誘導多能干細胞(iPSC)的研究和應用正日益成為生物醫學領域的重要方向。然而,iPSC的培養過程中存在諸多不確定性,因此,進行規律性的質量控制( QC)對于確保實驗的可靠性、降低成本和提高效率至關重要。國際干細胞研究學會(ISSCR)提供了一系列指導原則和建議,本文將圍繞iPSC QC 的三個關鍵點:基本因素、功能性驗證和基因組穩定性,探討何時進行QC檢測以及如何實施。
一、iPSC QC的關鍵點
iPSC QC(誘導多能干細胞質量控制)的關鍵點主要包括以下三個方面:
1. 基本因素:這些因素是評估iPSC質量的基礎,包括:
- 細胞是否污染:檢查細胞培養物中是否存在細菌、真菌、支原體等外來污染。
- STR類型:通過短串聯重復序列分析來確認細胞株的遺傳身份,確保其來源的準確性。
- 生長速度:監測細胞的增殖速率,以評估其生長活力。
- 細胞形態:觀察細胞的大小、形狀和排列,以判斷其正常性。
2. 功能性驗證:這些測試確保iPSC具有正常的生物學功能,包括:
- 基因表達分析:通過RT-PCR、基因芯片等技術,檢測iPSC中特定基因的表達水平。
- 分化潛能:評估iPSC分化為三種胚層細胞的能力,以及是否能形成功能性細胞類型。
3. 基因組穩定性:這些分析確保iPSC的遺傳穩定性,包括:
- 拷貝數變異(CNV)分析:檢測細胞基因組中的拷貝數變化,這些變化可能導致基因功能的改變。
- 單核苷酸變異(SNV)分析:識別基因組中的單點突變,這些突變可能影響細胞的功能。
- 基因編輯正確性及脫靶效應評估:對于經過基因編輯的iPSC,檢查編輯是否準確以及是否存在非特異性的脫靶效應。
二、iPSC QC檢測的時機
l 重要項目開始前:在項目啟動前進行QC檢測,可以確保使用的iPSC質量合格,避免后續實驗的無效投入。
l iPSC編輯或凍存后:編輯或凍存過程可能影響iPSC的質量,因此在這些操作后進行QC檢測十分必要。
l 細胞培養異常時:當細胞培養過程中出現表型改變或實驗重復性差時,應及時進行QC檢測,以發現問題所在。
三、IPCS基因組突變的QC策略
突變風險:研究顯示,iPSC細胞株有20%-30%的概率發生基因突變,這些突變可能隨著傳代次數的增加而加劇,對實驗結果產生嚴重影響。
篩選時機:為了及時發現突變并降低成本,建議在iPSC還未進行重編程和基因改造的野生型(WT)時期進行篩選。
高效鋪板方法:在需要大量樣本的情況下,手動鋪板不現實。采用安達望的VIPS高效率細胞鋪板系統結合CMX系統細胞檢測系統進行單克隆篩選和生長追蹤,可以提高效率。
克隆恢復率:通過培養基的優化,可以使克隆恢復率達到最高70%,確保篩選過程的效率。
l基因分析:選取單克隆來源且形態符合要求的克隆團進行基因分析,排除突變細胞株,從源頭避免突變帶來的風險。
iPSC的培養和應用潛力巨大,但隨之而來的質量控制問題也不容忽視。通過遵循ISSCR的指導原則,我們可以在適當的時機進行有效的QC檢測,確保iPSC的質量和穩定性。特別是在基因組突變方面,通過早期篩選和高效的單克隆篩選技術,我們可以減少突變風險,提高實驗的可靠性和效率。隨著iPSC技術的不斷進步,未來還將出現更多高效、精確的QC方法,為iPSC的研究和應用提供更強有力的支持。
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