在生命科学和医学研究领域,类器官已成为备受瞩目的“明星模型”,在疾病机制探究、药物筛选及精准医疗等方面展现出巨大的潜力。然而,众多科研人员在尝试类器官培养时,频繁遭遇“无法形成结构”、“细胞活性低”和“传代失败”等挑战。深入研究表明,培养体系中细胞因子的选择与配比是决定成败的关键因素。
WENR培养方案的由来
WENR(Wnt3a、EGF、Noggin、R-Spondins)培养方案最初由荷兰Hubrecht研究所的Hans Clevers团队开发,是类器官领域的经典培养方法。其核心成分被称为类器官培养的“四大护法”,随着研究的深入,WENR方案也不断演化,结合其他细胞因子或小分子抑制剂,使其适用于多种类器官的构建。目前,WENR方案已广泛应用于胃、小肠、结肠、胰腺和肝脏等类器官的培养中。
WENR“四大护法”的功能
1. Wnt-3a:干细胞增殖的“发动机”
作为经典的Wnt通路激活剂,Wnt-3a通过稳定β-catenin蛋白,启动下游靶基因的表达(如c-Myc、Cyclin D1),在细胞发育、增殖和分化过程中发挥至关重要的作用。大量研究显示,无论来源于何种成体干细胞,类器官的增殖、干性维持及终末分化都依赖于Wnt信号通路。例如,在小鼠结肠类器官的建立过程中,添加外源性Wnt-3a是增殖的关键因素。
2. EGF:细胞增殖的“加速器”
表皮生长因子(EGF)通过与受体结合,激活MAPK/ERK通路,促进细胞的增殖与存活,刺激上皮细胞的生长与分化,从而促进类器官三维结构的形成。尽管EGF不是类器官形成的必需因子,但它显著增加了类器官的体积,因此在胃肠道、肝脏和甲状腺等类器官的培养中得到了广泛应用。
3. Noggin:抑制分化的“守门员”
在类器官的构建过程中,Noggin与细胞增殖密切相关。作为BMP的内源性抑制剂,Noggin能够阻断BMP与其受体的结合,促进干细胞的增殖,为类器官的形成提供充足的细胞来源。同时,Noggin通过抑制BMP信号通路,维持干细胞的干性,影响细胞的命运决定与分化过程。
4. R-Spondins:Wnt信号的“放大器”
R-spondin能够增强Wnt信号通路的表达,促进干细胞的增殖与类器官的结构形成。研究表明,缺乏R-spondin的类器官在生长数天后会停止生长,而适当浓度的R-spondin则能加速类器官的生长,确保其结构的完整性。
WENR方案实战注意事项
在实际应用中,应谨慎控制Wnt-3a的浓度,避免过度激活导致类器官结构紊乱。同时,R-spondin需要与Wnt-3a协同使用,单独使用效果有限。EGF应在无血清培养基中使用,并定期更换,以防止诱导异常分化。此外,Noggin与Wnt-3a的协同作用对多种类器官的长期培养至关重要。
总结来看,类器官研究的成功与否与细胞因子的合理选用息息相关。借助于人生就是博-尊龙凯时的支持,未来的类器官研究将更加高效,推动生命科学领域的不断进步。