[发明专利]诱导人体细胞重编程为诱导多能干细胞的组合物、培养基及方法

说明书

本发明涉及诱导人体细胞重编程为诱导多能干细胞的组合物、培养基及方法，属于生物技术和基础医学领域。本发明在非整合的重编程基础上，利用小分子化合物ID‑8提高了人体细胞重编程为iPSC的效率。利用小分子化合物ID‑8和Kartogenin建立了无生长因子的iPSC细胞重编程体系。开发了低浓度生长因子bFGF、ID‑8、Kartogenin和E6基础培养基的组合物作为人胚胎干细胞培养体系。本发明一定程度上解决了体细胞在非整合重编程过程效率低以及人胚胎干细胞培养价格昂贵的问题，为获得临床治疗的iPSC提供了重要的研究基础，降低科学研究的成本，提高了iPSC临床转化的潜力。

技术领域

本发明属于生物技术领域，尤其是诱导人体细胞重编程为诱导多能干细胞的组合物、培养基及方法。

背景技术

随着细胞研究的发展，成体细胞可以通过重编程改变基因表达谱，重新获得多能干性。早期体细胞重编程的方法主要有体细胞核移植和细胞融合，但这两种方法仍然存在发育异常、免疫缺陷和伦理问题等问题。2006年，Takahashi和Yamanaka筛选出4个转录因子OSKM：Oct4、Sox2、Klf4、c-Myc组合，可将终末分化的体细胞重编程为具有胚胎干细胞特性的iPSCs（诱导性多能干细胞，induced pluripotent stem cells），极大拓展了干细胞技术在临床医学上的应用潜力。现在，iPSCs的研究应用体系日趋成熟，但也面临着重编程效率低、重编程机制不清楚、重编程细胞异质性强和安全性问题等缺陷。有研究报道了一种简单高效的、非整合的人类体细胞重编程方法（Okita K, et al. Nat Methods. 2011）。利用p53抑制和L-myc，以及外源性质粒载体（OCT3/4、SOX2、KLF4、c-MYC、LIN28和NANOG），制备人诱导多能干细胞，有望为细胞治疗提供重要支持。

用于细胞治疗和药物研发的人多能干细胞，需要化学成分明确无异源性因子（比如来源动物的生长因子、血清等）的培养系统。在现有的hPSC培养体系中，mTeSR干细胞培养基优化而来的Essential 8 (E8)是最简单的培养基，能够支持hiPSCs的产生和稳定传代、成分明确且不含血清白蛋白。其中胰岛素和转铁蛋白能广泛生产，很容易从低成本的商业来源获得。然而TGFβ、bFGF价格昂贵，且bFGF在37℃培养条件下易失活，需要每天更换新鲜培养基，阻碍了hiPSCs在临床和大规模工业生产中的使用，并且加重了科研负担。

bFGF和TGFβ调控hPSC多能性的复杂信号通路，目前还没有找到合适的化学替代品。研究报道，Wnt信号通路激活剂Wnt3a与双特异性酪氨酸磷酸化调节激酶(DYRK)抑制剂ID-8能够替代TGFβ和bFGF（Hasegawa K, et al. Stem Cells Transl Med. 2012），但是Wnt3a蛋白的价格依然昂贵。还有研究发现，Wnt信号通路激活剂CHIR99021能够替代Wnt3a的作用与ID-8协同维持干细胞的多能性并促进增殖能力（Yasuda SY, et al. Nat BiomedEng. 2018），但并无法实现长期的培养。Wnt信号通路的另一个激活剂1-azakenpaullone(AK)与ID-8结合能够长期维持生长，但是细胞增殖缓慢；在这基础上添加钙调磷酸酶/NFAT信号通路抑制剂Tacrolimus (T)能够达到与E8培养基相同的作用效果，但是由于针对不同干细胞系其使用浓度跨度从20 pM-200 pM，限制了该培养基的广泛使用。

发明内容

基于背景技术中介绍的现有研究存在的一些缺陷，本发明提供诱导人体细胞重编程为诱导多能干细胞的组合物、培养基及方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

本发明第一方面，提供Kartogenin在制备诱导人体细胞重编程为诱导多能干细胞的组合物中的应用。

在本发明的一个实施方式中，所述Kartogenin与ID-8组合在制备诱导人体细胞重编程为诱导多能干细胞的组合物中的应用。