类器官技术因其高度模拟真实器官的结构与功能,成为疾病研究、药物筛选的重要工具。研究表明,细胞因子的精准调控是类器官成功构建的核心,不同因子的时空组合直接影响干细胞的增殖、分化和三维结构形成。本文主要介绍关键细胞因子的作用及实践策略。
一、核心细胞因子功能解析
功能:激活EGFR信号通路,促进肠道、肺等类器官的上皮细胞增殖(50-100 ng/mL可使增殖效率提升60%)。
特殊应用:在脑类器官中联合FGF2,诱导神经干细胞的对称分裂。
2.Wnt信号激活剂(Wnt3a/R-spondin1)
协同作用:
Wnt3a:维持Lgr5+肠道干细胞干性,驱动隐窝结构形成(需100 ng/mL)。
R-spondin1:增强Wnt信号敏感性,延长类器官存活至30天以上。
癌症模型:肝癌类器官中Wnt3a浓度需提升至200 ng/mL以模拟肿瘤微环境。
3.BMP通路抑制剂(Noggin)
机制:抑制BMP4诱导的干细胞分化,促进脑、胃等前肠类器官发育(10-50 ng/mL)。
动态调节:肠类器官成熟后需降低Noggin浓度以启动杯状细胞分化。
4.FGF家族(FGF2/FGF10)
FGF2:神经类器官中诱导神经嵴细胞迁移(20 ng/mL)。
FGF10:肺类器官分支形态发生的关键因子,需与胶原基质刚度匹配使用。
5.通路抑制剂(A83-01/Y-27632)
功能:抑制TGF-β通路(A83-01)及Rho激酶(Y-27632),防止类器官解体。
组合应用:胰腺类器官培养中需同时添加(浓度各1 μM)。
二、多器官模型构建方案
类器官类型
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核心因子组合
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浓度范围
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肠道类器官
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EGF+Wnt3a+R-spondin1+ Noggin
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50-100 ng/mL
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脑类器官
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FGF2+EGF+BDNF+N2补充剂
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20-50 ng/mL
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肝癌类器官
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HGF + Wnt3a + FGF19 + Nicotinamide
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50-200 ng/mL
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三、细胞因子使用优化策略
1.浓度梯度测试:
Wnt3a浓度需根据类器官发育阶段调整(扩增期100 ng/mL→分化期20 ng/mL)。
脑类器官中FGF2超过50 ng/mL易导致细胞过度堆积。
2.批次一致性保障:
选择重组蛋白(纯度>95%,内毒素<1 EU/mg),避免动物源成分干扰。
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