[发明专利]一种提高多能干细胞定向诱导心肌细胞产量及纯度的方法

说明书

本发明提供了一种提高多能干细胞定向诱导心肌细胞产量及纯度的方法，其特征包含以下步骤中的一个或多个：EB形成培养；心脏祖细胞诱导分化培养；心肌细胞诱导分化培养；心肌细胞成熟培养和心肌纯化培养。另一方面本发明还提供了提高多能干细胞定向诱导心肌细胞产量及纯度的培养基、培养基组合、细胞培养系统及试剂盒。

技术领域

本发明涉及生物技术领域，具体涉及一种提高多能干细胞定向诱导心肌细胞产量及纯度的方法。

背景技术

心血管疾病仍然是全世界死亡的主要原因。对于人类和哺乳动物而言，心肌细胞在出生前具有分裂增殖的能力，而出生以后，这一能力迅速降低。成年人的心肌细胞几乎不具备分裂增殖的能力。在发生诸如心肌梗塞等心脏组织坏死性疾病时，由于成体心肌细胞已失去增殖分裂的能力，不能通过心肌细胞的再生来修复坏死的组织，所以这类疾病引起的心脏功能衰退是不可逆转的。虽然可以通过药物的使用增加心肌收缩力，提高心脏的泵血能力，但心脏负担的加重反而可能使病情恶化。

用正常的心肌细胞移植替换已经坏死的细胞是从根本上治疗这类心脏病的方法之一。以修复受伤的心脏组织干细胞为目的的细胞移植治疗可能会大大改善目前的心脏治疗现状。人类多能干细胞(hPSCs)，包括胚胎干细胞(ESCs)和诱导多能干细胞(iPSCs)，具有在体外无限增殖能力和产生形成心脏主要细胞的能力，开辟了心血管研究、药物发现、毒理学测试和心肌治疗的新时代。获得大量高度纯化的hPSCs来源的心肌细胞对于基础心脏研究以及临床转化应用至关重要。hPSCs向心血管的分化，特别是向心肌细胞(CMS)、平滑肌细胞(SMCs)和内皮细胞(ECs)目前已经取得了显著进展。

现已报道的利用干细胞分化心肌的各种方法主要存在以下缺陷：诱导心肌细胞分化的效率不高，且得到的心肌细胞是起搏细胞、心房肌细胞和心室肌细胞的混合细胞群体，不能实现准确的定向分化。

诱导性多能干细胞在产生组织细胞的产量和纯度方面，不同的hPSCs细胞之间存在差异。残留未分化细胞的致瘤潜力使应用hPSC源性心血管细胞的安全性问题更加严重。为了解决这些问题，我们通过调节细胞诱导前形态，关键的发育信号通路，及诱导完成后的呼吸方式，形成一种高产量高效高纯度的心肌细胞诱导方法。

实验证明，采用本发明提供的方法可以诱导多能干细胞分化成心肌细胞，且该方法使用的培养基不仅能够使多能干细胞快速高效的分化成心肌细胞，而且可以大规模生产心肌细胞，质量稳定，安全性高，为组织工程、药物研发和细胞治疗提供大量细胞来源。本发明具有重大的应用价值。

发明内容

本发明提供了一种提高多能干细胞定向诱导心肌细胞产量及纯度的方法、培养基、培养基组合、细胞培养系统及试剂盒。

培养基

EB形成培养基

一方面，本发明提供了一种EB形成培养基。

优选地，所述EB形成培养基是在IPS基础培养基中加入有机化合物PVA和/或有机化合物MC。