CN113215085B - 一种脂类物质添加剂及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种脂类物质添加剂及其应用,属于细胞培养技术领域。该脂类物质添加剂由脂类物质溶于溶剂中而得,脂类物质包括花生四稀酸、胆固醇、dl‑α‑生育酚乙酸酯、亚油酸、亚麻酸、肉豆蔻酸、油酸、棕榈酸、棕榈油酸以及硬脂酸,且脂类物质添加剂中至少不含吐温80。该脂类物质添加剂中的相关脂类浓度基于血清提取物,并去除了市面脂类添加剂配方中具有细胞毒性的吐温80成分。该脂类物质添加剂在不改变细胞形态及不影响干细胞多能性的前提下提供了更近似血清培养的脂类环境。其适用于对细胞尤其是人类胚胎干细胞在内的细胞进行培养。
Description
技术领域
本发明涉及细胞培养技术领域,具体而言,涉及一种脂类物质添加剂及其应用。
背景技术
人类多能干细胞(hPSC)具有无限自我复制及分化为人体内的所有细胞类型的特点,是研究人类胚胎发育的重要模型系统。
早期人多能干细胞培养于含有牛血清成分的培养基中,牛血清中含有大量脂类成分。随后干细胞培养基成分逐渐简化,牛血清及其脂类成分被移除。近年来多篇文献指出脂类成分对干细胞的多能性状态、代谢状态及表观遗传状态等均有显著影响。
目前市面上提供的可添加于培养基中的脂类物质添加剂中脂质的浓度为均一浓度,其浓度不能对应其在牛血清中的含量比例。若按产品说明推荐的浓度使用该脂类添加剂,脂类终浓度仍远低于传统培养基中牛血清提供的对应脂类浓度,而进一步提升该脂类添加剂的浓度会使干细胞死亡。
鉴于此,特提出本发明。
发明内容
本发明的目的之一包括提供一种脂类物质添加剂以改善或克服现有的脂类物质添加剂所存在的问题。
本发明的目的之二包括提供一种含有上述脂类物质添加剂的细胞培养基。
本发明的目的之三包括提供一种采用上述脂类物质添加剂或细胞培养基对细胞进行培养的方法。
本申请可这样实现:
第一方面,本申请提供一种脂类物质添加剂,其由脂类物质溶于溶剂中而得,脂类物质包括花生四稀酸、胆固醇、dl-α-生育酚乙酸酯、亚油酸、亚麻酸、肉豆蔻酸、油酸、棕榈酸、棕榈油酸以及硬脂酸,且脂类物质添加剂中至少不含吐温80。
在可选的实施方式中,每毫升溶剂对应的脂类物质包括0.7μg-7mg的花生四稀酸、22μg-220mg的胆固醇、7μg-70mg的dl-α-生育酚乙酸酯、4μg-40mg的亚油酸、4μg-40mg的亚麻酸、1μg-10mg的肉豆蔻酸、4μg-40mg的油酸、10μg-100mg的棕榈酸、2μg-20mg的棕榈油酸以及16μg-160mg的硬脂酸。
在可选的实施方式中,每毫升溶剂对应的脂类物质包括200μg-5mg的花生四稀酸、1mg-100mg的胆固醇、1mg-50mg的dl-α-生育酚乙酸酯、100μg-20mg的亚油酸、100μg-20mg的亚麻酸、50μg-5mg的肉豆蔻酸、100μg-20mg的油酸、500μg-50mg的棕榈酸、100μg-10mg的棕榈油酸以及100μg-50mg的硬脂酸。
在可选的实施方式中,每毫升溶剂对应的脂类物质包括0.7mg的花生四稀酸、22mg的胆固醇、7mg的dl-α-生育酚乙酸酯、4mg的亚油酸、4mg的亚麻酸、1mg的肉豆蔻酸、4mg的油酸、10mg的棕榈酸、2mg的棕榈油酸以及16mg的硬脂酸。
在可选的实施方式中,脂类物质添加剂中不含任何吐温成分。
在可选的实施方式中,溶剂为甲醇或无水乙醇,优选为无水乙醇。
第二方面,本申请提供一种细胞培养基,其含有如前述实施方式任一项的脂类物质添加剂。
第三方面,本申请提供一种细胞培养方法,其采用如前述实施方式的细胞培养基对细胞进行培养。
在可选的实施方式中,细胞为人胚胎干细胞。
在可选的实施方式中,细胞为人胚胎干细胞H1。
本申请的有益效果包括:
本申请提供的脂类物质添加剂不含市面脂类添加剂配方中具有细胞毒性的吐温80成分。该脂类物质添加剂能够在不改变细胞形态及不影响干细胞多能性的前提下提供更近似血清培养的脂类环境。其适用于对细胞尤其是人类胚胎干细胞在内的细胞进行培养。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本发明的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1至图5为本申请实施例1提供的CDL的成分组成及细胞毒性结果图。
图6至图8为本申请实施例2提供的CDL中土温80的细胞毒性结果图及hCDL的配方组成图。
图9至图12为本申请实施例3提供的hCDL对人胚胎干细胞培养的影响结果图。
图13至图19为本申请实施例4提供的hCDL对人胚胎干细胞的多能性及分化能力的影响结果图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者,按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者,均为可以通过市售购买获得的常规产品。
下面对本申请提供的脂类物质添加剂及其应用进行具体说明。
本申请提出一种脂类物质添加剂,其由脂类物质溶于溶剂中而得,脂类物质包括花生四稀酸、胆固醇、dl-α-生育酚乙酸酯、亚油酸、亚麻酸、肉豆蔻酸、油酸、棕榈酸、棕榈油酸以及硬脂酸,且脂类物质添加剂中至少不含吐温80。
脂类物质添加剂中至少不含吐温80,以降低细胞毒性。进一步地,脂类物质添加剂中还可不含任何吐温成分。
值得强调的是,其它所有不含吐温80的脂类物质添加剂(该脂类物质添加剂含有花生四稀酸、胆固醇、dl-α-生育酚乙酸酯、亚油酸、亚麻酸、肉豆蔻酸、油酸、棕榈酸、棕榈油酸以及硬脂酸)均在本申请的保护范围内。
在可选的实施方式中,每毫升溶剂对应的脂类物质包括0.7μg-7mg的花生四稀酸、22μg-220mg的胆固醇、7μg-70mg的dl-α-生育酚乙酸酯、4μg-40mg的亚油酸、4μg-40mg的亚麻酸、1μg-10mg的肉豆蔻酸、4μg-40mg的油酸、10μg-100mg的棕榈酸、2μg-20mg的棕榈油酸以及16μg-160mg的硬脂酸。
进一步地,每毫升溶剂对应的脂类物质可包括200μg-5mg的花生四稀酸、1mg-100mg的胆固醇、1mg-50mg的dl-α-生育酚乙酸酯、100μg-20mg的亚油酸、100μg-20mg的亚麻酸、50μg-5mg的肉豆蔻酸、100μg-20mg的油酸、500μg-50mg的棕榈酸、100μg-10mg的棕榈油酸以及100μg-50mg的硬脂酸。
更进一步地,每毫升溶剂对应的脂类物质可包括0.7mg的花生四稀酸、22mg的胆固醇、7mg的dl-α-生育酚乙酸酯、4mg的亚油酸、4mg的亚麻酸、1mg的肉豆蔻酸、4mg的油酸、10mg的棕榈酸、2mg的棕榈油酸以及16mg的硬脂酸。
在可选的实施方式中,溶剂例如可以为甲醇或无水乙醇,优选为无水乙醇。
承上,本申请所提供的脂类物质的含量与血清提取物中脂质物质的比例及浓度接近,一方面不含对细胞有毒性的物质,另一方面能够在不改变细胞形态及不影响干细胞多能性的前提下提供更近似血清培养的脂类环境,以成功完成对细胞的培养。
此外,本申请还提供一种细胞培养基,其含有上述的脂类物质添加剂。
可参考地,该细胞培养基可以为E8培养基、DMEM培养基、DMEM/F12培养基、Nutristem XF/FF培养基、StemPro培养基、X-Vivo 10培养基、Neutrodoma-CS培养基、HyCloneHyCellStem培养基、StemFit培养基、mTeSR1培养基、TeSR1培养基、TeSR2等干细胞或成体细胞培养基。其所含成分除上述脂类物质添加剂以外,还可包括FGF2及其他生长因子等。
此外,本申请还提供了上述脂类物质添加剂或细胞培养基的应用,即用于进行细胞培养。
对应地,本申请提供了一种细胞培养方法,其采用上述细胞培养基对细胞进行培养。
在可选的实施方式中,细胞为人胚胎干细胞(包括人类多能干细胞),例如可以为人胚胎干细胞H1,此外还可以为人胚胎干细胞H9及人工诱导多能干细胞(iPSC)等。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
目前市售适用于细胞培养的脂类添加物种类很少,我们选择了赛默飞公司的chemically defined lipid concentrate(目录编号:11905031),以下简称CDL作为参考。
CDL产品信息中公开的成分组成如图1所示。目前报道的血清提取物AlbuMAX中的成分组成如图2所示。通过图1及图2相比,可以看出:CDL中所含的脂类成分种类不足,浓度也明显偏低。经质谱检测,CDL成分中脂类物质的浓度与其在AlbuMAX中的差异如图3所示。
进一步地,进行以下实验:
实验中人胚胎干细胞H1细胞系为待培养细胞,培养基为E8。具体实现如下:在E8培养基中培养人胚胎干细胞H1,每天更换新鲜培养基,当细胞密度达到70-80%时进行传代。首先用DPBS-EDTA洗涤两次,然后在室温下孵育5分钟,第三次抽吸DPBS-EDTA,并添加含有10μM ROCK抑制剂Y27632的E8培养基。重悬细胞后,以1:6至1:12的密度传代至预先包被Matrigel的细胞培养板中。
细胞克隆测定实验的操作是:预先在12孔板中加入500微升基础培养基,细胞经TrypLE消化5分钟后以9倍体积DMEM/F12中和,以血球计数板数细胞数,离心,清洗并稀释到5000细胞/毫升后再于每个孔加入100微升。细胞置于5%氧气,10%二氧化碳的37℃培养箱中。每一或两天加药换液,六天后以碱性磷酸酶染色并数克隆数。
其结果如图4和图5所示。由图4可以看出:CDL在建议使用浓度下(1:100)具有明显的细胞毒性。由图5可以看出,CDL抑制了H1细胞的生长。
也即说明,市售脂类添加物(chemicallydefinedlipidconcentrate,CDL)在指导使用浓度下存在脂类浓度不足且具有细胞毒性的缺点。
实施例2
本申请脂类物质添加剂(简称hCDL)配方的构建。
根据CDL官方给出的配方,我们测试了每种成分对细胞生长的影响。其结果如图6所示,由图6可以看出,发现其中的土温80是造成细胞毒性的主要原因。
进一步地,我们以LC-MS检测了AlbuMAX中CDL相关脂类物质的浓度,其结果如图7所示。随后,计算出每克AlbuMAX中含有各脂类物质的多少。基于AlbuMAX中脂类物质的含量,我们做出了去除吐温80后的1000×的新脂类添加物(hCDL)的配方(具体请参照图8)。
实施例3
hCDL在人胚胎干细胞培养中的作用。
具体测试了hCDL在人胚胎干细胞培养中的影响,其实验操作为:在H1细胞密度达到60%时以EDTA/DPBS分离细胞,以1:12的比例将细胞传代至12孔板中,第二天开始以加药的E8培养基培养两天后观察细胞形态;以1:12的比例将细胞传代至6孔板中,第二天开始以加药的E8培养基培养两天后用TrypLE收集细胞,用流式细胞仪计算细胞数,50度烘干三天以测量细胞干重;以1:20的比例将细胞传代至24孔板中,第二天以TrypLE收集细胞并用流式细胞仪计算Day0细胞,以加药的E8培养基培养三天,每天收集并计数以绘制细胞生长曲线;以1:12的比例将细胞传代至6孔板中,第二天开始以加药的E8培养基培养两天后用TrypLE收集细胞,用流式细胞仪计算细胞数,用氯仿甲醇水体系(2:1:1,v/v/v)提取细胞脂类物质,甲基化处理后以GC-MS测定脂类物质含量。所有实验均为每天更换培养基,每组处理的重复数为3。
其结果如图9至图12所示。由图9可以看出:hCDL不影响干细胞的细胞形态。由图10可以看出:hCDL增加了细胞干重。由图11可以看出:与1%血清白蛋白albumin联用时,hCDL对细胞生长影响不大。由图12可以看出:经hCDL培养48h的H1细胞经GC-MS检测,其细胞中脂类物质的结构与经AlbuMAX培养的细胞相似。
实施例4
hCDL对人胚胎干细胞的多能性及分化能力的影响。
(一)、对人胚胎干细胞的多能性的影响:
在H1细胞的细胞密度达到60%左右时以EDTA/DPBS将细胞以1:12传代,经加药的E8培养基培养3代后用收集并检测多能性基因的表达水平。每组处理的重复数为4,多能性基因的表达水平以GAPDH作为参照并以E8组作为对照。
其结果如图13所示,由图13可以看出:经hCDL培养3代的H1细胞仍维持多能性标识基因NANOG,OCT4及SOX2的表达,也即hCDL不影响H1细胞的多能性。
(二)、对人胚胎干细胞的分化能力的影响:
干细胞自分化的实验操作为:在H1细胞的细胞密度到30%左右时以加药的E6培养基(E8培养基去除FGF2和TGFβ)培养12天,每天换液。12天后检测谱系标识基因。
其结果如图14至16所示。由图14可以看出:hCDL培养的细胞在自发分化时,中胚层标识基因具有与AlbuMAX相同的趋势。由图15可以看出:hCDL培养的细胞在自发分化时,内胚层标识基因具有与AlbuMAX相同的趋势。由图16可以看出:hCDL培养的细胞在自发分化时,外胚层标识基因不受hCDL影响。
也即,hCDL对细胞自分化的外胚层标识基因无影响,对中胚层和内胚层标识基因有和AlbuMAX类似的影响。
H1的三个胚层的定向分化实验操作分别为:H1细胞先在加药的E8培养基中培养48小时,之后的中胚层分化为,以加入20纳克/毫升BMP4的E8培养基培养两天后检测标识基因;内胚层分化为,首先以加入5μM的CHIR99021的E5培养基(E8培养基去除FGF2,TGFβ及胰岛素)培养一天,然后以加入10纳克/毫升的Activin A的E5培养基培养3天;外胚层分化为,以加入10μM SB431542和100nM LDN193189的E6培养基培养4天后检测标识基因。
其结果如图17至19所示。由图17可以看出:引导hCDL培养的细胞进行中胚层分化时,中胚层标识基因不受hCDL影响。由图18可以看出:引导hCDL培养的细胞进行内胚层分化时,中胚层标识基因不受hCDL影响。由图19可以看出:引导hCDL培养的细胞进行中胚层分化时,外胚层标识基因的改变趋势与AlbuMAX一致。
也即,hCDL对定向分化无影响。
综上所述,本申请提供的脂类物质添加剂中相关脂类浓度基于血清提取物,不含市面脂类添加剂配方中具有细胞毒性的吐温80成分。该脂类物质添加剂能够在不改变细胞形态及不影响干细胞多能性的前提下提供更近似血清培养的脂类环境。其适用于对细胞尤其是人类胚胎干细胞在内的细胞进行培养。
以上仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种脂类物质添加剂,其特征在于,由脂类物质溶于溶剂中而得,每毫升所述溶剂对应的所述脂类物质由0.7μg-7mg的花生四稀酸、22μg-220mg的胆固醇、7μg-70mg的dl-α-生育酚乙酸酯、4μg-40mg的亚油酸、4μg-40mg的亚麻酸、1μg-10mg的肉豆蔻酸、4μg-40mg的油酸、10μg-100mg的棕榈酸、2μg-20mg的棕榈油酸以及16μg-160mg的硬脂酸组成,且所述脂类物质添加剂中不含任何吐温成分;
所述溶剂为无水乙醇;
所述脂类物质添加剂用于培养人类多能干细胞。
2.根据权利要求1所述的脂类物质添加剂,其特征在于,每毫升所述溶剂对应的所述脂类物质包括200μg-5mg的所述花生四稀酸、1mg-100mg的所述胆固醇、1mg-50mg的所述dl-α-生育酚乙酸酯、100μg-20mg的所述亚油酸、100μg-20mg的所述亚麻酸、50μg-5mg的所述肉豆蔻酸、100μg-20mg的所述油酸、500μg-50mg的所述棕榈酸、100μg-10mg的所述棕榈油酸以及100μg-50mg的所述硬脂酸。
3.根据权利要求2所述的脂类物质添加剂,其特征在于,每毫升所述溶剂对应的所述脂类物质包括0.7mg的所述花生四稀酸、22mg的所述胆固醇、7mg的所述dl-α-生育酚乙酸酯、4mg的所述亚油酸、4mg的所述亚麻酸、1mg的所述肉豆蔻酸、4mg的所述油酸、10mg的所述棕榈酸、2mg的所述棕榈油酸以及16mg的所述硬脂酸。
4.一种细胞培养基,其特征在于,所述细胞培养基中含有如权利要求1-3任一项所述的脂类物质添加剂。
5.一种细胞培养方法,其特征在于,采用如权利要求4所述的细胞培养基对细胞进行培养;
所述细胞为人类多能干细胞。
6.根据权利要求5所述的细胞培养方法,其特征在于,所述人类多能干细胞包括人类胚胎干细胞。
7.根据权利要求6所述的细胞培养方法,其特征在于,所述人类胚胎干细胞为人胚胎干细胞H1。
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