Advanced Science：新型纳米材料 MgFe-LDH——一种可维持胚胎干细胞干性的 LIF 因子替代物

胚胎干细胞（ESCs）具有自我更新和多向分化潜能，能被诱导分化为机体几乎所有的细胞类型，具有重要的再生修复研究和应用价值。

维持其干性对于 ESCs 的培养扩增至关重要，经典方法通常采用白血病抑制因子（LIF）维持其干性，但有潜在的内毒素污染和生产成本较高等问题，因此研发可替代的新型材料是该领域的热点前沿方向。

2021 年 2 月 25 日，同济大学附属同济医院/脊柱脊髓损伤再生修复教育部重点实验室朱融融教授在国际知名学术期刊 Advanced Science 杂志上在线发表了题为《MgFe‐LDH Nanoparticles: A Promising Leukemia Inhibitory Factor Replacement for Self‐Renewal and Pluripotency Maintenance in Cultured Mouse Embryonic Stem Cells》的研究论文。

该研究研制出一种新型镁铁层状双氢氧化物（MgFe‐LDH）纳米材料，可以有效替代 LIF 维持小鼠胚胎干细胞（mESCs）的自我更新，表现在高水平的碱性磷酸酶活性及自我更新相关基因和蛋白的高表达。

MgFe‐LDH 体系和 LIF 体系下培养的细胞一样，具有形成拟胚体和畸胎瘤的能力，且保有多向分化潜能。以上说明添加 MgFe‐LDH 能够很好地保留 mESCs 自我更新和多向分化潜能这两个特性，可实现无 LIF 的 mESCs 培养。

该工作通过转录组和蛋白组学测序关联分析，筛选并分析了 44 个关键基因，其中白血病抑制因子受体（LIFR）是 MgFe‐LDH 维持小鼠胚胎干细胞干性的关键靶点。

MgFe‐LDH 一方面可以通过激活 LIFR 影响下游的 JAK/STAT3 和 PI3K/AKT 信号通路，提高干性基因表达；另一方面，MgFe‐LDH 缓释出的铁离子能够促进 TET1/2 的表达，进而影响 DNA 去甲基化相关进程，最终维持 ESCs 干性。

综上所述，该项研究研制出可替代 LIF 因子的 MgFe‐LDH 纳米材料，实现了无 LIF 的胚胎干细胞培养，并揭示其机制与 LIFR 以及下游甲基化进程相关，为胚胎干细胞的培养扩增提供了一个极具应用前景的新材料，为干细胞转化医学研究提供了新思路。

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编辑： 海往南    来源：上海市同济医院