[發明專利]一種化學培養體系及其應用

在審

• 申請號: 202011109968.X
• 申請日: 2020-10-16
• 公開（公告）號: CN112226411A
• 公開（公告）日: 2021-01-15
• 發明（設計）人: 魏君;蔡萌
• 申請（專利權）人: 武漢睿健醫藥科技有限公司
• 主分類號: C12N5/079
• 分類號: C12N5/079;C12N5/0797;C12N5/0793;C12N5/10
• 代理公司: 上海精晟知識產權代理有限公司 31253
• 代理人: 馮子玲

本發明公開了一種化學培養體系及其應用，所述化學培養體系包含基礎培養基、小分子化合物，形成化學成分明晰的無血清培養體系。本發明大大提高了神經細胞培養活力及體外生存時間。本發明不采用目前廣泛使用的使用含有動物源性成分的代血清B27及GS21，而使用純化學分子激活信號途徑，使用非動物源性的生長因子替換動物源性的生長因子，成分明確，避免了血清及動物源性成分的存在帶來的潛在危險，因此本發明大大拓展了神經細胞移植的臨床前景。

技術領域

本發明屬于細胞生物學領域，具體涉及一種化學培養體系及其應用。

背景技術

神經退行性疾病是目前常見的老齡化疾病，治療及護理費用極其昂貴，而且市面上無特效藥物可以進行有效的治療。神經退行性疾病包括肌萎縮側索硬化癥(ALS)、帕金森病(PD)、阿爾茨海默癥(AD)等疾病。世界衛生組織統計，2050年我國神經退行性疾病患者將超過3000萬，預期醫療費用將超過1 萬億。目前主要以藥物去補充或刺激腦內不足的左旋多巴、神經核團毀損術或腦深部電刺激手術等治療方法，但均不能達到很好的療效，并且會帶來“異動癥”或是“藥效波動”等嚴重影響生活質量的不良反應。

除神經退行性疾病之外，脊髓損傷(spinal cord injury，SCI)是常見的一種神經系統創傷性疾病，據國外統計SCI患者一生的治療康復費用平均達75萬美元以上，美國每年對SCI患者的花費超過60億美元。

神經退行性疾病和脊髓損傷的治療難點在于中樞神經系統的神經細胞具有不可再生性，而這類疾病是由于中樞神經的不可逆損傷造成。目前，神經細胞的移植是最為有效的一種治療方式。神經細胞包括神經干細胞，成熟神經元、星形膠質細胞和少突膠質細胞等不同神經細胞類型。目前，神經干細胞的異體移植已經在臨床上取得了一定的效果。部分臨床試驗采取神經系統細胞系移植方法，但現存的神經細胞系資源有限，多為神經系統腫瘤細胞系，且在建系過程中存在EB病毒帶來的不穩定因素；而異體神經細胞由于體外傳代不易，且異體神經干細胞由于倫理限制以及獲得技術不便，這些因素都進一步阻礙了以上疾病的臨床推進。近年來，胚胎干細胞及誘導多能干細胞技術(iPSC)的開展取得了很大的進展，利用這類細胞進行定向分化可以獲得多種類型的成體細胞 (Cell，2006，124(4)pp.663-676；Cell，2007，131(5)pp.861-872)。因此，使用包括胚胎干細胞及iPSC在內的全能干細胞或者多能干細胞作為原材料進行神經細胞誘導分化可以作為臨床治療的新思路，大大拓展了神經細胞在臨床醫學上的應用潛力。

從多能干細胞到神經干細胞，目前應用最為廣泛的誘導方法有兩種，第一種為兩步法：首先細胞聚合成團形成擬胚體(embryonic bodies)，之后細胞進一步被誘導成為神經元細胞。這種方法的缺點在于細胞分化不同步，且神經元細胞的純度不高；此外，動物源性的生長因子的使用也制約了神經元細胞在臨床上的使用。第二種為SMAD途徑雙重抑制法(Dual SMAD inhibition)(Nat Biotechnol，2009，05；27(5)：485)，該方法得到的神經干細胞能夠分化為其它類型的神經元細胞，其原理是通過抑制BMP和TGFB途徑來模擬胚胎發育早期的信號途徑，從而誘導神經干細胞的產生。通過這種方法，可以在血清類成分(Knockout Serum Replacement)的存在下得到誘導感覺神經元(Nat Biotechnol， 2009，05；27(5)：485)。雖然可應用于移植的細胞種類大大增加，但是目前神經細胞的體外培養大多依賴血清成分的存在，例如胎牛血清和目前廣泛使用的代血清B27系列(ThermoFisher)，GS21(G0800,Sigma-Aldrich)，這類代血清含有動物源性成分，因此存在一系列安全隱患，它們的存在大大限制了神經細胞移植的的臨床應用。因此，不含有血清成分神經系統基礎培養基的開發對于神經系統再生醫學的發展至關重要。

基于現有技術中存在的技術問題，有必要研究一種新型神經系統無血清培養基，不采用目前廣泛使用的使用含有動物源性成分的代血清B27及GS21等。通過使用純化學分子激活信號途徑，使用非動物源性的生長因子替換動物源性的生長因子，成分明確，從而拓展神經細胞移植的臨床前景。