深度挖掘诱导多能干细胞（iPSCs）潜能：提升心肌细胞分化效能

诱导多能干细胞（iPSCs）已成为生成心肌细胞的关键利器，在疾病建模、药物筛选和再生医学等领域具有广泛的应用前景。然而，想要获得可靠且高产的分化结果并非易事——每个环节都需要周密的规划和精细的调整。

本文将分享一些经过实验室验证的实用技巧和诀窍，旨在帮助研究人员提高从iPSCs中生成心肌细胞的一致性和效率。

1.起始原料——高质量的诱导多能干细胞（iPSCs）

成功实现心肌细胞分化方案的关键在于使用高质量的iPSCs。在开始分化实验之前，请确保iPSCs处于良好状态。以下是需要注意的事项：

• 细胞应呈现健康状态，细胞群密集且排列紧密，几乎不存在自发分化的迹象。
• 确认多能性标志物（如Nanog和OCT-4）在超过95%的细胞中均有强烈表达——这一点至关重要。
• 细胞传代过程中的时机至关重要。建议在细胞贴壁率达到85%至90%时进行传代，以避免引起不必要的分化。

2.在初始接种阶段使用ROCK抑制剂

在进行iPSC分化过程中，切勿省略使用ROCK抑制剂的步骤——这对于帮助细胞在重新贴壁的过程中抵御应激并存活下来至关重要。

• 在细胞接种后的最初18–24小时内添加ROCK抑制剂。这确实有助于细胞贴壁和提高整体存活率。
• 如果细胞在含有ROCK抑制剂（RI）的培养基中暂时呈现纺锤状，不必担心——这是完全正常的现象。通常在更换培养基并移除RI后，细胞会恢复到原本的集落形态。

3.优化iPSC的接种密度

准确把握iPSC的起始细胞密度对于成功实现其分化为心肌细胞至关重要——这往往能决定实验的成败。

• 一个好的起始细胞密度是约15,000个细胞/平方厘米（15,000 cells/cm²），但请将此视为一个基准而非严格的规则。
• 请记住，不同来源的iPSC细胞系生长速度各不相同，这种差异可能会影响它们的分化程度。
• 值得花时间针对每种细胞系优化其接种密度，以获得最佳效果。

4.使用高质量且稳定的生长因子

生长因子的质量对细胞分化的影响可能比你想象的更大——而这一点常常被忽视。

• 在条件允许的情况下，应优先选择在人源表达系统中生产的不含动物成分的生长因子。这些生长因子可能具备更准确的折叠和糖基化修饰，能够显著提高细胞分化的效率和稳定性。
• 此外，它们还能够提供更好的批次间一致性，这意味着在实验过程中会遇到更少的意外情况，并且最终获得的心肌细胞纯度也更高。

使用Proteintech试剂从人类iPSCs中培养出跳动的心肌细胞

5.调整CHIR浓度

CHIR99021是一种Wnt通路激活剂，被广泛用于启动中胚层分化过程——但使用时需格外谨慎。

• 如果在使用CHIR处理细胞期间或之后观察到大量细胞死亡，这就意味着需要重新检查细胞的接种密度以及细胞暴露于CHIR的时间。
• 有时，仅仅降低CHIR浓度或缩短处理时间，就能在不影响中胚层诱导效果的情况下降低毒性。在这一环节稍作调整，往往能显著改善最终结果。

6.精确性是中胚层向心脏转化的关键

准确把握适当抑制Wnt信号通路（通常使用IWP2或Wnt-C59）的时机对于引导细胞从中胚层阶段向心脏谱系分化至关重要。

• 如果时机把握不当，可能会导致分化效率低下或产生非心肌细胞的其他细胞类型。
• 为了确保细胞沿着正确的路径向心肌细胞分化，建议在这一转化阶段对细胞进行监测——可采用流式细胞术或基因表达分析等方法。

7.减少物理和环境压力

iPSCs 和分化中的细胞对周围环境非常敏感，因此需轻柔操作才能确保其不受损伤。

• 尽量避免摇晃、碰撞或频繁移动培养皿——任何突然的干扰都可能使细胞受到应激。
• 保持温度和二氧化碳浓度稳定也至关重要，尤其是在更换培养基期间以及整个分化过程中。在这里多关注一些细节，可能对实验结果产生显著影响。

内部使用的操作规程的简要概述：

总结：

心肌细胞分化既是一门科学，也是一门艺术。成功始于健康、高质量的诱导多能干细胞（iPSCs），并依赖于可靠的试剂——例如HumanKine^®生长因子——以确保每个步骤的一致性。从精准调控细胞的接种密度到精细调节Wnt信号通路，对每个阶段的细致关注都能显著提升分化效率和可重复性。只要保持耐心并对不同细胞类型进行针对性调整，生成高纯度的心肌细胞肯定是可行的。