技术讲解Laminin 521- 干细胞培养最常用的细胞外基质

人类多能干细胞（hPSC）在无饲养层培养体系下需要额外添加细胞外基质才能贴壁生长。hPSC细胞培养在最初的实验都是在基质胶（Matrigel）上进行的，基质胶是一种从小鼠EHS肿瘤中提取的基底膜制剂，基质胶hPSC维持培养基中能有效地支持hESC的长期增殖，但它是来自小鼠的复杂蛋白混合物，容易引起培养体系变异。由于基质胶的变异性和异种性，使其在再生医学应用中的使用复杂化。研究发现胶原蛋白IV（Collagen IV）、纤连蛋白（Fibronectin，FN）、层粘连蛋白（Laminin，LN）和玻连蛋白（Vitronectin, VTN）的组合支持干细胞培养中hESC的稳定长期增殖。作为替代方法，层粘连蛋白（LN），玻璃纤维素和纤连蛋白以及合成聚合物已被列为未来替代Matrigel的方向。

层粘连蛋白521是天然干细胞生态位的关键细胞粘附蛋白。重组人Laminin-521是一种不含动物成分的重组异源三聚体，由α5、β2和γ1三条链组成。Laminin521可与细胞表面的多种受体结合，包括整合素、多聚糖等，其中整合素α6β1与Laminin高亲和力结合，是Laminin的主要细胞粘附受体，直接决定Laminin对细胞贴壁能力的支持，整合素α6β1在hESC和hiPSC中大量表达。LN521与细胞表面受体结合，激活细胞信号通路，从而产生更多功能性细胞。

图1.Laminin 521结构^[1]

Biolaminin 521在体外重现生物学相关的 hPSC 环境，促进 hPSC 的附着、高存活和强大的长期自我更新，是支持干细胞生长以及维持基底膜结构和性能稳定的关键基质蛋白。Laminin 521也是目前最常用的无滋养层培养基质之一。此外， Biolaminin 521 无需添加任何细胞凋亡抑制剂，即可实现遗传稳定和多能干细胞的高效单细胞传代，细胞以均匀单细胞层生长。

图2.iPSC在Laminin 521涂层上细胞保持正常核型且表达干细胞标志物^[2]

干细胞扩增培养是临床转化的基础，但是对多数干细胞来说，其体外扩增难度较大。层粘连蛋白521作为一种理想的干细胞培养基质，可显著提高干细胞的体外扩增能力。

Laminin 521适用于hPSC、iPSC和克隆干细胞的培养中，如多能干细胞、间充质干细胞、造血干细胞和神经干细胞等，一般是先用Laminin 521包被，同时搭配使用相应培养基。层粘连蛋白521可以显著增强干细胞与培养基质的粘附，维持干细胞的干性，提供细胞生长基质，并可应用于三维细胞培养和共培养，为干细胞的体外扩增提供更好的生长环境与条件。

Laminin 521可促进hPSC向肝细胞、心肌细胞和内皮细胞等不同类型细胞的分化。在Laminin 521上生长的hESC可表现出肝细胞的分子表型特征。

取代Matrigel的不确定培养基是类器官培养的主要目标，全长层粘连蛋白已被证明是凝胶模型中正确形成类器官的关键成分。将层粘连蛋白521用于三维支架或生物打印中的生物墨水，可在三维空间内构建出各种类器官结构，为研究器官发育和疾病提供理想的研究模型。

Laminin 521能支持已分化原代细胞的生长和增殖，如心肌细胞、神经细胞、内皮细胞、胰岛细胞等。例如在体外分化的心脏祖细胞可在含有Laminin 521的基质上增殖，并转化为成熟的心肌细胞。

将层粘连蛋白521制作成胶原凝胶等三维支架，可在三维空间内培养各种细胞，更接近细胞自然生长的环境，促进细胞在三维内的生长和功能的表达。

一般使用步骤 (仅供参考)