AbMole小課堂Noggin蛋白：如何在干細(xì)胞與類器官研究中發(fā)揮重要作用

AbMole小課堂|Noggin蛋白：如何在干細(xì)胞與類器官研究中發(fā)揮重要作用Noggin蛋白是一種在脊椎動(dòng)物胚胎發(fā)育多個(gè)階段發(fā)揮關(guān)鍵作用的分泌蛋白，其通過(guò)抑制骨形態(tài)發(fā)生蛋白（BMP）信號(hào)通路，參與神經(jīng)誘導(dǎo)、骨骼系統(tǒng)關(guān)節(jié)形成、胚胎背腹軸發(fā)育等多種重要過(guò)程ADDINEN.CITEADDINEN.CITE.DATA[1]。重組Noggin蛋白（AbMole，M9999）主要通過(guò)基因工程技術(shù)制備，并利用哺乳動(dòng)物細(xì)胞進(jìn)行表達(dá)，具有Noggin蛋白相同的功能。重組Noggin蛋白的作用機(jī)制重組Noggin蛋白（RecombinantHumanNogginProtein，AbMole，M9999）主要通過(guò)抑制BMP信號(hào)通路發(fā)揮作用。它能夠與多種BMP（如BMP-2、BMP-4、BMP-7等）以非常高的親和力（pmol級(jí)）結(jié)合ADDINEN.CITEADDINEN.CITE.DATA[2]，對(duì)BMP2和BMP4的結(jié)合偏好性高于BMP7。Noggin蛋白結(jié)合BMPs后，阻斷了BMPs與I型和II型受體之間的識(shí)別與結(jié)合，使得BMP無(wú)法激活下游信號(hào)通路，影響細(xì)胞的存活、增殖和分化等過(guò)程ADDINEN.CITEADDINEN.CITE.DATA[3]。特別是在胚胎發(fā)育過(guò)程中，BMP信號(hào)通路對(duì)細(xì)胞的分化方向起著關(guān)鍵調(diào)控作用，Noggin蛋白通過(guò)抑制該通路，可改變細(xì)胞的分化命運(yùn)ADDINEN.CITEADDINEN.CITE.DATA[4]。圖SEQ圖\*ARABIC1.Aschematicrepresentationofthebonemorphogeneticproteins(BMP)signalingcascadeADDINEN.CITEADDINEN.CITE.DATA[3].重組Noggin蛋白的研究應(yīng)用重組Noggin蛋白在干細(xì)胞中的研究應(yīng)用胚胎干細(xì)胞（ESCs）和誘導(dǎo)多能干細(xì)胞（iPSCs）的多能性維持是干細(xì)胞研究的關(guān)鍵ADDINEN.CITEADDINEN.CITE.DATA[5]。BMP信號(hào)通路在干細(xì)胞分化過(guò)程中起到重要的調(diào)控作用，激活該通路會(huì)促使干細(xì)胞向不同譜系分化。重組Noggin蛋白能夠有效抑制BMP信號(hào)，從而維持干細(xì)胞的多能性ADDINEN.CITEADDINEN.CITE.DATA[6]。在小鼠ESCs培養(yǎng)中，添加重組Noggin蛋白（RecombinantNogginProtein，AbMole，M9999）可顯著降低BMP誘導(dǎo)的中胚層和滋養(yǎng)層細(xì)胞分化，保持ESCs處于未分化狀態(tài)，維持其自我更新能力。研究表明，Noggin蛋白通過(guò)抑制BMP-Smad信號(hào)通路，減少下游靶基因如Id1、Id2的表達(dá)，進(jìn)而維持干細(xì)胞的多能性相關(guān)基因（如Oct4、Sox2、Nanog）的表達(dá)水平ADDINEN.CITEADDINEN.CITE.DATA[7]。重組Noggin蛋白（RecombinantHumanNogginProtein，AbMole，M9999）在誘導(dǎo)干細(xì)胞向特定細(xì)胞類型分化方面也發(fā)揮著重要作用。在神經(jīng)干細(xì)胞分化研究中，Noggin蛋白可抑制BMP信號(hào)，促進(jìn)神經(jīng)干細(xì)胞向神經(jīng)元方向分化。在體外培養(yǎng)體系中，向神經(jīng)干細(xì)胞培養(yǎng)基中添加重組Noggin蛋白，能夠減少膠質(zhì)細(xì)胞的生成，顯著提高神經(jīng)元的分化比例ADDINEN.CITEADDINEN.CITE.DATA[8]。此外，在間充質(zhì)干細(xì)胞（MSCs）的分化過(guò)程中，Noggin蛋白可抑制BMP誘導(dǎo)的成骨分化，同時(shí)促進(jìn)其向脂肪細(xì)胞、軟骨細(xì)胞等其他譜系分化ADDINEN.CITEADDINEN.CITE.DATA[9]。并且，通過(guò)調(diào)節(jié)Noggin蛋白的濃度和作用時(shí)間，可精確調(diào)控干細(xì)胞的分化方向，為組織修復(fù)和再生醫(yī)學(xué)研究提供了重要的細(xì)胞來(lái)源ADDINEN.CITEADDINEN.CITE.DATA[10]。重組Noggin蛋白在類器官中的研究應(yīng)用重組Noggin蛋白（RecombinantHumanNogginProtein，AbMole，M9999）可以促進(jìn)類器官的形成，在腸道類器官培養(yǎng)中，添加重組Noggin蛋白和R-Spondin1（RSPO1，AbMole，M15009）可維持腸干細(xì)胞的增殖能力，從而促進(jìn)腸道類器官的形成ADDINEN.CITEADDINEN.CITE.DATA[11]。研究表明，Noggin蛋白能夠上調(diào)腸道類器官起始過(guò)程中關(guān)鍵基因（如Lgr5、Ascl2）的表達(dá)，促進(jìn)腸干細(xì)胞的增殖。重組Noggin蛋白還可通過(guò)調(diào)控BMP信號(hào)，影響類器官中不同細(xì)胞類型的分化和組織形態(tài)的形成ADDINEN.CITEADDINEN.CITE.DATA[12]。在肝臟類器官發(fā)育過(guò)程中，Noggin蛋白抑制BMP信號(hào)，促進(jìn)肝祖細(xì)胞向肝細(xì)胞分化，同時(shí)抑制肝祖細(xì)胞向膽管細(xì)胞分化，從而調(diào)控肝臟類器官的細(xì)胞組成和組織結(jié)構(gòu)ADDINEN.CITEADDINEN.CITE.DATA[13]。此外，在腦類器官研究中，Noggin蛋白參與調(diào)控神經(jīng)外胚層的分化和神經(jīng)組織的形態(tài)發(fā)生，影響腦類器官的結(jié)構(gòu)和功能發(fā)育ADDINEN.CITEADDINEN.CITE.DATA[14]。重組Noggin蛋白用于發(fā)育生物學(xué)研究重組Noggin蛋白（RecombinantHumanNogginProtein，AbMole，M9999）是研究胚胎發(fā)育機(jī)制的重要工具。通過(guò)在胚胎發(fā)育模型（如小鼠胚胎、非洲爪蟾胚胎等）中添加或敲低Noggin蛋白，觀察胚胎發(fā)育過(guò)程中的形態(tài)和分子變化，深入了解胚胎發(fā)育的調(diào)控機(jī)制ADDINEN.CITEADDINEN.CITE.DATA[15]。參考文獻(xiàn)ADDINEN.REFLIST[1]L.B.Zimmerman,J.M.DeJesús-Escobar,R.M.Harland,TheSpemannorganizersignalnogginbindsandinactivatesbonemorphogeneticprotein4,Cell86(4)(1996)599-606.[2]W.M.Westra,D.Straub,F.Milano,etal.,InhibitionoftheBMPpathwaypreventsdevelopmentofBarrett's-associatedadenocarcinomainasurgicalratmodel,Diseasesoftheesophagus:officialjournaloftheInternationalSocietyforDiseasesoftheEsophagus35(5)(2022).[3]S.Pizette,L.Niswander,BMPsnegativelyregulatestructureandfunctionofthelimbapicalectodermalridge,Development(Cambridge,England)126(5)(1999)883-94.[4]I.LaRosa,L.Camargo,M.M.Pereira,etal.,Effectsofbonemorphogenicprotein4(BMP4)anditsinhibitor,Noggin,oninvitromaturationandcultureofbovinepreimplantationembryos,Reproductivebiologyandendocrinology:RB&E9(2011)18.[5]F.Gao,S.Wu,Y.Li,etal.,InhibitionofTGF-βpathwayimprovedthepluripotencyofporcinepluripotentstemcells,Invitrocellular&developmentalbiology.Animal59(2)(2023)142-152.[6]Y.Zhang,J.Zhou,Z.Fang,etal.,Nogginversusbasicfibroblastgrowthfactoronthedifferentiationofhumanembryonicstemcells,Neuralregenerationresearch8(23)(2013)2171-7.[7]S.Taleahmad,A.Salari,A.Samadian,etal.,BMP4signalingplayscriticalrolesinself-renewalofR2imouseembryonicstemcells,Biochemicalandbiophysicalresearchcommunications617(Pt1)(2022)8-15.[8]W.Liu,F.Luo,H.Wu,etal.,NogginProteincanInducetheDifferentiationofRatBoneMarrowMesenchymalStemCellstoNeuronsandRepairSpinalCordInjury,Discoverymedicine..35(179)(2023)956-964.[9]A.Sawant,D.Chanda,T.Isayeva,etal.,Nogginisnovelinducerofmesenchymalstemcelladipogenesis:implicationsforbonehealthandobesity,TheJournalofbiologicalchemistry287(15)(2012)12241-9.[10]X.K.Sun,J.Zhou,L.Zhang,etal.,Down-regulationofNogginandmiR-138coordinatelypromoteosteogenesisofmesenchymalstemcells,Journalofmolecularhistology48(5-6)(2017)427-436.[11]D.L.Hacker,P.Ordó?ez-Morán,Large-ScaleProductionofRecombinantNogginandR-Spondin1Protei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