iPSC培養(yǎng)中的質(zhì)量控制策略有哪些?
誘導(dǎo)多能干細(xì)胞(iPSC)的研究和應(yīng)用正日益成為生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的重要方向。然而,iPSC的培養(yǎng)過(guò)程中存在諸多不確定性,因此,進(jìn)行規(guī)律性的質(zhì)量控制( QC)對(duì)于確保實(shí)驗(yàn)的可靠性、降低成本和提高效率至關(guān)重要。國(guó)際干細(xì)胞研究學(xué)會(huì)(ISSCR)提供了一系列指導(dǎo)原則和建議,本文將圍繞iPSC QC 的三個(gè)關(guān)鍵點(diǎn):基本因素、功能性驗(yàn)證和基因組穩(wěn)定性,探討何時(shí)進(jìn)行QC檢測(cè)以及如何實(shí)施。
一、iPSC QC的關(guān)鍵點(diǎn)
iPSC QC(誘導(dǎo)多能干細(xì)胞質(zhì)量控制)的關(guān)鍵點(diǎn)主要包括以下三個(gè)方面:
1. 基本因素:這些因素是評(píng)估iPSC質(zhì)量的基礎(chǔ),包括:
- 細(xì)胞是否污染:檢查細(xì)胞培養(yǎng)物中是否存在細(xì)菌、真菌、支原體等外來(lái)污染。
- STR類(lèi)型:通過(guò)短串聯(lián)重復(fù)序列分析來(lái)確認(rèn)細(xì)胞株的遺傳身份,確保其來(lái)源的準(zhǔn)確性。
- 生長(zhǎng)速度:監(jiān)測(cè)細(xì)胞的增殖速率,以評(píng)估其生長(zhǎng)活力。
- 細(xì)胞形態(tài):觀察細(xì)胞的大小、形狀和排列,以判斷其正常性。
2. 功能性驗(yàn)證:這些測(cè)試確保iPSC具有正常的生物學(xué)功能,包括:
- 基因表達(dá)分析:通過(guò)RT-PCR、基因芯片等技術(shù),檢測(cè)iPSC中特定基因的表達(dá)水平。
- 分化潛能:評(píng)估iPSC分化為三種胚層細(xì)胞的能力,以及是否能形成功能性細(xì)胞類(lèi)型。
3. 基因組穩(wěn)定性:這些分析確保iPSC的遺傳穩(wěn)定性,包括:
- 拷貝數(shù)變異(CNV)分析:檢測(cè)細(xì)胞基因組中的拷貝數(shù)變化,這些變化可能導(dǎo)致基因功能的改變。
- 單核苷酸變異(SNV)分析:識(shí)別基因組中的單點(diǎn)突變,這些突變可能影響細(xì)胞的功能。
- 基因編輯正確性及脫靶效應(yīng)評(píng)估:對(duì)于經(jīng)過(guò)基因編輯的iPSC,檢查編輯是否準(zhǔn)確以及是否存在非特異性的脫靶效應(yīng)。
二、iPSC QC檢測(cè)的時(shí)機(jī)
l 重要項(xiàng)目開(kāi)始前:在項(xiàng)目啟動(dòng)前進(jìn)行QC檢測(cè),可以確保使用的iPSC質(zhì)量合格,避免后續(xù)實(shí)驗(yàn)的無(wú)效投入。
l iPSC編輯或凍存后:編輯或凍存過(guò)程可能影響iPSC的質(zhì)量,因此在這些操作后進(jìn)行QC檢測(cè)十分必要。
l 細(xì)胞培養(yǎng)異常時(shí):當(dāng)細(xì)胞培養(yǎng)過(guò)程中出現(xiàn)表型改變或?qū)嶒?yàn)重復(fù)性差時(shí),應(yīng)及時(shí)進(jìn)行QC檢測(cè),以發(fā)現(xiàn)問(wèn)題所在。
三、IPCS基因組突變的QC策略
突變風(fēng)險(xiǎn):研究顯示,iPSC細(xì)胞株有20%-30%的概率發(fā)生基因突變,這些突變可能隨著傳代次數(shù)的增加而加劇,對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生嚴(yán)重影響。
篩選時(shí)機(jī):為了及時(shí)發(fā)現(xiàn)突變并降低成本,建議在iPSC還未進(jìn)行重編程和基因改造的野生型(WT)時(shí)期進(jìn)行篩選。
高效鋪板方法:在需要大量樣本的情況下,手動(dòng)鋪板不現(xiàn)實(shí)。采用安達(dá)望的VIPS高效率細(xì)胞鋪板系統(tǒng)結(jié)合CMX系統(tǒng)細(xì)胞檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行單克隆篩選和生長(zhǎng)追蹤,可以提高效率。
克隆恢復(fù)率:通過(guò)培養(yǎng)基的優(yōu)化,可以使克隆恢復(fù)率達(dá)到最高70%,確保篩選過(guò)程的效率。
l基因分析:選取單克隆來(lái)源且形態(tài)符合要求的克隆團(tuán)進(jìn)行基因分析,排除突變細(xì)胞株,從源頭避免突變帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)。
iPSC的培養(yǎng)和應(yīng)用潛力巨大,但隨之而來(lái)的質(zhì)量控制問(wèn)題也不容忽視。通過(guò)遵循ISSCR的指導(dǎo)原則,我們可以在適當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)進(jìn)行有效的QC檢測(cè),確保iPSC的質(zhì)量和穩(wěn)定性。特別是在基因組突變方面,通過(guò)早期篩選和高效的單克隆篩選技術(shù),我們可以減少突變風(fēng)險(xiǎn),提高實(shí)驗(yàn)的可靠性和效率。隨著iPSC技術(shù)的不斷進(jìn)步,未來(lái)還將出現(xiàn)更多高效、精確的QC方法,為iPSC的研究和應(yīng)用提供更強(qiáng)有力的支持。
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