【研究新维度】BioLamina人类重组层粘连蛋白- 大数跨境

云南泽浩

2020-03-09

导读：层粘连蛋白"层粘连蛋白（Laminin, LN），为大型异构三聚体，非胶原糖蛋白，由α, β和γ三条肽链组

层粘连蛋白

层粘连蛋白（Laminin, LN），为大型异构三聚体，非胶原糖蛋白，由α, β和γ三条肽链组成，是细胞外基质的重要组成，存在于所有上皮细胞和内皮细胞的基底侧，同时也是某些细胞与细胞间交互作用的中间媒介。层粘连蛋白有细胞及组织特异性，对于调节细胞功能具有重要作用，如：协助粘附、促进生长、引导迁移、调控分化、维持表型、防止细胞凋亡等。

在人体内，层粘连蛋白至少有16种亚型，在不同组织表达不同的亚型。层粘连蛋白由三个亚单位通过二硫键交联而成, 即α链(~400kDa，5种) 、β (~215kDa，3种)、和γ(~205kDa，3种)，结构上呈现不对称的十字形。Laminins是根据三条链的组成来命名，例如：α5β2γ1为LN-521，α1β1γ1为LN-111 。

在哺乳动物胚胎中， Laminin-521和Laminin-511是最早表达的胞外蛋白，在2-4细胞期，已经可以检测到。 Laminin-521在胚胎的内细胞团（ICM）表达，对hPSCs具有天然支持功能。多篇文章已证明，在体外生长于Laminin-521上的hESCs和hiPSCs细胞，遗传稳定，并保持正确的表型。
Laminin-111在位于滋养层下方的赖歇特氏膜(Reichert's membrane)中表达，对胚胎初期分化至关重要。因此，Laminin-111不适于培养多能干细胞，但在hPSC分化为特异性细胞时起到重要作用。

层粘连蛋白为细胞再创生物相关生长环境

在体外扩增原代细胞具有挑战性，干细胞容易分化，已分化的细胞容易去分化（De-differentiate）。例如，虽然胰腺β细胞可在体外培养及生产胰岛素，却无法增殖。但是，当在胰岛生物相关层粘连蛋白上培养胰岛细胞时，胰岛细胞可分泌胰岛素，甚至开始增殖。同样的，体外分化的心脏祖细胞可在心脏特异性层粘连蛋白上增殖，并转化为成熟的心肌细胞。

层粘连蛋白主要应用方向

Biolaminin 521可支持高质量hPSCs稳定地自我更新

Laminin-521是天然干细胞环境的关键细胞粘附蛋白，可在化学成分确定、无异源动物成分环境中支持人类多能干细胞（hPSCs）低密度的单细胞高效扩增。

Biolaminin 111 使可临床应用的多巴胺能神经元产量更高

Biolaminin 111支持hPSCs高效、符合GMP标准地分化为均一的多巴胺（DA）前体细胞。相比拟胚体（EB）为基础的实验方案，DA前体细胞的产量在Biolaminin 111上增加40倍以上。一个6孔板上培养的hESCs所生产的DA前体细胞即可达到临床应用的规模。

Biolaminin 521和Biolaminin 111支持hPSCs向肝细胞分化及自我组织化

在Biolaminin 521和Biolaminin 111上分化的hESCs可进行高效的肝细胞成熟及细胞组织化，显著改善细胞功能及表型稳定性。细胞形成小管样结构，表达多药耐药蛋白1（MRP1）和多药耐药蛋白2（MRP2），并能够流出胆汁。细胞组织化与细胞功能的增强具有一致性。

Biolaminin 521支持MSC细胞培养

用Biolaminin 521支持不同物种及来源MSC细胞的克隆形成、贴壁、分化及迁移。

肌肉特异性层粘连蛋白支持hPSCs向心肌细胞的分化

利用Palecek团队已发表的实验方案，以及心脏相关层粘连蛋白，可建立高效可重复、人源以及成分限定hPSCs向心肌细胞分化的实验方案。该方案可获得高产量的心肌细胞，具有典型条纹形态与标记物表达，且形成跳动的、均匀的细胞层。多能干细胞分化的心肌，也对细胞毒素做出预期反应。

形成的三种心肌细胞亚型，所表现的电生理数据与成熟心肌细胞所表现的数值相符。

视网膜特异性层粘连蛋白支持hESCs向临床级RPE细胞的分化

利用视网膜相关层粘连蛋白，可在无异源动物成分及化学成分限定的条件下，将hESCs高效分化为视网膜色素上皮细胞（RPE细胞）。hESC-RPE细胞，表现出RPE细胞的天然活性，包括形态、色素沉着、标记物表达、单层完整性、极性及吞噬活性。

Biolaminin 521在长期细胞培养中维持卫星细胞分化为肌细胞的潜能

Biolaminin 521显著促进肌细胞的增殖及分化性能，产生更大的肌管，且每个肌管中有更多的细胞核，从而在体外更好地支持肌细胞性能。重要的是，Biolaminin 521在长期细胞培养中支持更加一致可靠的分化，而不会改变传统Pax7/MyoD表达模式。

在LN-521上传代8代以后，细胞形成肌管，表达肌球蛋白重链（MHC 绿色）

The BioLamina story

TESTIMONIALS

Human PSC & Hematopoietic Cells

使用LN521之后，我们改变了传统的培养方法，不再使用小鼠滋养层和其他成分不确定基质，人类多功能干细胞（hPSC）的日常扩增流程大大简化，操作时间也显著减少。我们曾用过很多其他hPSC培养体系，熟悉不同产品成本，我们很高兴地发现，使用LN521的成本，仅为使用小鼠成纤维细胞（MEF）的一小部分（7%）。

在我们研究血液发育的过程中，发现在LN521上培养hPSC与随后的造血谱系分化系统兼容，进一步增加了这种细胞培养基质在我们实验中的作用。

Dr. Roger E. Rönn, Univ. of Edinburgh, Scotland, United Kingdom

SATELLITE CELLS

Laminin 521打破了肌肉细胞在培养后失去分化能力的传统观念。

Laminin 521上肌肉细胞的分化能力惊人，每根肌管产生更多的细胞核，并改善肌管组织。令人吃惊的是，Laminin 521上扩增的肌肉细胞在长期传代后仍能分化成肌管，更像新鲜分离细胞的分化。

肌肉细胞在Laminin 521上的生长速度比在其他基质快2-3倍。在Laminin 521上，90-100%的肌肉细胞处于相同的细胞周期中，而在其他常用的基质上则为50%或更少。我相信，通过均质的细胞扩增，可能会减少经常困扰传统肌肉细胞培养的挑选过程。

在用于药物研发时，使用Laminin 521可以快速地将肌肉细胞扩增到1亿个或更多的细胞，同时保持良好的分化能力；这是一个双赢的结果。

Dr. Christopher Penton, Icagen, Inc., Tucson, Arizona, USA

HUMAN ESC & IPSC

我们将hESC和 hiPSC培养体系，从MEF系统转到Laminin-521与 Nutristem组合系统。相比批次差异明显的MEF系统，这个系统可以更标准化地培养，效率更高，劳动强度降低。使用Laminin-521，我们能够更灵活地培养细胞系，仅需少量细胞进行细胞系的日常维护，并可以在实验需要时快速扩增。

Dr. Mieke Geens, Medical School of the Vrije Universiteit, Belgium

HEPATOCYTES

“将重组层粘连蛋白与我们的分化系统结合使用，可显著提高干细胞分化为肝细胞的效率及性能。重要的是，这些过程现在已全部标准化，可用于GMP生产，为人类再生医学带来了令人振奋的前景。”

Dr. David Hay, MRC Centre for regenarative medicine, University of Edinburgh, UK

DOPAMINERGIC NEURONS

“在过去的几年，我们一直想要建立从人类胚胎干细胞诱导多巴胺能（DA）神经元细胞的GMP生产流程，以此来研发基于干细胞的帕金森病治疗方法。BioLamina的人类重组层粘连蛋白（Laminin)，真的创造了一个不同的世界！我们现在使用LN521和EDTA进行hPSC传代，比以往任何时候效率都高。事实也证明，多巴胺能前体细胞也适于生长在LN111上，将此引入我们现有实验方案，我们现在拥有高产量、高质量的GMP分化方案。”

Prof. Malin Parmar, Lund University, Sweden

STEM CELL THERAY

2018年5月16日，丹麦诺和诺德公司（novo nordisk）宣布与BioLamina、隆德大学合作，开发干细胞帕金森病治疗方法。同时，诺和诺德和BioLamina、杜克国立新加坡大学医学院将共同合作，开发慢性心力衰竭和年龄相关性黄斑变性的干细胞疗法。