IPS诱导肺类器官

iPS细胞（诱导多能干细胞）是通过对成熟体细胞进行基因重编程，使其重新获得类似胚胎干细胞的分化能力的细胞技术。这项技术由日本科学家山中伸弥团队于2006年首次实现，因避免胚胎干细胞伦理争议且具有多能性和自体来源优势，成为再生医学、疾病模型研究和药物开发的重要工具。

 

 

一、iPS细胞的核心原理

 

iPS细胞的核心技术是通过向成熟细胞（如皮肤细胞或血液细胞）导入特定转录因子（如Oct4、Sox2、Klf4、c-Myc等），重新激活其多能性基因网络，使细胞“返老还童”至类似胚胎干细胞的状态。这一过程称为重编程。重编程后的细胞可在体外分化为人体几乎所有类型的细胞（如神经元、心肌细胞、肝细胞等）。

 

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二、培养方法

1、hPSC分化为内胚层细胞（DE） （按6孔板1孔算）

（1）基质胶在4℃下解冻，与DMEM/F12均匀混合，铺板，备用。

（2）当hiPSC的汇合度达到75%-85%，吸去培养基，用2mL 1x室温PBS（不含Ca2+/Mg2+)清洗hiPSC，吸去PBS。

（3）加入1mL含Y-27632（10 μM）的室温Accutase，转移到37℃ 5% CO2细胞培养箱中20 min，使其解离成单细胞。

（4）20 min后，将hESC/iPSC 完全培养基以等体积直接加入Accutase中，并使用P-1000吸头轻轻上下吹打细胞，制成单细胞悬液，将细胞单悬液收集到15mL离心管中，室温下300 g离心5 min。

（5）从基质胶包被的板中小心地抽吸包被液而不损坏基质胶涂层表面。

（6）离心结束，充分去除上清，将1 mL预热的Advance 人多能干细胞完全培养基（含10μM Y-27632）重悬细胞，轻轻地上下移液以确保单细胞溶液均匀。

（7）使用自动细胞计数器计数细胞，使用台盼蓝排除死亡细胞，将密度为2.0 *105个细胞/mL的细胞接种到步骤1制备的6孔基质胶包被的板上，在6孔板中每孔最终体积为2 mL，将孔板转移到37℃、5%CO2细胞培养箱中孵育24h。

（8）24h后（第1天）吸去培养基，并加入1.97mL基础培养基1+10μL补充剂A+20μL补充剂B。

（9）在第2天和第3天，吸去培养基，加入1.98mL基础培养基1+20μL补充剂B，开始分化为内胚层细胞。

2、DE诱导分化为前肠内胚层细胞(AFE)

（1）第4天，从培养物中抽吸培养基，在6孔板中每孔用2 mL1x室温PBS（不含Ca2+/Mg2+)清洗培养物，然后从孔中移除PBS，每孔加入2 mL基础培养基2。

（2）将培养板放入37℃ 5%CO2培养箱中培养，每24h更换一次培养基，连续培养3天。

3、AFE诱导分化为肺祖细胞(LPC)（以12孔板4个孔为例）

（1）29.92mL基础培养基3+80μL补充剂C配成LPC诱导培养基

（2）第7天，从培养物中抽吸培养基，在6孔板中每孔用2 mL1x室温PBS（不含Ca2+/Mg2+)清洗培养物，吸去PBS。

（3）每孔加入1mL含Y-27632（10 μM）的室温Accutase，将培养物置于37℃ 5%CO2细胞培养箱中孵育10 min。

（4）10 min后每孔加入1mL DMEM/F12（含10μM Y-27632），轻轻吹打细胞，使细胞脱离孔底。

（5）将细胞悬液收集到15 mL离心管中，室温下300 g离心5 min。

（6）仔细抽吸上清液，不干扰细胞，用1mL恢复室温的LPC诱导培养基（含10μM Y-27632）重悬细胞，轻轻地上下移液以确保单细胞溶液均匀。

（7）使用自动细胞计数器计数细胞，使用台盼蓝排除死亡细胞，将密度为2.0 x105个细胞/mL的细胞接种到提前制备的12孔基质胶包被的板上，在12孔板中每孔培养基最终体积为1 mL。

（8）第二天，更换为不含Y-27632的LPC诱导培养基。每隔一天更换培养基，持续11天。

 

4、LPC诱导分化为3D肺类器官（以24孔板6个孔为例）

（1）第18天，14.965mL基础培养基4+35μL补充剂D配制成3D类器官诱导培养基

（2）在冰上解冻基质胶，并将移液器吸头提前置于-20℃冰箱中。

（3）吸出LPC诱导培养基，用1 mL1xPBS（不含Ca2+/Mg2+)洗涤1次。

（4）加入含10μM Y-27632的室温Accutase（0.5 mL/12孔）并在37℃、5% CO2培养箱中孵育10 min；10 min后每孔加入1mL恢复室温的DMEM/F12（含10μM Y-27632），轻轻吹打细胞，使细胞脱离孔底。

（5）将细胞悬液收集到15 mL离心管中，室温下300 g离心5 min。

（6）仔细抽吸上清液，不干扰细胞，用1mL 3D类器官诱导培养基重悬细胞，轻轻地上下移液以确保单细胞溶液均匀。

（7）使用自动细胞计数器计数细胞，使用台盼蓝排除死亡细胞。

注意：每个细胞系必须优化细胞数量；在分化的18天内，细胞不应变得过度融合。

（8）室温下以300 g离心5 min，吸出培养基并将细胞重悬于冷基质胶中，对于ESC，每孔4.0*104个细胞添加200μL基质胶，对于iPSC，每孔 8.0*104个细胞，添加200 μL基质胶，将基质胶与细胞一起置于冰上。

（9）将200μL基质胶/细胞混合物按每孔30μL接种到24孔板中。

（10）将板置于37℃、5%CO2培养箱中20-30分钟使基质胶凝固。

（11）每孔加入700μL 3D类器官诱导培养基，并每隔一天更换培养基，持续6天。

（12）在第23天，14.96mL基础培养基5+40μL补充剂E配制成3D类器官分化培养基，将孔里的培养基更换为700μL恢复室温的3D类器官分化培养基，每隔一天更换培养基，持续6天。

（13）在第29天，199.48mL基础培养基6+520μL补充剂F配制成3D类器官成熟培养基，将孔里的培养基更换为700μL恢复室温的3D类器官成熟培养基，每隔一天更换培养基，进行长期培养。

5、3D肺类器官传代

（1）取出冷冻的基质胶置于4℃解冻，并提前将枪头放置在-20℃预冷1h；

（2）吸除培养基，加入1mL预冷的类器官传代消化液，静置1min；

（3）使用1mL移液枪，吹打孔中混合物40-50次，注意：不要产生气泡；

（4）每孔加入1mL预冷的PBS，将混合物转移到15mL离心管中；

（5）用1mL预冷的PBS清洗培养板，并将该清洗液加入上一步的离心管中，并补充预冷的PBS，使离心管中的终体积为12mL；300g离心5min，去上清；

（6）用预冷枪头按每孔30μL的量在离心管中加入适量的基质胶，吹打5-8次，均匀混合单细胞-基质胶，注意吹打过程中避免产生气泡；

（7）将提前放在培养箱中的24孔板取出，在孔中心位置加入30μL胶滴，缓慢打入混合液时，逐渐向上移动枪头，使细胞均匀分布在胶中；

（8）将培养板放在培养箱中，20-30min，使胶滴凝固；

（9）小心沿孔壁加入700μL恢复室温的3D类器官成熟培养基，每隔1天换液一次（可周一、周三、周五换液，周五可添加至800μL，周六、周日不换液），注意：不要碰到胶滴，将孔板放到培养箱中，继续培养。

 

 

 

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