成纖維細胞生長因子FGF-9在原代細胞、干細胞及類器官培養中的應用_abio生物試劑品牌網
成纖維細胞生長因子9（FGF-9）作為多功能信號蛋白，屬于FGF家族中重要的成員之一，它參與神經發育、肌肉和軟骨發育和修復、以及血管生成等。重組FGF-9蛋白（FGF-9，AbMole，M15032）則在科研領域尤其是原代細胞培養、干細胞命運調控和類器官構建方面展現出了巨大的應用潛力,成為深入探究細胞生物學機制以及組織器官發育過程的強大工具。
AbMole為全球科研客戶提供高純度、高生物活性的抑制劑、細胞因子、人源單抗、天然產物、熒光染料、多肽、靶點蛋白、化合物庫、抗生素等科研試劑，全球大量文獻專利引用。
一、 重組 FGF-9 蛋白在原代細胞培養中的應用
FGF-9（Recombinant Human FGF-9，AbMole，M15032 ）在原代細胞培養體系中具有獨特優勢。與永生化細胞系不同，原代細胞在體外培養時往往面臨增殖能力有限和表型不穩定的挑戰。添加FGF9能有效促進多種原代細胞（如肺血管平滑肌細胞、神經元前體細胞和腫瘤細胞）的存活和增殖。其作用機制可能與FGF-9激活細胞內一系列與增殖相關的信號通路有關，如MAPK通路。激活后的MAPK通路可促進細胞周期相關蛋白的表達，從而推動細胞從靜止期進入分裂期，加快細胞增殖速率 [1]。
圖 1. FGF9促進腰椎黃韌帶原代細胞體外增殖的劃痕實驗
[2]
二、 FGF-9 （重組FGF-9蛋白） 在干細胞培養中的應用
1. FGF-9 促進胚胎干細胞增殖和自我更新
FGF-9（Recombinant Human FGF-9，AbMole，M15032 ）可通過激活多種信號通路來促進干細胞的增殖。例如FGF-9可激活ERK1/2信號通路并促進軟骨細胞的增殖 [3]。在小鼠肺上皮干細胞的研究中，FGF-9顯著增加了肺上皮干細胞集落的數目和體積，且這種作用不被其受體抑制劑消除，表明FGF-9通過非受體依賴途徑促進細胞增殖 [4]。FGF-9在神經干細胞的研究中也顯示出促進增殖的作用，FGF-9能夠增加神經干細胞細胞的增殖速率 [5, 6]。此外，也有文獻證實FGF9可通過p38 MAPK信號通路促進小鼠精原干細胞增殖（ 圖2） [1]。
圖 2.FGF9通過p38 MAPK信號傳導促進小鼠精原干細胞增殖
[1]
2. FGF-9誘導胚胎干細胞定向分化
FGF-9（Recombinant Human FGF-9，AbMole，M15032 ）在胚胎干細胞（ESC）和誘導多能干細胞（iPSC）的定向分化中具有重要的調控作用。有研究表明，FGF-9能夠通過其受體（FGFR）激活下游信號通路，從而促進神經干細胞向特定神經細胞類型分化；以及在脂肪干細胞（ASCs）的研究中，FGF-9能夠誘導ASCs分化為施萬細胞（Schwann cells，SCs，周圍神經系統中的神經膠質細胞），這一過程主要通過FGFR2-Akt信號通路實現（ 圖3） [7, 8] 2014年，AbMole的兩款抑制劑分別被西班牙國家心血管研究中心和美國哥倫比亞大學用于動物體內實驗，相關科研成果發表于頂刊 Nature 和 Nature Medicine。
圖 3. FGF9 誘導脂肪干細胞（ASCs）分化為施萬細胞（SCs）譜系
[8]
FGF-9（Recombinant Human FGF-9，AbMole，M15032 ）在上皮細胞的分化中同樣發揮著重要作用。研究表明，FGF-9能夠加速上皮細胞的內陷過程，并促進上皮細胞向特定表型分化。例如，在牙胚細胞的研究中，FGF-9能夠誘導上皮細胞表達牙釉質細胞（ameloblasts）的特異性標志物 [9]。在骨髓間充質干細胞（BMSCs）的研究中，FGF-9通過激活MEK/ERK信號通路抑制成骨基因表達，同時通過PI3K/AKT/Hippo信號通路促進脂肪生成和成脂分化（ 圖4） [10]。
圖 4. FGF-9通過 PI3K/AKT/Hippo 和 MEK/ERK 信號傳導調節骨髓間充質干細胞命運和骨脂平衡
[10]
三、 FGF-9（重組FGF-9蛋白）在類器官培養中的應用
FGF-9（Recombinant Human FGF-9，AbMole，M15032 ）在類器官培養中具有重要作用，尤其是在腎臟類器官的生成過程中。 FGF-9（Recombinant Human FGF-9，AbMole，M15032 ）可以和 BMP-2（AbMole，M9990 ）、 BMP-4（AbMole，M9759 ）、 BMP-7（AbMole，M11480 ）、 Activin A（AbMole，M15046 ）等細胞因子，以及 CHIR-99021（AbMole，M1692 ）等多種小分子化合物聯用，以有效促進腎臟祖細胞的形成和分化。例如，在一項研究中，通過在培養基中添加FGF-9，研究人員成功將誘導多能干細胞（hiPSCs）和胚胎干細胞（hESCs）分化為腎祖細胞（ 圖5） [11]，并且該類器官還可形成腎小管和腎小球結構 [11]。值得注意的是FGF-9不僅僅在腎臟類器的早期培養中提高腎祖細胞的形成效率，而且在后續的3D培養中可促進腎臟類器官的成熟和功能化。
圖 5. 從 hPSC 生成腎臟類器官后的免疫熒光圖
[11]
FGF-9（Recombinant Human FGF-9，AbMole，M15032 ）也是肝臟類器官生成的關鍵細胞因子之一 [12]，FGF-9通常與其他生長因子聯合使用，以實現最佳的細胞增殖和分化效果，例如 BMP4（AbMole，M9759 ）、 HGF（AbMole，M10352 ）等細胞因子。FGF-9在維持肝臟類器官的長期培養中也發揮重要作用，它能夠促進細胞的增殖和功能維持 [13]。FGF-9在其他類型的類器官培養中也顯示出潛在的應用價值。例如，在腦類器官的培養中，FGF-9被用于促進神經干細胞的增殖和分化 [13]。在肺類器官的培養中，FGF-9也被用于促進肺上皮細胞的分化和成熟 [14]。
AbMole是ChemBridge中國區官方指定合作伙伴。
參考文獻及鳴謝
[1] FGF9 promotes mouse spermatogonial stem cell proliferation mediated by p38 MAPK signalling %J Cell Proliferation, (2020).
[2] HasibullahSuzuki Habibi, AkinobuHayashi, KazunoriSalimi, HamidullahTerAI, HidetomiHori, YusukeTamai, KojiOrita, KumiOhyama, ShoichiroYabu, AkitoMaruf, Mohammad HasibNakamura, Hiroaki %J The spine journal: official journal of the North American Spine Society, Expression and function of FGF9 in the hypertrophied ligamentum flavum of lumbar spinal stenosis patients, 21(6) (2021).
[3] Angela Au, Anna Polotsky, Karol Krzyminski, et al., Evaluation of thermoreversible polymers containing fibroblast growth factor 9 (FGF-9) for chondrocyte culture, (2004).
[4] 高靜韜, Ahmed Hegab, 黑田葵, et al., 小鼠肺上皮干細胞體外增殖和分化特性及其影響因素的初步研究, 38(8) (2018) 11.
[5] Jih Ing. Chuang, Jui Yen. Huang, Shaw Jenq. Tsai, et al., FGF9-induced changes in cellular redox status and HO-1 upregulation are FGFR-dependent and proceed through both ERK and AKT to induce CREB and Nrf2 activation, 89 (2015) 274-86.
[6] Dasol Han, Sun Min Lee, Mookwang Kwon, et al., YAP enhances FGF2-dependent neural stem cell proliferation by induction of fibroblast growth factor receptor expression, 29(18) (2020) -.
[7] C. W. Huang, S. Y. Lu, T. C. Huang, et al., FGF9 induces functional differentiation to Schwann cells from human adipose derived stem cells, Theranostics 10(6) (2020) 2817-2831.
[8] Chia Wei Huang, Shih Yu Lu, Tzu Chieh Huang, et al., FGF9 induces functional differentiation to Schwann cells from human adipose derived stem cells, 10(6) (2020) 2817-2831.
[9] Y. Y. Tai, R. S. Chen, Y. Lin, et al., FGF-9 accelerates epithelial invagination for ectodermal organogenesis in real time bioengineered organ manipulation, Cell communication and signaling : CCS 10(1) (2012) 34.
[10] M. Chen, H. Liang, M. Wu, et al., Fgf9 regulates bone marrow mesenchymal stem cell fate and bone-fat balance in osteoporosis by PI3K/AKT/Hippo and MEK/ERK signaling, International journal of biological Sciences 20(9) (2024) 3461-3479.
[11] M. Takasato, P. X. Er, H. S. Chiu, et al., Generation of kidney organoids from human pluripotent stem cells, Nature protocols 11(9) (2016) 1681-92.
[12] 林允禎, 王經琳, 任昊楨, et al., 肝臟疾病類器官模型的研究進展, (2021).
[13] L. Broutier, A. Andersson-Rolf, C. J. Hindley, et al., Culture and establishment of self-renewing human and mouse adult liver and pancreas 3D organoids and their genetic manipulation, Nature protocols 11(9) (2016) 1724-43.
[14] B. R. Dye, D. R. Hill, M. A. Ferguson, et al., In vitro generation of human pluripotent stem cell derived lung organoids, eLife 4 (2015).
一、 重組 FGF-9 蛋白在原代細胞培養中的應用
FGF-9（Recombinant Human FGF-9，AbMole，M15032 ）在原代細胞培養體系中具有獨特優勢。與永生化細胞系不同，原代細胞在體外培養時往往面臨增殖能力有限和表型不穩定的挑戰。添加FGF9能有效促進多種原代細胞（如肺血管平滑肌細胞、神經元前體細胞和腫瘤細胞）的存活和增殖。其作用機制可能與FGF-9激活細胞內一系列與增殖相關的信號通路有關，如MAPK通路。激活后的MAPK通路可促進細胞周期相關蛋白的表達，從而推動細胞從靜止期進入分裂期，加快細胞增殖速率 [1]。
圖 1. FGF9促進腰椎黃韌帶原代細胞體外增殖的劃痕實驗
[2]
二、 FGF-9 （重組FGF-9蛋白） 在干細胞培養中的應用
1. FGF-9 促進胚胎干細胞增殖和自我更新
FGF-9（Recombinant Human FGF-9，AbMole，M15032 ）可通過激活多種信號通路來促進干細胞的增殖。例如FGF-9可激活ERK1/2信號通路并促進軟骨細胞的增殖 [3]。在小鼠肺上皮干細胞的研究中，FGF-9顯著增加了肺上皮干細胞集落的數目和體積，且這種作用不被其受體抑制劑消除，表明FGF-9通過非受體依賴途徑促進細胞增殖 [4]。FGF-9在神經干細胞的研究中也顯示出促進增殖的作用，FGF-9能夠增加神經干細胞細胞的增殖速率 [5, 6]。此外，也有文獻證實FGF9可通過p38 MAPK信號通路促進小鼠精原干細胞增殖（ 圖2） [1]。
圖 2.FGF9通過p38 MAPK信號傳導促進小鼠精原干細胞增殖
[1]
2. FGF-9誘導胚胎干細胞定向分化
FGF-9（Recombinant Human FGF-9，AbMole，M15032 ）在胚胎干細胞（ESC）和誘導多能干細胞（iPSC）的定向分化中具有重要的調控作用。有研究表明，FGF-9能夠通過其受體（FGFR）激活下游信號通路，從而促進神經干細胞向特定神經細胞類型分化；以及在脂肪干細胞（ASCs）的研究中，FGF-9能夠誘導ASCs分化為施萬細胞（Schwann cells，SCs，周圍神經系統中的神經膠質細胞），這一過程主要通過FGFR2-Akt信號通路實現（ 圖3） [7, 8] 2014年，AbMole的兩款抑制劑分別被西班牙國家心血管研究中心和美國哥倫比亞大學用于動物體內實驗，相關科研成果發表于頂刊 Nature 和 Nature Medicine。
圖 3. FGF9 誘導脂肪干細胞（ASCs）分化為施萬細胞（SCs）譜系
[8]
FGF-9（Recombinant Human FGF-9，AbMole，M15032 ）在上皮細胞的分化中同樣發揮著重要作用。研究表明，FGF-9能夠加速上皮細胞的內陷過程，并促進上皮細胞向特定表型分化。例如，在牙胚細胞的研究中，FGF-9能夠誘導上皮細胞表達牙釉質細胞（ameloblasts）的特異性標志物 [9]。在骨髓間充質干細胞（BMSCs）的研究中，FGF-9通過激活MEK/ERK信號通路抑制成骨基因表達，同時通過PI3K/AKT/Hippo信號通路促進脂肪生成和成脂分化（ 圖4） [10]。
圖 4. FGF-9通過 PI3K/AKT/Hippo 和 MEK/ERK 信號傳導調節骨髓間充質干細胞命運和骨脂平衡
[10]
三、 FGF-9（重組FGF-9蛋白）在類器官培養中的應用
FGF-9（Recombinant Human FGF-9，AbMole，M15032 ）在類器官培養中具有重要作用，尤其是在腎臟類器官的生成過程中。 FGF-9（Recombinant Human FGF-9，AbMole，M15032 ）可以和 BMP-2（AbMole，M9990 ）、 BMP-4（AbMole，M9759 ）、 BMP-7（AbMole，M11480 ）、 Activin A（AbMole，M15046 ）等細胞因子，以及 CHIR-99021（AbMole，M1692 ）等多種小分子化合物聯用，以有效促進腎臟祖細胞的形成和分化。例如，在一項研究中，通過在培養基中添加FGF-9，研究人員成功將誘導多能干細胞（hiPSCs）和胚胎干細胞（hESCs）分化為腎祖細胞（ 圖5） [11]，并且該類器官還可形成腎小管和腎小球結構 [11]。值得注意的是FGF-9不僅僅在腎臟類器的早期培養中提高腎祖細胞的形成效率，而且在后續的3D培養中可促進腎臟類器官的成熟和功能化。
圖 5. 從 hPSC 生成腎臟類器官后的免疫熒光圖
[11]
FGF-9（Recombinant Human FGF-9，AbMole，M15032 ）也是肝臟類器官生成的關鍵細胞因子之一 [12]，FGF-9通常與其他生長因子聯合使用，以實現最佳的細胞增殖和分化效果，例如 BMP4（AbMole，M9759 ）、 HGF（AbMole，M10352 ）等細胞因子。FGF-9在維持肝臟類器官的長期培養中也發揮重要作用，它能夠促進細胞的增殖和功能維持 [13]。FGF-9在其他類型的類器官培養中也顯示出潛在的應用價值。例如，在腦類器官的培養中，FGF-9被用于促進神經干細胞的增殖和分化 [13]。在肺類器官的培養中，FGF-9也被用于促進肺上皮細胞的分化和成熟 [14]。
AbMole是ChemBridge中國區官方指定合作伙伴。
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[1] FGF9 promotes mouse spermatogonial stem cell proliferation mediated by p38 MAPK signalling %J Cell Proliferation, (2020).
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[9] Y. Y. Tai, R. S. Chen, Y. Lin, et al., FGF-9 accelerates epithelial invagination for ectodermal organogenesis in real time bioengineered organ manipulation, Cell communication and signaling : CCS 10(1) (2012) 34.
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[11] M. Takasato, P. X. Er, H. S. Chiu, et al., Generation of kidney organoids from human pluripotent stem cells, Nature protocols 11(9) (2016) 1681-92.
[12] 林允禎, 王經琳, 任昊楨, et al., 肝臟疾病類器官模型的研究進展, (2021).
[13] L. Broutier, A. Andersson-Rolf, C. J. Hindley, et al., Culture and establishment of self-renewing human and mouse adult liver and pancreas 3D organoids and their genetic manipulation, Nature protocols 11(9) (2016) 1724-43.
[14] B. R. Dye, D. R. Hill, M. A. Ferguson, et al., In vitro generation of human pluripotent stem cell derived lung organoids, eLife 4 (2015).
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