诱导多能干细胞分化方案

成年体细胞可被重编程为具有关键重编程基因（OCT4、KLF4、SOX2、cMYC、NANOG 和 LIN28）过表达的诱导多能干细胞 (iPSCs)。人类 iPSCs 具有分化成身体任何细胞类型的独特能力，包括：

• 外胚层：  神经元、星形胶质细胞、少突胶质细胞、视网膜上皮细胞 (RPE)、表皮、毛发和角质形成细胞。
• 内胚层：  肝细胞、胰岛 β 细胞、肠上皮细胞、肺泡细胞。
• 中胚层：  造血细胞、内皮细胞、心肌细胞、平滑肌细胞、骨骼肌细胞、肾细胞、脂肪细胞、软骨细胞和骨细胞。

图 1. IPSC途径

我们可提供大量用于控制人类iPSC细胞命运的细胞培养基、补充剂、生物活性小分子和生长因子。下图表重点介绍了用于将人类 iPSC 区分为不同细胞谱系的最广泛使用的方案、培养基和特征抗体。

分化细胞类型	培养基和添加物	定性抗体	参考文献
神经干细胞	DMEM/F12、谷氨酰胺、Neurobasal培养基、N2、B27、SB431542、CHIR99021、化合物E、人LIF、Noggin、bFGF、EGF 订购完全培养基	Nestin、PAX6、OTX2、SOX2	通过 SMAD 信号的双重抑制实现人 ES 和 iPS 细胞的高效神经转化。
皮质神经元	DMEM/F12、谷氨酰胺、Neurobasal培养基、N2、B27、SB431542、CHIR99021、化合物E、Noggin、bFGF、EGF 订购完全培养基	MAP2、TBR1、CTIP2、VGLUT1	人类多能干细胞定向分化为大脑皮层神经元和神经网络
多巴胺能神经元	DMEM/F12、谷氨酰胺、Neurobasal培养基、N2、B27、SB431542、CHIR99021、化合物E、人LIF、SHH、FGF8、BDNF、GDNF、TGFβ3、cAMP 订购完全培养基	TH、TUJ-1、LMX1A、FOXA2、NURR1	人类多能干细胞定向分化多巴胺神经元
运动神经元	DMEM/F12、谷氨酰胺、Neurobasal培养基、全反式视黄酸（ATRA）、SHH、BDNF、CNTF、GDNF	Nestin、TUJ-1、ChAT、Islet1、Hb9、Hoxa2	人诱导多能干细胞定向分化产生活性运动神经元
星形细胞	DMEM/F12、谷氨酰胺、非必需氨基酸、青霉素-链霉素、FBS、bFGF、CNTF、BMP4、激活素A、Heregulin 1β、IGF-1	GFAP、TUJ-1、CD44	在限定条件下从人类多能干细胞高效生成星形胶质细胞。
少突（神经）胶质细胞	DMEM/F12、谷氨酰胺、Neurobasal培养基、N2、B27、SB431542、CHIR99021、化合物E、人LIF、全反式视黄酸（ATRA）、SHH、SAG、PDGF、IGF-I、NT3、胰岛素、T3、cAMP	PAX6、OLIG2、NKX2.2、O4、SOX10、MBP、MAP2	诱导多能干细胞高效生成原发进展型多发性硬化症患者的髓鞘少突胶质细胞。
心肌细胞	RPMI 1640、B27、rH-白蛋白、L-抗坏血酸2-磷酸、乳酸、CHIR99021、Wnt-C59	TNNT2、α-SMA、α-辅肌动蛋白、vWF、MLC2A、MLC2V	化学定义的人心肌细胞生成。
骨骼肌	IMDM、FBS、谷氨酰胺、青霉素-链霉素、非必需氨基酸、2-巯基乙醇、油酸、亚油酸、硫酸铁、葡萄糖酸铁钠、马血清、Y-27632、bFGF	CD13、CD31、CD56、CD44、CD45、CD49b、CD146、MyHC	从人 ES 和患者特异性 iPS 细胞中高效衍生和诱导分化可扩增的骨骼肌原细胞。
血管内皮/平滑肌	DMEM/F12、谷氨酰胺、Neurobasal培养基、N2、B27、CHIR99021、BIO、Y-27632、BMP4、VEGF、Forskolin、PDGF-BB、激活素A、肝素	CD31、CD144、vWF、I-CAM1、SMA、MyHC、VECAD、PECAM	人类多能干细胞生成血管内皮和平滑肌细胞
肝细胞	RPMI 1640、B27、激活素A、BMP4、bFGF、HGF、Oncostatin M	FOXA2、SOX17、GATA4、HNF4-α、AFP、ALB	从诱导多能干细胞高效生成人类肝细胞样细胞。
胰岛 β 细胞	DMEM/F12、IMDM、牛血清白蛋白、N2、B27、ITS、BMP4、激活素A、FGF7、Noggin、bFGF、EGF、烟酰胺、Exendin-4、全反式视黄酸（ATRA）	PDX1、FOXA2、SOX9、HNF1β、c-肽、胰岛素、生长激素抑制素	人 ES 细胞和 iPS 细胞高效分化为成熟的胰腺胰岛素生成细胞。
肺	DMEM/F12、谷氨酰胺、B27、N2、抗坏血酸、硫代甘油、牛血清白蛋白、青霉素-链霉素、Y-27632、Dorsomorphin、SB431542、IWP2、CHIR99021、BMP4、bFGF、激活素A、FGF-10、FGF7、EGF、全反式视黄酸（ATRA）	FOXA2、SOX2、NKX2.1、p63	从人类多能干细胞高效生成肺和气道上皮细胞。

分化细胞类型	培养基和添加物	定性抗体	参考文献
神经干细胞	DMEM/F12、谷氨酰胺、Neurobasal培养基、N2、B27、SB431542、CHIR99021、化合物E、人LIF、Noggin\bFGF, EGF 订购完全培养基	Nestin、PAX6、OTX2、	通过 SMAD 信号的双重抑制实现人 ES 和 iPS 细胞的高效神经转化。
皮质神经元	DMEM/F12、谷氨酰胺、Neurobasal培养基、N2、B27、SB431542、CHIR99021、化合物E、Noggin、bFGF、EGF 订购完全培养基	MAP2、TBR1、CTIP2、VGLUT1	人类多能干细胞定向分化为大脑皮层神经元和神经网络
多巴胺能神经元	DMEM/F12、谷氨酰胺、Neurobasal培养基、N2、B27、SB431542、CHIR99021、化合物E、人 LIF、SHH、FGF8、BDNF、GDNF、TGFβ3、cAMP 订购完全培养基	TH、TUJ-1、LMX1A、FOXA2、NURR1	人类多能干细胞定向分化多巴胺神经元
运动神经元	DMEM/F12、谷氨酰胺、Neurobasal培养基、N2、B27、SB431542、CHIR99021、化合物E、全反式视黄酸 (ATRA)、SHH、BDNF、CNTF、GDNF	Nestin、TUJ-1、ChAT、Islet1、Hb9、Hoxa2	人诱导多能干细胞定向分化产生活性运动神经元
星形细胞	DMEM/F12、谷氨酰胺、B27、非必需氨基酸、青霉素-链霉素、FBS、bFGF、CNTF、BMP4、激活素A、Heregulin 1β、IGF-1	GFAP、TUJ-1、CD44	在限定条件下从人类多能干细胞高效生成星形胶质细胞。
少突（神经）胶质细胞	DMEM/F12、谷氨酰胺、 Neurobasal培养基、N2、B27、SB431542、CHIR99021、化合物E、人LIF、全反式视黄酸（ATRA）)、SHH、SAG、PDGF、IGF-I、NT3、胰岛素、T3、cAMP	PAX6、OLIG2、NKX2.2、O4、SOX10、MBP、MAP2	诱导多能干细胞高效生成原发进展型多发性硬化症患者的髓鞘少突胶质细胞。
心肌细胞	RPMI 1640、B27、rH-白蛋白、L-抗坏血酸2-磷酸、乳酸、CHIR99021、Wnt-C59	TNNT2、α-SMA、α-辅肌动蛋白、vWF、MLC2A、MLC2V	化学定义的人心肌细胞生成。
骨骼肌	IMDM、FBS、谷氨酰胺、青霉素-链霉素、非必需氨基酸、2-巯基乙醇、油酸、亚油酸、硫酸铁、葡萄糖酸铁钠、马血清、Y-27632、bFGF	CD13、CD31、CD56、CD44、CD45、CD49b、CD146、MyHC	从人 ES 和患者特异性 iPS 细胞中高效衍生和诱导分化可扩增的骨骼肌原细胞。
血管内皮/平滑肌	DMEM/F12、谷氨酰胺、Neurobasal培养基、N2、B27、CHIR99021、BIO、Y-27632、BMP4、VEGF、Forskolin、PDGF-BB、激活素A、肝素	CD31、CD144、vWF、I-CAM1、SMA、MyHC、VECAD、PECAM	人类多能干细胞生成血管内皮和平滑肌细胞
肝细胞	RPMI 1640、B27、激活素A、BMP4、bFGF、HGF、Oncostatin M	FOXA2、SOX17、GATA4、HNF4-α、AFP、ALB	从诱导多能干细胞高效生成人类肝细胞样细胞。
胰岛 β 细胞	DMEM/F12、IMDM、牛血清白蛋白、N2、B27、ITS、BMP4、激活素A、FGF7、Noggin、bFGF、EGF、烟酰胺、Exendin-4、全反式视黄酸（ATRA）	PDX1、FOXA2、SOX9、HNF1β、c-肽、胰岛素、生长激素抑制素	人 ES 细胞和 iPS 细胞高效分化为成熟的胰腺胰岛素生成细胞。
肺	DMEM/F12、谷氨酰胺、B27、N2、抗坏血酸、硫代甘油、牛血清白蛋白、青霉素-链霉素、Y-27632、Dorsomorphin、SB431542、IWP2、CHIR99021、BMP4、bFGF、激活素A、FGF-10、FGF7、 EGF、全反式视黄酸（ATRA）	FOXA2、SOX2、NKX2.1、p63	从人类多能干细胞高效生成肺和气道上皮细胞。