Applications干细胞&小分子化合物 | 诱导多能干细胞案例指南一

背景介绍

多能干细胞（PSC）具备自我更新与多向分化潜能，是再生医学、疾病模型构建及药物筛选的核心工具。传统诱导方法依赖病毒载体或转录因子，存在成瘤风险、操作繁琐等瓶颈[1]。小分子“化学重编程”技术凭借操作简便、时空调控性强、无基因整合风险的优势，成为近年研究热点，可通过精准调控细胞信号通路，将体细胞直接诱导为化学诱导多能干细胞（CiPS细胞）[2]。本案例基于2026年最新研究成果，提供标准化、可重复的小分子诱导多能干细胞培养流程，兼顾科普性与实用性，助力相关研究入门。

图1 从成纤维细胞到hCiPS细胞的化学重编程示意图[2]

培养方案

1. 操作流程

1. 体细胞准备：取小鼠胚胎成纤维细胞（MEF）或人皮肤成纤维细胞，用含10%胎牛血清的DMEM培养至80%汇合度，消化获得单细胞悬液[2]。

2. 诱导接种：将单细胞悬液接种至包被明胶的培养皿，待细胞贴壁后，更换含小分子组合的完全培养基（CHIR-99021、TTNPB等核心小分子），启动化学重编程[1]。

3. 培养维持：37℃、5% CO₂恒温培养，每2天更换一次新鲜小分子培养基，培养7-10天可见多能干细胞样克隆[1]。

4. 克隆筛选与传代：挑取形态规则、边界清晰的克隆，用TrypLE消化分散，按1:3比例传代，小分子体系可稳定传代≥20代，维持多能性[2]。

图2 人类胚胎成纤维细胞（HEFs）及HEF衍生的hCiPS细胞的形态学[2]

图3 指定hCiPS细胞克隆的单个畸胎瘤中，内胚层（呼吸上皮）、中胚层（软骨）和外胚层（色素视网膜上皮和神经组织）的苏木精和伊红染色代表性图像[2]

2. 关键要点

• 全程使用化学成分明确培养基，避免血清干扰，确保诱导体系稳定可控[1]。

• 小分子协同作用是诱导成功的关键，缺失任意一种都会显著降低重编程效率，其中CHIR-99021是维持细胞存活的必要条件[1]。

• 诱导的CiPS细胞可通过碱性磷酸酶（AP）染色、多能基因（OCT4、NANOG）检测验证，可分化为神经元、胶质细胞等多种细胞类型[2]。

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参考文献

[1] Chen YL, et al. TTNPB Promotes Human Pluripotent Stem Cell-to-Neural Stem Cell Transition via Modulation of Chromatin Accessibility and Metabolic Network. Adv Sci, 2026.

[2] Deng HK, et al. Chemical Reprogramming of Human Somatic Cells into Pluripotent Stem Cells. Nature, 2026.