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人類誘導多能干細胞（hiPSC）是一類通過基因編輯技術（如CRISPR-Cas9）對已經高度分化的人體細胞進行重新逆分化得到的多能性干細胞。這類細胞具有自我更新和分化成多種細胞類型的能力，為科學家在疾病模型構建、藥物篩選及再生醫(yī)學等領域提供了強大的工具。

hiPSC的培養(yǎng)方法

hiPSC的培養(yǎng)過程復雜且需要精細操作，但現代技術的發(fā)展已經大大簡化了這一過程。以下是hiPSC培養(yǎng)的基本步驟：

試劑準備：首先，需要配制hESC/iPSC培養(yǎng)基，并準備Matrigel鋪板，為細胞提供一個適宜的生長環(huán)境。

細胞復蘇：將冷凍的hiPSC細胞在37℃水浴鍋中解凍，然后移入含有培養(yǎng)基的離心管中，離心去除上清液后，用新鮮培養(yǎng)基重懸細胞，接種到Matrigel包被的培養(yǎng)板上。

細胞培養(yǎng)：將接種好的細胞置于37℃、5% CO2的培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，每天更換新鮮培養(yǎng)基，并根據細胞生長情況調整培養(yǎng)基體積。

細胞傳代：當細胞匯合度達到85%左右時，需要進行傳代操作。使用特定的消化液將細胞從培養(yǎng)板上分離下來，重懸后按一定比例接種到新的培養(yǎng)板上。

細胞凍存：對于暫時不需要使用的細胞，可以將其凍存起來以備后用。

實驗應用

hiPSC在多種實驗研究中發(fā)揮著重要作用，以下是幾個典型的例子：

疾病模型構建：通過基因編輯技術，可以在hiPSC中引入特定的基因突變，從而構建出與某種疾病相關的細胞模型。這些模型可以用于研究疾病的發(fā)病機制、評估治療效果等。

藥物篩選：利用hiPSC分化出的特定細胞類型，可以模擬藥物在人體內的作用過程，從而篩選出具有潛在療效的藥物。這種方法可以大大縮短藥物研發(fā)周期，降低研發(fā)成本。

再生醫(yī)學：hiPSC具有分化成多種細胞類型的能力，因此在再生醫(yī)學領域具有廣闊的應用前景。通過誘導hiPSC分化成特定類型的細胞，可以用于修復受損組織或器官，實現疾病的治愈。

具體實驗案例

以研究非典型甲狀腺激素信號傳導為例，研究人員利用CRISPR-Cas9技術構建了THRB基因突變的hiPSC細胞系。這些細胞系可以用于研究THRB信號通路的激活作用，以及這種作用在甲狀腺激素生理效應中的貢獻。通過這種方法，研究人員可以深入了解甲狀腺激素信號傳導的分子機制，為相關疾病的治療提供新的思路。

此外，研究人員還利用hiPSC構建了BAX/BAK雙敲除的細胞系，用于研究腦缺血等細胞凋亡相關疾病的發(fā)病機制與治療干預機制。這些細胞系具有典型的形態(tài)和未分化狀態(tài)的標記，并且已經通過基因技術驗證了BAX/BAK基因的敲除效果。

結論

hiPSC作為一類具有廣泛應用前景的多能性干細胞，在疾病模型構建、藥物篩選及再生醫(yī)學等領域發(fā)揮著重要作用。隨著技術的不斷進步和完善，hiPSC的培養(yǎng)和應用將更加簡便和高效，為科學研究和臨床治療帶來更多的可能性。