用于干细胞低温保存的 ROCK 抑制剂

Tuesday, 19th November 2019

ROCK 抑制剂 (Y-27632) 可避免干细胞在低温保存期间出现解离相关的细胞凋亡并增加解冻后的细胞活性。此博客文章讨论了为何需要 ROCK 抑制剂、为它在不同干细胞类型中的使用提供了证据以及概述了 ROCK 抑制剂在低温保存期间如何保护细胞。

干细胞低温保存

干细胞在理论上可无限提供分化细胞，从而用于临床细胞疗法以及毒理学研究和药物发现。为了有可供使用的细胞来源，干细胞的适当储存很重要。干细胞在低温保存后以冷冻样品的形式储存。低温保存的方法包括使用冷冻保护剂（例如 DMSO）进行快速或缓慢冷冻。快速冷冻方法也称为玻璃化冷冻，属于劳动密集型方法，并且被报告不适用于细胞疗法临床应用所需的大批量干细胞。缓慢冷冻方法用于干细胞低温保存也不是很有效，显示大约只有 10% 的存活率。

用于低温保存的 ROCK 抑制剂

干细胞低温保存在 2007 年迎来了重大突破，Watanabe 等人在这一年证实了选择性 p160-Rho 激酶 (ROCK) 抑制剂（Y-27632，类别号 1254）可提高低温保存期间的细胞活性。人体胚胎干细胞 (hESC) 容易在干细胞培养第一阶段的细胞脱离和解离时发生凋亡。为抑制解离相关的细胞凋亡，Watanabe 等人检测了各种半胱天冬酶抑制剂、生长因子、营养因子和激酶抑制剂对 hESC 活性的影响。他们确定，ROCK 抑制剂能减少解离相关的细胞凋亡并使克隆形成率从大约 1% 增加至 27%。ROCK 抑制剂的保护能力还能使无血清悬浮液培养的 hESC 存活并分化成皮质和基底端脑祖细胞。

随后，Li 等人 (2009) 表明，Y-27632 可提高低温保存后单一 hESC 的存活。添加至解冻后培养基 24 小时，ROCK 抑制剂增加了在冻融后仍然黏附的细胞的数量，表明该化合物可增加 hESC 的黏附特性并避免其凋亡。细胞在低温保存和长期培养后仍然保留有形态、核型和多能性特征。

在人骨髓源性间充质干细胞 (MSC) 的低温保存中也对 ROCK 抑制剂进行了研究。添加至解冻后培养基时，ROCK 抑制剂增加了黏附活细胞的比例。同样，当低温保存培养基和解冻后培养基中含有 ROCK 抑制剂时，它还可提高人体多能干细胞 (hPSC) 的存活（图 1）。