在类器官培养领域,如果要评选最重要的一套基础培养体系,“WENR”几乎是无可争议的答案。
在此基础上,通过引入额外的细胞因子或小分子抑制剂,不断扩展胃、肠、肝、脑、心脏、胰腺、乳腺等多组织来源的类器官模型。但无论体系如何变化,WENR几乎都是前提条件。
WENR并不是某一种培养基配方,而是由4类功能明确,互相制衡的关键因子组成:
W —— Wnt3a
E —— EGF
N —— Noggin
R —— R-spondin
这四种信号并非简单叠加,而是共同决定了类器官是否能够启动→生长→长期维持,任何一个环节失效,最终都可能以培养失败告终。
❍ 启动开关:Wnt3a
R-spondins包含R-spondin1-4四个亚型,它并不直接激活Wnt通路,但决定了Wnt信号能不能被有效感知。
机制在于:R-spondins通过与LGR4/5/6受体结合,清除细胞膜上的负调控因子ZNRF3/RNF43,抑制Wnt受体降解,从而显著提高细胞表面Wnt受体的稳定性。
→结果:同样剂量的Wnt3a,信号强度大幅提升
东抗视角:
在实际培养中,Wnt3a与R-spondin联合使用往往有1+1>2的效果。R-spondin的存在,使较低剂量的Wnt3a也能持续维持稳定而强烈的Wnt信号,对类器官的长期维持(数周至数月)尤为关键。此外,需根据组织来源选择特异性亚型(如RSPO1常用于肠道类器官)。
❍ 分化刹车:Noggin
在体内肠道组织中,BMP本质上是一种促分化、促凋亡的信号,在肠道隐窝上方的绒毛区高表达,用于限制干细胞扩增范围。在体外培养中,如果不抑制BMP信号,干细胞特性会迅速丧失。
Noggin是一种内源性BMP抑制剂,通过高亲和力结合BMP配体,阻断其与受体结合,从而抑制BMP通路,防止干细胞分化。Noggin并不直接促进生长,它的作用是防止“过早长完”。
❍ 扩增动力:EGF
一旦类器官形成启动,就需要持续的动力推动细胞扩增,构建起复杂的微观结构。EGF则是类器官培养中最普遍也是最稳定的促分裂信号,通过激活EGFR及其下游MAPK、PI3K-AKT等通路,促进细胞周期进展、代谢活性和蛋白合成。在正常组织类器官中,EGF几乎是必需因子,但在部分肿瘤类器官模型中,EGF有时会根据实验目的调整或去除,用于特殊环境。
Wnt3a + R-spondin:维持干性、决定能不能长出来
Noggin:抑制分化、决定能不能一直长
EGF:促进增殖、决定长得快不快
这也是为什么,在类器官培养中,任何一个因子的缺失、失活或波动,都可能直接导致培养失败。
理解机制只是第一步。在实验中,类器官能否稳定建立、批次间是否一致,往往取决于细胞因子的活性、纯度与稳定性。
依托成熟的哺乳动物表达体系,东抗生物长期为类器官提供高品质细胞因子产品,具备以下优势:
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参考文献
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