干细胞因具备独特的自我更新和定向分化的能力,使其能应用于胚胎发育研究、药物筛选建模以及细胞治疗等多个领域,同时而生的是干细胞培养方法的不断优化与完善,Laminin 521是基质重要的黏附蛋白,能为干细胞等原代细胞再创适宜的生长环境,是目前最常用的无滋养层培养基质之一。

Laminin 521结构

Laminin 521(LN521,LAMB2),即层粘连蛋白521,旧称LN-11,是由α5、β2和γ1三条链组成的异源三聚体糖蛋白,表达于干细胞以及绝大部分基底膜当中(尤其是神经鞘、肌肉神经接点和肾小球基底膜GBM中),是支持干细胞生长以及维持基底膜结构和性能稳定的关键基质蛋白。

 

Laminin 521结构[1]

Laminin 521功能

Laminin 521可与巢蛋白、胶原蛋白、纤连蛋白、糖胺聚糖等其他细胞外基质成分共同形成庞大的类似网状的物质环境,是不同组织或细胞的关键支撑,如肌纤维、上皮、神经、毛细血管、脂肪等。另外,Laminin 521的LG1-5区域可结合细胞膜表面整合素α6β1或α3β1等,启动下游PI3K-Akt信号通路,促进细胞增殖。

 

GBM的主要组成成分[2]

Laminin 521能维持干细胞的多能性,促进细胞扩散,支持多能性人类干细胞的克隆扩增和皮肤角质形成细胞生长,同时也参与调节细胞粘附、迁移、分化、表型维持和基质介导的信号传导等重要生理过程[3]。相比于Laminin 511,Laminin 521能在无凋亡抑制剂(如ROCK抑制剂)时支持干细胞的单层维持和扩增,某种程度上是Laminin 511的绝佳替代,更加适用于人类多能干细胞的培养。

Laminin 521应用方向

作为天然的细胞外基质关键黏附蛋白,Laminin 521在干细胞等原代细胞的培养中有诸多应用:

1

干细胞扩增培养

Laminin 521可在化学成分明确、无动物源环境中支持干细胞的低密度生长和自我更新,适用于hSC、iSC和克隆干细胞的培养中,如hPSC[4]、MSC、造血干细胞等,一般是先用Laminin 521包被,同时搭配使用相应培养基。

 

2

干细胞定向分化

Laminin 521促进hPSC向肝细胞、心肌细胞、视网膜色素上皮(RPE)细胞[5]和内皮细胞[6]等不同类型细胞的分化。在Laminin 521上生长的hESC可表现出肝细胞的分子表型特征,并进行了细胞的自我组织[7]

 

hESC在Laminin 521上分化出肝细胞样细胞的功能组织

(MG: Matrigel) [7]

3

类器官培养

取代Matrigel的不确定培养基是类器官培养的主要目标,已有研究证实,全长层粘连蛋白(而非层粘连蛋白衍生肽)已被证明是凝胶模型中正确形成类器官的关键成分。Lucendo-Villarin及其合作者开发了一种用于生成人类肝球的经济型自动化平台,使多能干细胞来源的肝祖细胞、内皮细胞和肝星状细胞在Laminin 521的帮助下形成了肝球体,可用于疾病建模和药物筛选研究[8]

 

4

已分化原代细胞的生长维持

Laminin 521能支持已分化原代细胞的生长和增殖,如心肌细胞、视网膜色素上皮(RPE)细胞、神经细胞、内皮细胞、胰岛细胞等。例如分离后的胰岛因基底膜损伤会造成胰岛功下降和细胞死亡,但当在含有Laminin 521的基质上培养时,可以显著促进胰岛细胞的存活和功能维持[9],如今已成功应用于原代胰岛细胞培养系统。同样,在体外分化的心脏祖细胞可在含有Laminin 521的基质上增殖,并转化为成熟的心肌细胞。

 

5

药物研究

Laminin 521是一种新的抗GBM病肺出血自身抗体靶点,研究表明,在抗肾小球基底膜病中,循环抗体除了能识别IV型胶原外,也可识别Laminin 521,说明Laminin 521是抗GBM病的另一主要自身抗原[10],针对Laminin 521的自身抗体可能通过增加与肺泡基底膜结合的IgG总量促进肺损伤而导致肺出血,这为相关药物研发提供了理论线索。

 

 

高品质Laminin 521蛋白

Kactus Biosystems

Laminin 521本身的特性与功能决定了其在生物医药领域具有广泛的应用前景。恺佧生物成功开发出可应用于科研(RG)和临床前(PG)的高品质Laminin 521产品,能有效支持PSC的正常生长、传代,并维持良好的干性,确保细胞的均质化生长与遗传稳定,可应用于干细胞和其他多种原代细胞的培养以及相关干细胞产品开发。

 

· 产品特点

  1. 高纯度(≥95%)

  2. 低内毒(<10 EU/mg)

  3. 适用细胞广泛,从人PSCs、MSCs到大多数依赖锚定的祖细胞类型

  4. 可搭配市面多种无饲养干细胞培养基

  5. 可维持干细胞均质化生长与核型稳定

 

 

· 验证数据

Laminin 521能有效维持人iPSC的生长:

 

干细胞标志物OCT3/4、SOX2、SSEA4、TRA-1-60等表达正常:

 

 

· 相关产品信息

货号

名称

浓度

规格

LMN-HM521

Laminin 521 (RG)

0.1 mg/ml

100 μg/支

LMN-HM522

Laminin 521 (PG),无动物源

注:点击货号进入Laminin 521蛋白详情页

Laminin 521一般使用步骤

(仅参考)

1

用Laminin 521包被细胞培养介质(常见用量为0.5 μg/cm2,具体视实验而定)。

2

清洗细胞,加入消化酶或EDTA孵育。

3

分离成单细胞悬液,离心,并在合适的新鲜培养基中重悬。

4

将细胞接种在已用Laminin 521包被的培养介质上。

 

参考资料

[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] Naylor RW, Morais MRPT, Lennon R. Complexities of the glomerular basement membrane. Nat Rev Nephrol. 2021 Feb;17(2):112-127.

[3] Yap L, Tay HG, Nguyen MTX, Tjin MS, Tryggvason K. Laminins in Cellular Differentiation. Trends Cell Biol. 2019 Dec;29(12):987-1000.

[4] Dziedzicka D, Markouli C, Barbé L, Spits C, Sermon K, Geens M. A High Proliferation Rate is Critical for Reproducible and Standardized Embryoid Body Formation from Laminin-521-Based Human Pluripotent Stem Cell Cultures. Stem Cell Rev Rep. 2016 Dec;12(6):721-730.

[5] Lynch VJ, Nnamani MC, Kapusta A, Brayer K, Plaza SL, Mazur EC, Emera D, Sheikh SZ, Grützner F, Bauersachs S, Graf A, Young SL, Lieb JD, DeMayo FJ, Feschotte C, Wagner GP. Ancient transposable elements transformed the uterine regulatory landscape and transcriptome during the evolution of mammalian pregnancy. Cell Rep. 2015 Feb 3;10(4):551-61.

[6] Nguyen MTX, Okina E, Chai X, Tan KH, Hovatta O, Ghosh S, Tryggvason K. Differentiation of Human Embryonic Stem Cells to Endothelial Progenitor Cells on Laminins in Defined and Xeno-free Systems. Stem Cell Reports. 2016 Oct 11;7(4):802-816.

[7] Cameron K, Tan R, Schmidt-Heck W, Campos G, Lyall MJ, Wang Y, Lucendo-Villarin B, Szkolnicka D, Bates N, Kimber SJ, Hengstler JG, Godoy P, Forbes SJ, Hay DC. Recombinant Laminins Drive the Differentiation and Self-Organization of hESC-Derived Hepatocytes. Stem Cell Reports. 2015 Dec 8;5(6):1250-1262.

[8] Meseguer-Ripolles J, Kasarinaite A, Lucendo-Villarin B, Hay DC. Protocol for automated production of human stem cell derived liver spheres. STAR Protoc. 2021 Apr 30;2(2):100502.

[9] Brandhorst D, Brandhorst H, Lee Layland S, Acreman S, Schenke-Layland K, Johnson PRV. Basement membrane proteins improve human islet survival in hypoxia: Implications for islet inflammation. Acta Biomater. 2022 Jan 1;137:92-102.

[10] Shen CR, Jia XY, Luo W, Olaru F, Cui Z, Zhao MH, Borza DB. Laminin-521 is a Novel Target of Autoantibodies Associated with Lung Hemorrhage in Anti-GBM Disease. J Am Soc Nephrol. 2021 Aug;32(8):1887-1897.

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发布时间:2023-03-10