在干细胞研究中使用小分子的五个理由

Wednesday, 17th October 2018

干细胞的特点就是能分化为不同的功能细胞，以及自我复制能力。多能干细胞 (PSC)，例如胚胎干细胞 (ESC)，能分化为几乎所有类型的人体细胞。体细胞（成年细胞），例如成纤维细胞，也可以重编程以产生诱导多能干细胞 (iPSC)。

通常而言，体细胞重编程和 PSC 分化为终末谱系是通过外源性基因表达实现的，具体途径为逆转录病毒基因转移。这种方法效率不高，需要数周时间才能得到较少数量的细胞。此外，病毒载体必须进行谨慎选择和测试，因为它们有可能将遗传物质或变异基因引入细胞染色体，导致肿瘤发生。

相比这类方法，使用小分子试剂进行细胞的重编程和分化，以及培养基中的细胞维持和增殖，具有多项优势：

小分子性价比高、速度快、使用方便

相比外源性基因表达法，小分子能在几小时内发挥作用，大幅降低细胞重编程和分化所需的时间。例如，一种小分子鸡尾酒试剂，包括 SB 431542 （目录编号 1614）、 LDN 193189 （目录编号 6053）、XAV 939 （目录编号 3748）、PD 0325901 （目录编号 4192）、SU 5402 （目录编号 3300）和 DAPT （目录编号 2634），已被发现能在 16 天内将 iPSC 分化为功能性皮层神经元（Qi 等人，2017）。

小分子通过合成方法生产

小分子由化学方法生产，而不像生产因子这类蛋白质通过生物方法生产。因此，小分子试剂纯度较高，批次间差异较小，在进行干细胞培养时，可确保实现一致的作用过程和可复现的结果。

小分子具有细胞通透性和可调控性

小分子可透过细胞膜，因此可用于靶向细胞间信号通路，且同时适用于体内环境及体外细胞培养。小分子的作用与浓度相关，因此可用于不同的研究方案，得到不同的结果。例如，CHIR 99021 （目录编号 4432）既能以 20 µM 的浓度用于将成纤维细胞转分化为神经元（Li 等人，2015），也能以 3 µM 的浓度用于维持鼠 ESC 数量（Kolodziejczyk 等人，2015）。