[發明專利]納秒脈沖電場在提高細胞干性中的用途

在審

• 申請號: 201810909901.0
• 申請日: 2018-08-10
• 公開（公告）號: CN110819619A
• 公開（公告）日: 2020-02-21
• 發明（設計）人: 葛子鋼;寧通;張玨;陳佳青;國晉菘;李可佳
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: C12N13/00
• 分類號: C12N13/00
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 彭鯤鵬

本發明涉及納秒脈沖電場在提高細胞干性中的用途，具體地，通過對細胞特別是干細胞施加納秒脈沖電場，可以有效地提高干性基因的表達量并降低細胞的甲基化水平，提高干細胞干性，并進一步促進干細胞接受誘導分化的能力。

技術領域

本公開內容一般地涉及利用脈沖電場進行生物處理的技術，特別涉及使用納秒脈沖電場對細胞特別是干細胞進行處理的技術。

背景技術

干細胞誘導分化是再生醫學中重要的研究方向，但干細胞的誘導效率仍待提高，以獲得較好的臨床效果。為了提高干細胞誘導分化效率，多種多樣的刺激手段被人們應用，如物理刺激、化學分子、細胞因子等。電信號作為十分重要的一種物理刺激，它可通過調控細胞內鈣離子水平、離子通道等相關信號通路促進干細胞成神經分化、成骨分化、成心肌細胞分化等。但電信號的生物學作用弱，需要長時間的施加電場，作用時間從幾十分鐘到幾天不等，不利于臨床應用。

納秒脈沖電場(nanosecond pulsed electric fields，nsPEFs)是近年來發展起來的可精確控制脈寬、場強和瞬時功率的前沿物理技術，比傳統電場的生物學效應更強，作用時間短。但本領域仍然需要開發更多的納秒脈沖電場的應用。

發明內容

發明人在研究中發現，傳統電場的場強大都低于“百V/cm”，脈寬大都高于微秒或毫秒，從而僅能作用到細胞膜外部。而納秒脈沖電場的脈寬能達到納秒(ns)級別，場強能到達kV/cm級別，并且能夠作用到細胞膜內部的細胞器。進一步地，發明人意外的發現，通過將nsPEFs施加于干細胞，能夠大大提高干細胞的干性，并且進一步提高了其接受誘導的能力，從而完成了本發明。

在第一個方面中，本發明提供了電場在增強細胞干性、提高細胞干性基因表達量、降低細胞甲基化基因表達量和/或降低細胞甲基化水平中的用途。

優選地，所述電場為納秒脈沖電場(nanosecond pulsed electric fields，nsPEFs)。

特別地，所述電場被施加于細胞從而對細胞進行電擊。

在一個實施方案中，所述細胞為干細胞，優選為多能干細胞、單能干細胞、胚胎干細胞、成體干細胞、IPS或間充質干細胞。

在另一個實施方案中，所述納秒脈沖電場的脈寬在1-300ns之間和/或場強在1kV/cm-30kV/cm之間。

在另一個實施方案中，所述脈寬范圍在10ns-150ns、20ns-100ns、30ns-80ns、40ns-70ns、50-60ns之間，例如1ns、2ns、3ns、4ns、5ns、6ns、7ns、8ns、9ns、10ns、15ns、20ns、25ns、30ns、35ns、40ns、45ns、50ns、55ns、60ns、65ns、70ns、75ns、80ns、85ns、90ns、95ns、100ns、105ns、110ns、115ns、120ns、125ns、130ns、135ns、140ns、145ns、150ns、155ns、160ns左右；

在另一個實施方案中，所述場強為1kV/cm、2kV/cm、3kV/cm、4kV/cm、5kV/cm、6kV/cm、7kV/cm、8kV/cm、9kV/cm、10kV/cm、11kV/cm、12kV/cm、13kV/cm、14kV/cm、15kV/cm、16kV/cm、17kV/cm、18kV/cm、19kV/cm、20kV/cm、21kV/cm、22kV/cm、23kV/cm、24kV/cm、25kV/cm、26kV/cm、27kV/cm、28kV/cm、29kV/cm、30kV/cm左右。