人類多能干細(xì)胞（hPSC）在無(wú)飼養(yǎng)層培養(yǎng)體系下需要額外添加細(xì)胞外基質(zhì)才能貼壁生長(zhǎng)。hPSC細(xì)胞培養(yǎng)在最初的實(shí)驗(yàn)都是在基質(zhì)膠（Matrigel）上進(jìn)行的，基質(zhì)膠是一種從小鼠EHS腫瘤中提取的基底膜制劑，基質(zhì)膠hPSC維持培養(yǎng)基中能有效地支持hESC的長(zhǎng)期增殖，但它是來(lái)自小鼠的復(fù)雜蛋白混合物，容易引起培養(yǎng)體系變異。由于基質(zhì)膠的變異性和異種性，使其在再生醫(yī)學(xué)應(yīng)用中的使用復(fù)雜化。研究發(fā)現(xiàn)膠原蛋白IV（Collagen IV）、纖連蛋白（Fibronectin，F(xiàn)N）、層粘連蛋白（Laminin，LN）和玻連蛋白（Vitronectin, VTN）的組合支持干細(xì)胞培養(yǎng)中hESC的穩(wěn)定長(zhǎng)期增殖。作為替代方法，層粘連蛋白（LN），玻璃纖維素和纖連蛋白以及合成聚合物已被列為未來(lái)替代Matrigel的方向。

層粘連蛋白521是天然干細(xì)胞生態(tài)位的關(guān)鍵細(xì)胞粘附蛋白。重組人Laminin-521是一種不含動(dòng)物成分的重組異源三聚體，由α5、β2和γ1三條鏈組成。Laminin521可與細(xì)胞表面的多種受體結(jié)合，包括整合素、多聚糖等，其中整合素α6β1與Laminin高親和力結(jié)合，是Laminin的主要細(xì)胞粘附受體，直接決定Laminin對(duì)細(xì)胞貼壁能力的支持，整合素α6β1在hESC和hiPSC中大量表達(dá)。LN521與細(xì)胞表面受體結(jié)合，激活細(xì)胞信號(hào)通路，從而產(chǎn)生更多功能性細(xì)胞。

圖1.Laminin 521結(jié)構(gòu)^[1]

Laminin 521在體外重現(xiàn)生物學(xué)相關(guān)的 hPSC 環(huán)境，促進(jìn) hPSC 的附著、高存活和強(qiáng)大的長(zhǎng)期自我更新，是支持干細(xì)胞生長(zhǎng)以及維持基底膜結(jié)構(gòu)和性能穩(wěn)定的關(guān)鍵基質(zhì)蛋白。Laminin 521也是目前最常用的無(wú)滋養(yǎng)層培養(yǎng)基質(zhì)之一。此外， Laminin 521 無(wú)需添加任何細(xì)胞凋亡抑制劑，即可實(shí)現(xiàn)遺傳穩(wěn)定和多能干細(xì)胞的高效單細(xì)胞傳代，細(xì)胞以均勻單細(xì)胞層生長(zhǎng)。

圖2.iPSC在Laminin 521涂層上細(xì)胞保持正常核型且表達(dá)干細(xì)胞標(biāo)志物^[2]

干細(xì)胞擴(kuò)增培養(yǎng)是臨床轉(zhuǎn)化的基礎(chǔ)，但是對(duì)多數(shù)干細(xì)胞來(lái)說(shuō)，其體外擴(kuò)增難度較大。層粘連蛋白521作為一種理想的干細(xì)胞培養(yǎng)基質(zhì)，可顯著提高干細(xì)胞的體外擴(kuò)增能力。

Laminin 521適用于hPSC、iPSC和克隆干細(xì)胞的培養(yǎng)中，如多能干細(xì)胞、間充質(zhì)干細(xì)胞、造血干細(xì)胞和神經(jīng)干細(xì)胞等，一般是先用Laminin 521包被，同時(shí)搭配使用相應(yīng)培養(yǎng)基。層粘連蛋白521可以顯著增強(qiáng)干細(xì)胞與培養(yǎng)基質(zhì)的粘附，維持干細(xì)胞的干性，提供細(xì)胞生長(zhǎng)基質(zhì)，并可應(yīng)用于三維細(xì)胞培養(yǎng)和共培養(yǎng)，為干細(xì)胞的體外擴(kuò)增提供更好的生長(zhǎng)環(huán)境與條件。

Laminin 521可促進(jìn)hPSC向肝細(xì)胞、心肌細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞等不同類型細(xì)胞的分化。在Laminin 521上生長(zhǎng)的hESC可表現(xiàn)出肝細(xì)胞的分子表型特征。

取代Matrigel的不確定培養(yǎng)基是類器官培養(yǎng)的主要目標(biāo)，全長(zhǎng)層粘連蛋白已被證明是凝膠模型中正確形成類器官的關(guān)鍵成分。將層粘連蛋白521用于三維支架或生物打印中的生物墨水，可在三維空間內(nèi)構(gòu)建出各種類器官結(jié)構(gòu)，為研究器官發(fā)育和疾病提供理想的研究模型。

Laminin 521能支持已分化原代細(xì)胞的生長(zhǎng)和增殖，如心肌細(xì)胞、神經(jīng)細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、胰島細(xì)胞等。例如在體外分化的心臟祖細(xì)胞可在含有Laminin 521的基質(zhì)上增殖，并轉(zhuǎn)化為成熟的心肌細(xì)胞。

將層粘連蛋白521制作成膠原凝膠等三維支架，可在三維空間內(nèi)培養(yǎng)各種細(xì)胞，更接近細(xì)胞自然生長(zhǎng)的環(huán)境，促進(jìn)細(xì)胞在三維內(nèi)的生長(zhǎng)和功能的表達(dá)。

一般使用步驟 (僅供參考)

參考文獻(xiàn)

[1]Pulido D, Briggs DC, Hua J, Hohenester E. Crystallographic analysis of the laminin β2 short arm reveals how the LF domain is inserted into a regular array of LE domains. Matrix Biol. 2017 Jan;57-58:204-212.

[2]Fernanda C. Paccola M, Camila H,et al. Laminin as a Potent Substrate for Large-Scale Expansion of Human Induced Pluripotent Stem Cells in a Closed Cell Expansion System. 2019 Jan 22.