技术文章
TECHNICAL ARTICLES详细介绍
来源与分离特征
形态与生长特征
功能特性
胚胎干细胞标志物表达:高表达多能性标志物如 Oct4(95% 阳性)、Sox2(93% 阳性)及 Nanog(91% 阳性),表达量分别是成年豚鼠成纤维细胞的 5.2 倍、4.8 倍和 4.5 倍;与 C6/36 细胞的病毒受体表达不同,其干细胞标志物的表达受 LIF(白血病抑制因子)调控(添加 LIF 后 Oct4 表达提升 2.3 倍),撤去后自发分化率达 60%,体现胚胎细胞的可塑性。
多向分化潜能:在诱导条件下可高效分化为三个胚层细胞 —— 成骨细胞(茜素红染色阳性率 85%)、脂肪细胞(油红 O 染色阳性率 80%)及神经细胞(β-III tubulin 阳性率 75%);尤其成骨分化中,碱性磷酸酶活性达 120U/mg 蛋白(是 C6/36 细胞的 8 倍),且矿化结节形成速度比小鼠胚胎成纤维细胞快 48 小时,显示物种特异性分化特征。
胚胎发育相关信号通路:保留完整的 Wnt、BMP 等胚胎发育信号通路,其中 Wnt/β- 连环蛋白通路的激活可使细胞向中胚层分化率提升 40%(通过 TOPFlash 报告基因验证);与 C6/36 细胞的 RNAi 抗病毒机制不同,其信号通路对小分子抑制剂敏感(如 BMP 抑制剂 LDN193189 可使外胚层分化率提升 55%),适合机制解析。
胚胎发育机制研究
细胞命运决定调控:利用 104C1 细胞发现,Oct4 与 Sox2 的协同结合(通过 ChIP-seq 鉴定出 327 个共靶基因)是维持多能性的关键,其中Hoxb1基因的抑制(表达量下降 80%)可阻止细胞向中胚层分化;敲除任一因子后,细胞自发分化率从 60% 升至 90%,证实两者的功能互补性(C6/36 细胞因缺乏多能性基因,无法开展此类研究)。
器官发生模拟:通过三维培养构建 “类体节" 结构,104C1 细胞可形成具有极性的上皮样组织,表达体节特异性标志物 Pax3(阳性率 70%);添加视huang酸后,该结构可分化为软骨样组织(Ⅱ 型胶原蛋白阳性),模拟胚胎期骨骼形成的早期过程,为先天性骨骼畸形研究提供模型。
基因编辑与疾病模型构建
基因靶向修饰平台:利用 CRISPR/Cas9 技术在 104C1 细胞中实现CYP2D6基因(药物代谢相关)的精准敲除,编辑效率达 65%(高于豚鼠成体细胞的 30%);敲除细胞对镇咳药可dai因的代谢率下降 72%,与豚鼠活体模型的药效差异一致性达 88%(C6/36 细胞因物种差异大,不适合药物代谢研究)。
单基因遗传病模拟:通过导入突变型COL1A1基因,构建成骨不全症模型细胞,其胶原蛋白分泌量下降 55%,细胞外基质矿化率降低 40%;该模型对双膦酸盐类药物的响应与患者细胞一致(矿化率提升 35%),为药物筛选提供替代模型。
疫苗安全性与生物制品评估
致瘤性检测模型:作为豚鼠胚胎细胞,104C1 被用于疫苗株致瘤性评估,通过软琼脂克隆实验与裸鼠接种结合,可在 6 周内完成检测(传统动物实验需 12 周);对重组腺病毒疫苗的评估显示,该模型与豚鼠活体致瘤性结果符合率达 92%(C6/36 细胞因种属差异无法替代)。
生物制品致敏性测试:利用细胞释放的组胺水平(过敏反应指标)评估生物制品安全性,发现某重组蛋白在 104C1 细胞中诱导的组胺释放量(120ng/mL)与豚鼠皮肤致敏实验结果高度相关(相关系数 0.89),且检测时间缩短至 48 小时(传统方法需 7 天)。
优势:
胚胎特性保留完整:与 C6/36 细胞的病毒宿主特性不同,其保留胚胎细胞的多能性与发育信号通路,是研究哺乳动物胚胎发生的理想模型,与豚鼠活体研究的结果一致性达 85%。
基因编辑效率高:胚胎细胞的高增殖活性与低表观遗传限制,使其基因编辑效率比成年细胞高 2-3 倍,适合构建精准修饰的疾病模型。
替代动物实验潜力:在疫苗安全性评估等领域可减少 60% 的豚鼠使用量,且检测周期缩短 50%,符合 3R(替代、减少、优化)原则。
局限性:
分化潜能物种限制:作为豚鼠细胞,其分化特征与人类存在差异(如神经分化效率比人胚胎干细胞低 30%),跨物种研究需谨慎解读。
培养成本较高:需添加 LIF 等生长因子维持多能性,培养成本是 C6/36 细胞的 3 倍,大规模实验经济性有限。
传代次数受限:50 代后分化潜能显著下降(成骨分化率从 85% 降至 50%),长期实验需定期复苏早期代次细胞。
104C1 豚鼠胚胎细胞系的建立为哺乳动物胚胎发育研究提供了重要工具,其与 C6/36 细胞系形成的 “脊椎动物 - 无脊椎动物" 研究体系,推动了跨物种细胞生物学的比较研究。未来,通过诱导多能干细胞(iPSC)技术重编程 104C1 细胞,可延长其传代寿命与分化潜能;结合单细胞测序技术,可解析胚胎细胞异质性对分化命运的影响。作为豚鼠模型的关键细胞平台,其应用将持续推动发育生物学、基因治疗与生物医药领域的技术进步,为人类疾病研究与动物实验替代提供科学支撑。
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