近年來，基于干細胞的細胞治療得到深入研究，但方法尚未成熟，仍有很多值得改善的地方，重編程中所需的各種基因操作可能會給患者帶來不可預估的遺傳后果。另外國內外的研究人員正在使用各種方法和化合物來開發新的分化方案，包括使用不同來源的干細胞、細胞外基質以及含有動物血清和各類生長因子或轉錄因子的混合物來定義細胞培養體系，這就導致了干細胞分化方法的標準性和重復性的問題，其中細胞外基質對于干細胞分化和下游應用具有重要作用。今天小編就為大家介紹無異源動物成分的層粘連蛋白在細胞研究方面的應用。

圖1 細胞外基質參與胚胎干細胞的三胚層分化

層粘連蛋白（Laminins）是一個細胞外基底膜蛋白家族，大約在5億年前出現在多細胞生物中。Laminins和Ⅳ型膠原被認為是第一個細胞外基質蛋白。細胞外基質可將細胞結合在一起，并提供一個細胞可增殖、分化和生長的環境。其中Laminins存在于所有上皮細胞和內皮細胞的基底側，同時也是某些細胞與細胞間交互作用的中間媒介，對于細胞功能調節具有重要作用。

Laminins最初是從小鼠肉瘤樣腫瘤提取物中分離出來的一種三聚體蛋白，包含一條α1、一條β1和一條γ1鏈（LN111，根據三條鏈的組成命名）。整個Laminins含有5種α鏈、4種β鏈和3種γ鏈，原則上可以形成60種異構三聚體亞型，其中在人體內至少有16種亞型，不同組織表達不同的亞型。

圖2 哺乳動物中發現的16種Laminin亞型

二、Laminins的主要應用

迄今為止，大多數用于肝臟生物學研究的體外模型本質為二維系統，這種系統不能完全概括肝臟結構以及多種細胞類型的相互作用。本文描述了使用LN521包被培養誘導多能干細胞（hPSC）分化為肝祖細胞、內皮細胞和肝星狀細胞，再形成人的肝球。肝球在微孔中自組裝形成，該過程通過液體處理和移液系統實現自動化，為疾病模型或藥物篩選提供了強大的工具。

圖3 半自動化流水線生產肝球

肝移植是終末期肝病的一種治療選擇。由于缺乏供體肝臟，肝臟類器官成為研究重點。本文使用多種細胞外基質進行肝類器官的培養，結果顯示多異氰酸肽和LN111的組合的水凝膠用于培養人肝類器官效果最佳，維持了良好的分化和增殖潛能，為人肝類器官的臨床應用奠定重要基礎。

圖4 PIC和LN511組合的水凝膠用于肝類器官培養

多巴胺能（DA）神經元是帕金森中丟失的主要神經元亞型，但來源較為有限或者存在基因安全問題等，因此采用原位生成或替代的方法。本文使用hESC分化為神經元的前體細胞hGPCs（來源有限，可獲取性小），優化hGPCs重編程為DA神經元（iDANs），為帕金森疾病的研究和治療提供參考價值。

圖5 hESC來源的hGPCs重編程衍生為iDANs

心肌梗死（Myocardial infarction，MI）是世界范圍內最常見的人類死亡疾病，受損的心臟組織因不能自我再生而導致心臟衰竭。本研究通過使用無異源動物成分的LN221包被培養多能干細胞分化生產臨床質量的CVPs，建立豬心肌梗死模型。結果顯示，CVPs在移植到梗死區域后，細胞增殖良好，可有效改善豬心肌梗死，為持久的干細胞治療人類心肌梗死鋪平道路。

圖6 hESCs分化的CVPs治療豬心肌梗死

LN111支持hESCs向RPE細胞分化并減少同種異體移植的排斥反應

人胚胎干細胞來源的視網膜色素上皮（hESC-RPEs）細胞可作為老年黃斑變性晚期的替代治療，然而同種異體hESC-RPE移植會觸發免疫排斥反應。本文建立了雙敲除β-2微球蛋白和Ⅱ類主要組織相容性復合物的hESC細胞系，這些細胞系在LN111包被培養分化為RPE后既缺乏Ⅰ類人類白細胞抗原（HLA-Ⅰ）,也缺乏HLA-Ⅱ。結果顯示，在hESC-RPEs移植大眼動物模型后，可誘導T細胞反應并減少了免疫排斥反應，為老年黃斑變性晚期的細胞替代療法提供數據參考。

圖7 hESC-RPEs異種移植動物模型的觀察

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