建立一个无动物源无血清白蛋白的心肌分化体系

Taking the advantage of pluripotency of the human embyonic stem cells and induced pluripotent stem cells, scientists can directly differentiate them to cardiomyocytes. This kind of cardiac cells has high application value, both in the research of cell transplantation in curing myocardial infarction and in the drug screening rearding to the heart in vitro. Various animal-original and uncertain constituents exist in the regular differentiation medium, one of which is bovine serum albumin. Accordingly there are many shortcomings in the recent approaches of cardiac differentiation, such as poor bio-safety, significant batch-to-batch variation and inferior economic utility. We have already established an efficient method of cardiac differentiation. Based on this, the project is to optimize the differentiation system, highlighting the removal of serum albumin and other animal-original constituents. Before and after removal of components, we analyzed gene expression, cell death and differentiation efficiency of differentiated cells. Then we specifically changed the induction strategies and the physical and chmical properties of the medium. As a result, we have increased cell viability and differentiation efficiency, and achieved a preliminary progress. Next we will test our system with different cell lines. We hope to establish an efficient cardiac differentiation system with high bio-safety and low cost.

利用人胚胎干细胞和诱导多能干细胞的分化多能性，科学家们可以在体外将其定向分化为心肌细胞。这类心肌细胞具有很高的应用价值，既可以用于细胞移植治疗心肌梗死的研究，也可以用于在体外针对心脏的药物筛选。常用的分化培养基中包含着多种动物源组分和成分不明确组分，其中最具代表性的就是牛血清白蛋白。因此目前心肌分化存在着生物安全性低、批次差异性大以及经济实用性差等缺点。我们在前期实验中建立了一个高效的心肌分化方法。在此基础之上，本研究拟对分化体系进行优化，重点是尝试去除培养基中血清白蛋白和其他动物源组分。我们对比了组分去除前后分化细胞的基因表达、细胞凋亡以及分化效率的差别。为了增加细胞存活并提高分化效率，我们有针对性地改变诱导方法以及培养基的理化性质，目前已经取得了初步的进展。我们还将对不同的细胞系进行分化验证，最终建立一个安全高效、经济实用的心肌分化系统。

人多能干细胞分化的心肌细胞具有很高的应用价值，既可以用于细胞移植治疗心肌梗死的研究，也可以用于在体外针对心脏的药物筛选。常用的分化培养基中包含着多种动物源组分和成分不明确组分，其中最具代表性的就是牛血清白蛋白。因此，心肌分化存在着生物安全性低、批次差异性大以及经济实用性差等缺点。本研究去除了培养基中血清白蛋白和其他动物源组分，建立一个化学成分明确的心肌分化系统，并且适用于人胚胎干细胞和诱导性多能干细胞的心肌分化；通过对RA信号通路的调控，我们得到了高纯度的心房肌和心室肌细胞，并且，这些细胞具有正常的药物反应，能够用于药物的筛选。因此，该研究提供了一个化学成分明确、无动物源成分的培养体系，进而保证获得的心肌细胞的安全性和一致性。