liang)傳統(tong)水凝膠與Biosilk-LN111 VM類器官中多巴胺的胞吐情況及相對定量(liang)(liang)結(jie)果

2. 皮質神經元

LN521支持人多能(neng)干細胞 (hPSC) 的(de)基(ji)因編輯(ji)，且(qie)可在LN111上連續分化，以生成具有功能(neng)活性的(de)hPSC來源皮(pi)質神經網絡。

（1）在均(jun)一(yi)化培養的(de)皮(pi)質特異性神(shen)經元中(zhong)，早期(qi)生(sheng)成的(de)深層標記(ji)物CTIP2和(he)Tbr1，以(yi)及后期(qi)生(sheng)成的(de)上層標記(ji)物Brn2和(he)Satb2均(jun)得以(yi)表達。

數據圖4. 對(dui)Biolaminin上培養(yang)分化得到(dao)的皮質特異性(xing)神經元進行免疫(yi)熒(ying)光染色(se)檢測深層和上層標志物（比(bi)例(li)尺(chi)為50μm）

（2）通過(guo)CRISPR/Cas9技術高效編輯誘導多(duo)能干(gan)細(xi)胞（iPSC），并成(cheng)功分(fen)化為皮質神經元(yuan)。成(cheng)功生成(cheng)神經網絡結構（A），并且深層（TBR1和CTIP2）及上層（CUX1和BRN2）皮質神經元(yuan)標記物表達量增加（B）。

數(shu)據圖5. Biolaminin上(shang)培養分化80天的神經網絡(luo)結構明場圖（比例尺為200μm）及深層和上(shang)層標記物轉錄組(zu)特征(zheng)

3. 星形膠質細胞

Biolaminin 521可支持(chi)開發(fa)臨床相(xiang)關星(xing)形(xing)膠質細(xi)胞模型。

（1）在(zai)Biolaminin 521上進行(xing)三個不同的hiPSC細胞系（AF22、C1、C9）分化為星形膠(jiao)質細胞的多樣性(xing)方案設計，成(cheng)功開發出(chu)來高度可重復且完全定義的星形膠(jiao)質細胞模(mo)型（NES-Astro）。下(xia)圖B顯(xian)(xian)示(shi)，NES-Astro模(mo)型在(zai)使(shi)用SLC1A3抑制(zhi)劑UCPH101處(chu)理(li)后(hou)，顯(xian)(xian)示(shi)出(chu)對谷氨酸攝取的明顯(xian)(xian)影響。

數據圖6. Biolaminin 521支持臨(lin)床(chuang)相關星形膠質細胞模型開發過(guo)程(cheng)

（2）ESC衍生的(de)星形(xing)膠(jiao)質細(xi)胞(bao)(hES-AS) 在Biolaminin 521 (細(xi)胞(bao)治(zhi)(zhi)療級) 上培養后，移植用(yong)于治(zhi)(zhi)療ALS時顯(xian)示出安全性(xing)和潛在的(de)治(zhi)(zhi)療效果。星形(xing)膠(jiao)質細(xi)胞(bao)分化(hua)7天后，表達了(le)星形(xing)膠(jiao)質細(xi)胞(bao)標志物 (GFAP、GLAST、S100 β) (A) 。Kaplan-Meir圖(B)顯(xian)示，接受hES-AS治(zhi)(zhi)療的(de)ALS大(da)鼠的(de)疾病發作時間(jian)產(chan)生明(ming)顯(xian)延遲。

數據圖7. Biolaminin 521 CTG上生成的hES-AS的標(biao)志物免疫熒光染色（比(bi)例尺為100μm）及ALS大(da)鼠移植后(hou)生存評(ping)估

三、Biolaminin--從實驗室到臨床：轉化研究的“橋梁”

? 化(hua)學成分(fen)定義且(qie)不(bu)含動物源成分(fen)：更(geng)符合臨床監(jian)管(guan)要求

? 重組(zu)工(gong)藝(yi)，批次間一致性強(qiang)：更有利于標準化實驗，增強(qiang)可重復(fu)性

? 靈活的培(pei)養體系：易于控制

? 天然的細胞-基(ji)質互作：更有(you)利(li)于細胞真實反(fan)應，提升功(gong)能性、產量(liang)增加

? 生物相關性強，有眾多科(ke)學研究驗證

? 研究(jiu)級laminin和細(xi)胞治(zhi)療級 (CTG) laminin，滿足科學(xue)家不同階段需求(qiu)

四、干貨！技術落地：如何選擇適合的基質？

對于(yu)科研(yan)人員，可根據(ju)細胞類型與研(yan)究目(mu)標參考以下策(ce)略(lve)： 

? 分化(hua)研(yan)究：優(you)先選擇單(dan)一亞型基(ji)質（如(ru)LN111用于多巴(ba)胺能分化(hua)），以(yi)明確機(ji)制

? 復雜模型：組合使用多種層粘連(lian)蛋白 (如(ru)LN211 + LN411模擬(ni)脊髓微環(huan)境）

? 臨床(chuang)轉化：選擇“細胞(bao)治療(liao)級(ji)”基(ji)質（如(ru)CT521），確保(bao)成分合規與批次穩定(ding)性

五、展望：讓細胞”住得更好”研究才能”走得更遠”

從神(shen)經(jing)退行(xing)性疾病到創傷修復，神(shen)經(jing)細(xi)胞(bao)培養(yang)技(ji)術的(de)(de)(de)(de)每一次(ci)突破，都可能加(jia)速療法的(de)(de)(de)(de)誕生。BioLamina的(de)(de)(de)(de)層粘連蛋白基質，以(yi)’仿生”為(wei)核心，以(yi)”標準(zhun)化”為(wei)支(zhi)撐，正在為(wei)神(shen)經(jing)科(ke)學研究搭(da)建(jian)更(geng)天然的(de)(de)(de)(de)”體外舞(wu)臺”。或(huo)許，當我們(men)學會(hui)更(geng)好(hao)地(di)模擬體內(nei)環境，細(xi)胞(bao)會(hui)告訴我們(men)更(geng)多關于大腦的(de)(de)(de)(de)奧秘。

參考資料

Neural cell culture -Imitate the natural cell-matrix interactions for improved cell functionality（了解更多詳細信息及獲取原文件，請聯系上海曼博生物！）

讓我們共同關注(zhu)細胞治(zhi)療(liao)領域的發展(zhan)，期(qi)待更多突破！

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