[发明专利]神经元干细胞分化

说明书

发明领域

本发明涉及用于从至少一种能够谱系特异性分化的前体细胞生产 神经细胞的至少一种新型神经细胞分化培养基；使用所述培养基进行 神经细胞分化的方法；所述培养基和所述方法在至少一种前体细胞向 神经细胞命运谱系特异性分化中的用途；以及包含所述至少一种所述 神经细胞分化培养基的成套试剂盒。

发明背景

干细胞是存在于所有多细胞生物体中的生物细胞，其可分裂且分 化为不同的特化细胞类型，并且可自我更新产生更多干细胞。哺乳动 物中有两种自然存在的广泛类型的干细胞：胚胎干细胞和成体干细胞， 其中胚胎干细胞分离自囊胚的内细胞团，成体干细胞分布于各种组织。 还存在第三类干细胞，其为人造的且被称为诱导性多能干细胞(iPSC)。 通过将成体细胞去分化为干细胞类似表型来制备iPSC。在成年生物体 中，干细胞和祖细胞作为身体的修复系统补充成体组织。在发育的胚 胎中，干细胞可分化为所有特化细胞(它们为多能细胞)，而且它们还 维持再生器官的正常更替，如血液、皮肤或肠道组织。

胚胎干细胞和成体干细胞具有分化为任何细胞类型的能力；因此， 它们特别适合于疾病的细胞替代疗法，所述疾病破坏或损害/损伤确定 的细胞群体。在合适的发育(或培养)条件下，干细胞的独特多能性为 它们提供了使自身再生且还发育为所有三个胚层(即外胚层、中胚层和 内胚层)的各种细胞类型的潜能。ESC、诱导性多能干细胞(iPSC)、成 体或组织特异性干细胞等生长为特化细胞的潜能吸引了希望利用这些 细胞开发新疗法的研究者的关注。

再生医学集中于通过替换受损组织和/或通过刺激体内自我修复 机制使体内受损的组织和器官再生，以治愈之前不可修复的组织或器 官。这通常涉及细胞或组织在细胞或组织疗法中的应用。存在许多可 能的细胞疗法方式，其包括：干细胞或祖细胞的移植，所述干细胞或 祖细胞为自体的(来自患者)或同种异体的(来自另一供体)；成熟的功能 性细胞的移植(细胞替代疗法)；以及被用来产生所需物质的转基因人 细胞的应用(基于细胞的基因疗法)。通常，细胞疗法中利用的细胞或 组织为从相同个体、另一供体个体获得的，或者可选地在实验室中体 外生长和发育的细胞和组织。从已分化的体细胞生成iPSC作为合理的 方法为通过细胞移植治疗疾病提供了极大的希望。从源自个体患者的 体细胞生成iPSC细胞的可能性还可以使患者-特异性疗法的发展具有 更少的免疫排斥风险成为可能。

这些细胞的其他应用涉及将大量的干细胞分化为特定人类细胞类 型，以及将这些细胞用于药物测试或毒性测试。因此，谱系特异性分 化的干细胞还是用于以下各种目的的有价值的研究工具，包括：体外 筛选分析，阐明细胞谱系特化和分化的复杂机理，以及鉴别正常状态 和患病或受损状态之间的关键生物化学差异，所述差异可被开发用作 诊断或预后标志物。

胚胎干细胞和成体干细胞作为神经退行性疾病的疗法和模型系统 的能力已被充分探索。在诸如阿尔兹海默症、帕金森氏综合症、亨延 顿氏病、肌萎缩侧索硬化等的晚期神经退行性病况中，神经功能的再 建需要替代由细胞死亡损失的神经细胞。来自具有明确且通常在基因 上确定的神经元病理的人患者的iPSC，对于疾病建模和可靠的高通量 药物筛选都有巨大的潜能。

各种因子和分子调控干细胞向神经元的分化，例如，表皮生长因 子(EGF)和成纤维细胞生长因子-2(FGF-2)促进增殖同时使细胞保持未 分化状态。此外，还已表明胰岛素和胰岛素样生长因子1(IGF1)是神 经干细胞的生长和增殖所必需的。已知视黄酸、胰岛素、Ifg1、Nogo-66、 LPA(溶血磷脂酸)、PTEN(磷酸酶和张力蛋白同系物)和骨形态发生蛋 白(BMP)-4控制干细胞向神经元或星形胶质细胞的分化。多能干细胞 (PSC)通过以下的程序分化为神经元：神经化、神经元亚型命运特化、 细胞周期退出、有丝分裂后神经元分化以及调控兴奋性的功能成熟。

由于这种复杂发育，来自干细胞的功能神经元的一致且可再生的 生成对开发神经系统疾病细胞模型至关重要。已提出了许多用于神经 元分化的方案。例如，WO2004/046348教导了从骨髓源性干细胞生成 神经样细胞的分化方案。WO2006/134602教导了生成神经营养因子分 泌细胞的分化方案。WO2007/066338教导了生成寡树突样细胞的分化 方案。WO2010/090843公开了齿龈源性间充质干细胞及其在免疫调节 和重建中的用途。