Defined and Scalable Generation of Hepatocyte-like Cells from Human Pluripotent Stem Cells
2017年3月2日
The method presented here describes a scalable and good manufacturing practice (GMP)-ready differentiation system to generate human hepatocyte-like cells from pluripotent stem cells. It serves as a cost-effective and standardized system to generate human hepatocyte-like cells for basic and applied human liver research.
该方案的总体目标是在规定的条件下使用重组层粘连蛋白基质从多能干细胞生产人肝细胞样细胞。该方法允许用户定制功能性人肝细胞，以研究培养皿中的肝脏生物学。该技术的主要优点是其确定的性质允许大规模生产具有高度实验可重复性的肝细胞。实验开始时，在 4 摄氏度下解冻每毫升 100 微克重组层粘连蛋白-521 或 LN-521 原液，将解冻的 LN-521 在冰冷的 1xDBPS 中用钙镁稀释，制成每毫升 5 微克的溶液。加入每毫升 5 微克 LN-521 溶液的 1 毫升，包被六孔板的一个孔，然后摇动板以使其均匀分布在孔中。接下来，将板在 37 摄氏度的 5%CO2 细胞培养箱中孵育至少两个小时，以备紧急使用。将包被板从培养箱中取出到组织培养罩中。小心吸出涂层 LN-521 溶液，不要损坏涂层表面。然后立即加入 1 毫升预热的 mTeSR
概述
本方案概述了一种利用重组层粘连蛋白基质从多能干细胞生成人肝细胞样细胞的方法。该方法提供了一个可扩展且符合GMP要求的系统，用于生成适用于肝脏研究的功能性肝细胞。
关键研究组成部分
科学领域
- 细胞分化
- 干细胞生物学
- 肝脏研究
背景
- 人源类肝细胞对于研究肝脏生物学至关重要。
- 多能干细胞可分化为多种细胞类型。
- 重组层粘连蛋白基质可支持细胞黏附与生长。
- 标准化方法可提高科研的可重复性。
研究目的
- 开发一种经济高效的方法来生产肝细胞样细胞。
- 实现功能性肝细胞的大规模生产。
- 促进肝脏生物学和疾病模型研究。
使用的方法
- 解冻并稀释重组层粘连蛋白-521。
- 用层粘连蛋白溶液包被细胞培养板。
- 孵育培养板以促进细胞黏附。
- 加入预热的mTeSR培养基进行细胞培养。
主要结果
- 成功生成人源类肝细胞。
- 细胞生产的高重复性。
- 类肝细胞功能特性的确认。
- 可扩展的系统，适用于多种研究应用。
结论
- 该方法为肝细胞的生产提供了一种可靠的途径。
- 它可支持基础和应用肝脏研究。
- 未来的研究可利用该系统进行药物测试和疾病建模。
常见问题
行业应用价值
明确的分化体系可降低类肝细胞生产中的批次间差异，提高临床前肝脏模型的可重复性。可扩展且符合药品生产质量管理规范（GMP）的工艺可为药物代谢和毒性测试提供稳定供应。这解决了将干细胞来源的肝细胞转化为工业应用中的一个关键瓶颈。
生物制药研发中的战略应用
早期发现与靶点验证
- 科学价值：利用生理相关性强且可扩展的细胞模型，实现对肝脏通路的深入研究。
- 操作价值：明确的层粘连蛋白基质可最大限度减少变异性，提高不同实验间检测结果的一致性。
- 预测价值：高重复性支持可靠的靶点结合及作用机制研究。
筛选与检测方法开发
- 科学价值：生成具有稳定代谢功能的肝细胞样细胞，用于化合物筛选。
- 操作价值：无血清、成分明确的培养条件，可在不同实验室和生产场所实现标准化。
- 可扩展性：适用于科研及符合药品生产质量管理规范（GMP）级别的人多能干细胞系，可实现细胞供应的规模化。
转化与临床前研究
- 科学价值：细胞表现出类似原代肝细胞的表型和功能，提高了疾病模型的保真度。
- 操作价值：明确的体系减少了批次间的差异，支持用于新药临床试验申请（IND）的前临床研究。
- 转化连续性：连接干细胞分化与靶向肝脏治疗药物的临床前验证。
流程与工作流整合
该方法通过为下游应用提供可扩展的功能性肝细胞来源，契合了从发现到临床前研究的连续过程。
- Discovery Biology： 利用可重复、明确的分化方法，支持肝脏生物学中的假设验证。
- Screening： 实现标准化的肝细胞样细胞生产，用于一致的化合物评估。
- Analytics： 生成可量化的功能读数（例如，白蛋白、尿素），用于不同条件间的比较分析。
- Translational Research： 提供从细胞分化到肝脏疾病及药物反应的临床前模型的连续性支持。
- Enterprise Reuse： 明确且可扩展的平台支持跨项目和跨地点的重复使用，降低重新优化的负担。
运营与企业影响
- 科学价值：对肝细胞功能的预测性置信度可降低肝脏相关检测中的机制模糊性。
- 操作价值：明确的组分和无血清工艺提高了可重复性和可扩展性。
- 战略价值：通过减少临床前数据中的生物学变异性，实现更优的决策判断。
- 项目组合影响：通过可靠的模型系统，对靶向肝脏的候选对象进行风险调整后的优先排序。
实施注意事项
- 掌握干细胞培养及分化方案的专业技术。
- 具备重组层粘连蛋白基质和成分明确分化培养基的获取条件。
- 在各研究团队间统一包被和孵育操作流程。
- 针对不同人多能干细胞系及放大培养格式的适应性考量。
- 局限性包括与原代肝细胞相比功能成熟度不足，具体如文献所述。
