[發明專利]神經元干細胞分化

在審

• 申請號: 201480056416.3
• 申請日: 2014-10-13
• 公開（公告）號: CN105658787A
• 公開（公告）日: 2016-06-08
• 發明（設計）人: 保羅·凱姆普;尼古拉斯·艾倫
• 申請（專利權）人: 加的夫大學學院咨詢有限公司
• 主分類號: C12N5/0793
• 分類號: C12N5/0793
• 代理公司: 北京英賽嘉華知識產權代理有限責任公司 11204
• 代理人: 王達佐;洪欣

發明領域

本發明涉及用于從至少一種能夠譜系特異性分化的前體細胞生產 神經細胞的至少一種新型神經細胞分化培養基；使用所述培養基進行 神經細胞分化的方法；所述培養基和所述方法在至少一種前體細胞向 神經細胞命運譜系特異性分化中的用途；以及包含所述至少一種所述 神經細胞分化培養基的成套試劑盒。

發明背景

干細胞是存在于所有多細胞生物體中的生物細胞，其可分裂且分 化為不同的特化細胞類型，并且可自我更新產生更多干細胞。哺乳動 物中有兩種自然存在的廣泛類型的干細胞：胚胎干細胞和成體干細胞， 其中胚胎干細胞分離自囊胚的內細胞團，成體干細胞分布于各種組織。 還存在第三類干細胞，其為人造的且被稱為誘導性多能干細胞(iPSC)。 通過將成體細胞去分化為干細胞類似表型來制備iPSC。在成年生物體 中，干細胞和祖細胞作為身體的修復系統補充成體組織。在發育的胚 胎中，干細胞可分化為所有特化細胞(它們為多能細胞)，而且它們還 維持再生器官的正常更替，如血液、皮膚或腸道組織。

胚胎干細胞和成體干細胞具有分化為任何細胞類型的能力；因此， 它們特別適合于疾病的細胞替代療法，所述疾病破壞或損害/損傷確定 的細胞群體。在合適的發育(或培養)條件下，干細胞的獨特多能性為 它們提供了使自身再生且還發育為所有三個胚層(即外胚層、中胚層和 內胚層)的各種細胞類型的潛能。ESC、誘導性多能干細胞(iPSC)、成 體或組織特異性干細胞等生長為特化細胞的潛能吸引了希望利用這些 細胞開發新療法的研究者的關注。

再生醫學集中于通過替換受損組織和/或通過刺激體內自我修復 機制使體內受損的組織和器官再生，以治愈之前不可修復的組織或器 官。這通常涉及細胞或組織在細胞或組織療法中的應用。存在許多可 能的細胞療法方式，其包括：干細胞或祖細胞的移植，所述干細胞或 祖細胞為自體的(來自患者)或同種異體的(來自另一供體)；成熟的功能 性細胞的移植(細胞替代療法)；以及被用來產生所需物質的轉基因人 細胞的應用(基于細胞的基因療法)。通常，細胞療法中利用的細胞或 組織為從相同個體、另一供體個體獲得的，或者可選地在實驗室中體 外生長和發育的細胞和組織。從已分化的體細胞生成iPSC作為合理的 方法為通過細胞移植治療疾病提供了極大的希望。從源自個體患者的 體細胞生成iPSC細胞的可能性還可以使患者-特異性療法的發展具有 更少的免疫排斥風險成為可能。

這些細胞的其他應用涉及將大量的干細胞分化為特定人類細胞類 型，以及將這些細胞用于藥物測試或毒性測試。因此，譜系特異性分 化的干細胞還是用于以下各種目的的有價值的研究工具，包括：體外 篩選分析，闡明細胞譜系特化和分化的復雜機理，以及鑒別正常狀態 和患病或受損狀態之間的關鍵生物化學差異，所述差異可被開發用作 診斷或預后標志物。

胚胎干細胞和成體干細胞作為神經退行性疾病的療法和模型系統 的能力已被充分探索。在諸如阿爾茲海默癥、帕金森氏綜合癥、亨延 頓氏病、肌萎縮側索硬化等的晚期神經退行性病況中，神經功能的再 建需要替代由細胞死亡損失的神經細胞。來自具有明確且通常在基因 上確定的神經元病理的人患者的iPSC，對于疾病建模和可靠的高通量 藥物篩選都有巨大的潛能。

各種因子和分子調控干細胞向神經元的分化，例如，表皮生長因 子(EGF)和成纖維細胞生長因子-2(FGF-2)促進增殖同時使細胞保持未 分化狀態。此外，還已表明胰島素和胰島素樣生長因子1(IGF1)是神 經干細胞的生長和增殖所必需的。已知視黃酸、胰島素、Ifg1、Nogo-66、 LPA(溶血磷脂酸)、PTEN(磷酸酶和張力蛋白同系物)和骨形態發生蛋 白(BMP)-4控制干細胞向神經元或星形膠質細胞的分化。多能干細胞 (PSC)通過以下的程序分化為神經元：神經化、神經元亞型命運特化、 細胞周期退出、有絲分裂后神經元分化以及調控興奮性的功能成熟。

由于這種復雜發育，來自干細胞的功能神經元的一致且可再生的 生成對開發神經系統疾病細胞模型至關重要。已提出了許多用于神經 元分化的方案。例如，WO2004/046348教導了從骨髓源性干細胞生成 神經樣細胞的分化方案。WO2006/134602教導了生成神經營養因子分 泌細胞的分化方案。WO2007/066338教導了生成寡樹突樣細胞的分化 方案。WO2010/090843公開了齒齦源性間充質干細胞及其在免疫調節 和重建中的用途。