bFGF(FGF-2)的特性、信號通路及在細胞培養(yǎng)、類器官培養(yǎng)等方面的應用_abio生物試劑品牌網(wǎng)
堿性成纖維細胞生長因子（basic fibroblast growth factor, bFGF），也稱為FGF-2，是一種多效的信號分泌蛋白，廣泛參與調(diào)控細胞增殖、遷移、分化、存活以及血管生成等基本生物學過程。因其強大的生物學活性和復雜的信號網(wǎng)絡，bFGF已成為干細胞和類器官研究中不可或缺的工具分子。
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(chǎn)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、 bFGF（FGF2）的分子特征與信號通路
bFGF（FGF basic，AbMole，M9406）是成纖維細胞生長因子（FGF）家族成員之一。bFGF通過與細胞膜上的成纖維細胞生長因子受體（FGFR1-4）結(jié)合而發(fā)揮其生物學功能。上述結(jié)合可誘導受體二聚化及自磷酸化，進而激活下游多條關鍵信號通路，包括Ras-Raf-MEK-ERK、PI3K-Akt、PLCγ、p38 MAPK/JNK等通路[1]。
圖 1. FGF-FGFR介導的信號通路[1]
二、bFGF（FGF2）的研究應用
1. bFGF（FGF2）是原代細胞與干細胞培養(yǎng)的關鍵添加劑
bFGF（重組bFGF蛋白，Human，AbMole，M9406）可維持干細胞（如胚胎干細胞ESCs和誘導多能干細胞iPSCs）的未分化狀態(tài)，以及自我更新和增殖能力。科研人員通過調(diào)控培養(yǎng)基中 bFGF 的濃度和添加時間，能夠有效控制干細胞的增殖與分化進程，為干細胞相關的基礎研究，如組織工程中種子細胞的獲取、干細胞分化機制研究等提供了強大的實驗工具。例如，在牙髓干細胞（DPSCs）和根尖乳頭干細胞（SCAPs）的培養(yǎng)中，bFGF（Recombinant Human bFGF Protein）能顯著上調(diào)其增殖能力（如SCAPs的cyclin B1/cdc2表達增高），同時維持其干性標志物（如Stro-1/CD146）的表達[2]。
2. bFGF（FGF basic）促進間充質(zhì)干細胞（MSCs）的增殖
間充質(zhì)干細胞（MSCs）是一種具有多向分化潛能的成體干細胞，在細胞生物學研究、組織工程等領域有著廣泛的應用前景，而 bFGF（重組bFGF蛋白，Human，AbMole，M9406）在促進其增殖方面也展現(xiàn)出顯著作用。在不同來源的 MSCs 中，bFGF 的促增殖作用均得到了驗證。例如，骨髓間充質(zhì)干細胞（BMSCs）在添加了bFGF 的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，其增殖速率明顯高于對照組，且細胞的活力和增殖潛能能夠得到較好的維持[3]。脂肪組織來源的間充質(zhì)干細胞（ADSCs）在 bFGF 的作用下，也表現(xiàn)出顯著的增殖優(yōu)勢，經(jīng)過多次傳代后仍能保持較強的增殖能力[4]。此外，臍帶來源的間充質(zhì)干細胞（UCMSCs）等其他來源的MSCs，在bFGF的刺激下同樣能實現(xiàn)高效增殖[5]。
3. bFGF（FGF2）用于細胞分化的誘導
bFGF用于充質(zhì)干細胞向其它細胞的分化
bFGF（重組bFGF蛋白，Human，AbMole，M9406）能夠顯著促進間充質(zhì)干細胞（MSCs）向多種細胞類型的分化。例如，在大鼠骨髓間充質(zhì)干細胞（BMSCs）的研究中，bFGF能夠誘導BMSCs向心肌樣細胞分化。實驗結(jié)果顯示，bFGF處理組的細胞在形態(tài)上呈現(xiàn)心肌細胞的特征，且心肌特異性蛋白（如肌鈣蛋白T、α-橫紋肌肌動蛋白等）的表達顯著增加[6]。此外，bFGF還能誘導BMSCs向牙周膜成纖維細胞（PDLFs）分化，高濃度（10 ng/mL）bFGF的誘導效果優(yōu)于低濃度（1 ng/mL）[3]。
bFGF（FGF2）促進成骨細胞分化
bFGF（重組bFGF蛋白，Human，AbMole，M9406）在成骨細胞分化中的作用也得到了深入研究。實驗發(fā)現(xiàn)，40 ng/mL的bFGF濃度能顯著提高成骨細胞的增殖、分化和成骨能力，通過激活PI3K/Akt信號通路，促進OPG、Runx2和BMP-2蛋白的表達[7]。此外，bFGF還能改變成骨細胞的形態(tài)[7]。 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(nèi)實驗，相關科研成果發(fā)表于頂刊 Nature 和 Nature Medicine。
bFGF（FGF2）促進神經(jīng)細胞分化
bFGF（重組bFGF蛋白，Human，AbMole，M9406）能夠刺激神經(jīng)干細胞的增殖，并與其他生長因子如胰島素樣生長因子（IGF）和血小板衍生生長因子（PDGF）協(xié)同作用，共同調(diào)節(jié)神經(jīng)干細胞的分化。實驗中，bFGF處理組的后干細胞細胞表現(xiàn)出典型的神經(jīng)細胞形態(tài)變化，且神經(jīng)細胞特異性蛋白（如巢蛋白、神經(jīng)元特異性烯醇化酶等）的表達顯著增加[8]。
4. bFGF（FGF2）用于類器官的培養(yǎng)
bFGF（重組bFGF蛋白，Human，AbMole，M9406）在類器官培養(yǎng)中也具有重要作用，例如bFGF可與 EGF（Recombinant Human EGF Protein，AbMole，M9415 ）等聯(lián)合使用，用于培養(yǎng)腦、肝臟、肝癌、腸類器官和腎臟類器官。特別是在類器官培養(yǎng)起始階段，bFGF的首要作用是促進種子細胞的增殖并維持其干性。例如，在腦類器官培養(yǎng)中，神經(jīng)干細胞的增殖能力直接影響類器官的大小和結(jié)構完整性，添加適宜濃度的 bFGF 可顯著提高神經(jīng)干細胞的增殖速率，增加神經(jīng)上皮祖細胞的數(shù)量，為后續(xù)腦區(qū)結(jié)構的形成奠定基礎[9]。bFGF在類器官培養(yǎng)中還起到誘導組織分化和結(jié)構形成的作用。在肺類器官培養(yǎng)中，bFGF 可協(xié)同轉(zhuǎn)化生長因子-β（TGF-β）等因子，誘導肺上皮細胞向氣道上皮細胞和肺泡上皮細胞分化，促進氣道分支和肺泡樣結(jié)構的形成，使肺類器官更接近體內(nèi)肺組織的層級結(jié)構[10]。此外，bFGF 通過促進內(nèi)皮細胞的增殖和遷移，在類器官血管化過程中發(fā)揮重要作用。在腫瘤類器官培養(yǎng)中，bFGF 可誘導內(nèi)皮細胞向類器官內(nèi)部遷移并形成血管樣網(wǎng)絡[11]，模擬腫瘤微環(huán)境中的血管生成過程，為研究腫瘤血管新生機制提供了更貼近體內(nèi)的模型。
三、范例詳解
1. Heliyon. 2024 Aug 27;10(17):e37079.
武漢市第九醫(yī)院的科研人員在上述論文中探究了牙髓干細胞（DPSCs）的神經(jīng)分化，以及炎癥微環(huán)境中的分子機制，特別是ARMCX3基因在其中的作用。研究發(fā)現(xiàn)，ARMCX3在炎癥微環(huán)境中對DPSCs的神經(jīng)分化和炎癥反應有顯著影響，其機制可能涉及活性氧（ROS）信號通路。AbMole的 bFGF（重組bFGF蛋白，Human，AbMole，M9406）和 EGF（Recombinant Human EGF Protein，AbMole，M9415 ）被用于支持DPSCs的神經(jīng)分化。具體地，bFGF和EGF被添加到培養(yǎng)基中，以促進DPSCs向神經(jīng)細胞分化。這些生長因子在培養(yǎng)基中的作用是提供必要的信號，以維持細胞的增殖和分化能力[12]。
圖 2. ARMCX3 knockdown facilitates neural differentiation of hDPSCs[12].
AbMole是ChemBridge中國區(qū)官方指定合作伙伴。
參考文獻及鳴謝
[1] Y. Xie, N. Su, J. Yang, et al., FGF/FGFR signaling in health and disease, Signal transduction and targeted therapy 5(1) (2020) 181.
[2] T. W. Tsutsui, Dental Pulp Stem Cells: Advances to Applications, Stem cells and cloning : advances and applications 13 (2020) 33-42.
[3] 楊臨博, 高秀秋，等錦州醫(yī)科大學學報, bFGF對牙周膜成纖維細胞與骨髓間充質(zhì)干細胞共育影響的體外研究, (001) (2024) 045.
[4] 黃勇彬, 王濤, 婁園一, et al., 間充質(zhì)干細胞促進肌肉組織修復的應用前景, 28(1) (2024) 107-112.
[5] 青瑩, 黃夢琦, 石琦, et al., 人臍帶間充質(zhì)干細胞分離培養(yǎng)及鑒定的相關研究, (4) (2016) 5.
[6] 呂洋, 王海萍, 王浩宇, et al., 堿性成纖維細胞生長因子與丹酚酸B體外誘導骨髓間充質(zhì)干細胞分化為心肌樣細胞, 036(006) (2013) 1026-1029,封2.
[7] A. Q. Zheng, J. Xiao, J. Xie, et al., bFGF enhances activation of osteoblast differentiation and osteogenesis on titanium surfaces via PI3K/Akt signaling pathway, 9(4) (2016) 4680-4692.
[8] 施劍明, 殷明，等中國修復重建外科雜志, 人BMSCs成神經(jīng)分化過程中Wnt/β-catenin信號通路調(diào)控作用研究, 37(10) (2023) 1276-1283.
[9] D. A. Díaz-Pi?a, N. Rivera-Ramírez, G. García-López, et al., Calcium and Neural Stem Cell Proliferation, International journal of molecular Sciences 25(7) (2024).
[10] Sounak Sahu, Shyam K. Sharan, Translating Embryogenesis to Generate Organoids: Novel Approaches to Personalized Medicine, iScience 23(9) (2020).
[11] Yating Sang, Lina Qiao, Lung epithelial-endothelial-mesenchymal signaling network with hepatocyte growth factor as a hub is involved in bronchopulmonary dysplasia, Frontiers in cell and developmental biology 12 (2024).
[12] Quanying Zhou, Yi Lei, ARMCX3 regulates ROS signaling, affects neural differentiation and inflammatory microenvironment in dental pulp stem cells, Heliyon 10(17) (2024).
一、 bFGF（FGF2）的分子特征與信號通路
bFGF（FGF basic，AbMole，M9406）是成纖維細胞生長因子（FGF）家族成員之一。bFGF通過與細胞膜上的成纖維細胞生長因子受體（FGFR1-4）結(jié)合而發(fā)揮其生物學功能。上述結(jié)合可誘導受體二聚化及自磷酸化，進而激活下游多條關鍵信號通路，包括Ras-Raf-MEK-ERK、PI3K-Akt、PLCγ、p38 MAPK/JNK等通路[1]。
圖 1. FGF-FGFR介導的信號通路[1]
二、bFGF（FGF2）的研究應用
1. bFGF（FGF2）是原代細胞與干細胞培養(yǎng)的關鍵添加劑
bFGF（重組bFGF蛋白，Human，AbMole，M9406）可維持干細胞（如胚胎干細胞ESCs和誘導多能干細胞iPSCs）的未分化狀態(tài)，以及自我更新和增殖能力。科研人員通過調(diào)控培養(yǎng)基中 bFGF 的濃度和添加時間，能夠有效控制干細胞的增殖與分化進程，為干細胞相關的基礎研究，如組織工程中種子細胞的獲取、干細胞分化機制研究等提供了強大的實驗工具。例如，在牙髓干細胞（DPSCs）和根尖乳頭干細胞（SCAPs）的培養(yǎng)中，bFGF（Recombinant Human bFGF Protein）能顯著上調(diào)其增殖能力（如SCAPs的cyclin B1/cdc2表達增高），同時維持其干性標志物（如Stro-1/CD146）的表達[2]。
2. bFGF（FGF basic）促進間充質(zhì)干細胞（MSCs）的增殖
間充質(zhì)干細胞（MSCs）是一種具有多向分化潛能的成體干細胞，在細胞生物學研究、組織工程等領域有著廣泛的應用前景，而 bFGF（重組bFGF蛋白，Human，AbMole，M9406）在促進其增殖方面也展現(xiàn)出顯著作用。在不同來源的 MSCs 中，bFGF 的促增殖作用均得到了驗證。例如，骨髓間充質(zhì)干細胞（BMSCs）在添加了bFGF 的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，其增殖速率明顯高于對照組，且細胞的活力和增殖潛能能夠得到較好的維持[3]。脂肪組織來源的間充質(zhì)干細胞（ADSCs）在 bFGF 的作用下，也表現(xiàn)出顯著的增殖優(yōu)勢，經(jīng)過多次傳代后仍能保持較強的增殖能力[4]。此外，臍帶來源的間充質(zhì)干細胞（UCMSCs）等其他來源的MSCs，在bFGF的刺激下同樣能實現(xiàn)高效增殖[5]。
3. bFGF（FGF2）用于細胞分化的誘導
bFGF用于充質(zhì)干細胞向其它細胞的分化
bFGF（重組bFGF蛋白，Human，AbMole，M9406）能夠顯著促進間充質(zhì)干細胞（MSCs）向多種細胞類型的分化。例如，在大鼠骨髓間充質(zhì)干細胞（BMSCs）的研究中，bFGF能夠誘導BMSCs向心肌樣細胞分化。實驗結(jié)果顯示，bFGF處理組的細胞在形態(tài)上呈現(xiàn)心肌細胞的特征，且心肌特異性蛋白（如肌鈣蛋白T、α-橫紋肌肌動蛋白等）的表達顯著增加[6]。此外，bFGF還能誘導BMSCs向牙周膜成纖維細胞（PDLFs）分化，高濃度（10 ng/mL）bFGF的誘導效果優(yōu)于低濃度（1 ng/mL）[3]。
bFGF（FGF2）促進成骨細胞分化
bFGF（重組bFGF蛋白，Human，AbMole，M9406）在成骨細胞分化中的作用也得到了深入研究。實驗發(fā)現(xiàn)，40 ng/mL的bFGF濃度能顯著提高成骨細胞的增殖、分化和成骨能力，通過激活PI3K/Akt信號通路，促進OPG、Runx2和BMP-2蛋白的表達[7]。此外，bFGF還能改變成骨細胞的形態(tài)[7]。 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(nèi)實驗，相關科研成果發(fā)表于頂刊 Nature 和 Nature Medicine。
bFGF（FGF2）促進神經(jīng)細胞分化
bFGF（重組bFGF蛋白，Human，AbMole，M9406）能夠刺激神經(jīng)干細胞的增殖，并與其他生長因子如胰島素樣生長因子（IGF）和血小板衍生生長因子（PDGF）協(xié)同作用，共同調(diào)節(jié)神經(jīng)干細胞的分化。實驗中，bFGF處理組的后干細胞細胞表現(xiàn)出典型的神經(jīng)細胞形態(tài)變化，且神經(jīng)細胞特異性蛋白（如巢蛋白、神經(jīng)元特異性烯醇化酶等）的表達顯著增加[8]。
4. bFGF（FGF2）用于類器官的培養(yǎng)
bFGF（重組bFGF蛋白，Human，AbMole，M9406）在類器官培養(yǎng)中也具有重要作用，例如bFGF可與 EGF（Recombinant Human EGF Protein，AbMole，M9415 ）等聯(lián)合使用，用于培養(yǎng)腦、肝臟、肝癌、腸類器官和腎臟類器官。特別是在類器官培養(yǎng)起始階段，bFGF的首要作用是促進種子細胞的增殖并維持其干性。例如，在腦類器官培養(yǎng)中，神經(jīng)干細胞的增殖能力直接影響類器官的大小和結(jié)構完整性，添加適宜濃度的 bFGF 可顯著提高神經(jīng)干細胞的增殖速率，增加神經(jīng)上皮祖細胞的數(shù)量，為后續(xù)腦區(qū)結(jié)構的形成奠定基礎[9]。bFGF在類器官培養(yǎng)中還起到誘導組織分化和結(jié)構形成的作用。在肺類器官培養(yǎng)中，bFGF 可協(xié)同轉(zhuǎn)化生長因子-β（TGF-β）等因子，誘導肺上皮細胞向氣道上皮細胞和肺泡上皮細胞分化，促進氣道分支和肺泡樣結(jié)構的形成，使肺類器官更接近體內(nèi)肺組織的層級結(jié)構[10]。此外，bFGF 通過促進內(nèi)皮細胞的增殖和遷移，在類器官血管化過程中發(fā)揮重要作用。在腫瘤類器官培養(yǎng)中，bFGF 可誘導內(nèi)皮細胞向類器官內(nèi)部遷移并形成血管樣網(wǎng)絡[11]，模擬腫瘤微環(huán)境中的血管生成過程，為研究腫瘤血管新生機制提供了更貼近體內(nèi)的模型。
三、范例詳解
1. Heliyon. 2024 Aug 27;10(17):e37079.
武漢市第九醫(yī)院的科研人員在上述論文中探究了牙髓干細胞（DPSCs）的神經(jīng)分化，以及炎癥微環(huán)境中的分子機制，特別是ARMCX3基因在其中的作用。研究發(fā)現(xiàn)，ARMCX3在炎癥微環(huán)境中對DPSCs的神經(jīng)分化和炎癥反應有顯著影響，其機制可能涉及活性氧（ROS）信號通路。AbMole的 bFGF（重組bFGF蛋白，Human，AbMole，M9406）和 EGF（Recombinant Human EGF Protein，AbMole，M9415 ）被用于支持DPSCs的神經(jīng)分化。具體地，bFGF和EGF被添加到培養(yǎng)基中，以促進DPSCs向神經(jīng)細胞分化。這些生長因子在培養(yǎng)基中的作用是提供必要的信號，以維持細胞的增殖和分化能力[12]。
圖 2. ARMCX3 knockdown facilitates neural differentiation of hDPSCs[12].
AbMole是ChemBridge中國區(qū)官方指定合作伙伴。
參考文獻及鳴謝
[1] Y. Xie, N. Su, J. Yang, et al., FGF/FGFR signaling in health and disease, Signal transduction and targeted therapy 5(1) (2020) 181.
[2] T. W. Tsutsui, Dental Pulp Stem Cells: Advances to Applications, Stem cells and cloning : advances and applications 13 (2020) 33-42.
[3] 楊臨博, 高秀秋，等錦州醫(yī)科大學學報, bFGF對牙周膜成纖維細胞與骨髓間充質(zhì)干細胞共育影響的體外研究, (001) (2024) 045.
[4] 黃勇彬, 王濤, 婁園一, et al., 間充質(zhì)干細胞促進肌肉組織修復的應用前景, 28(1) (2024) 107-112.
[5] 青瑩, 黃夢琦, 石琦, et al., 人臍帶間充質(zhì)干細胞分離培養(yǎng)及鑒定的相關研究, (4) (2016) 5.
[6] 呂洋, 王海萍, 王浩宇, et al., 堿性成纖維細胞生長因子與丹酚酸B體外誘導骨髓間充質(zhì)干細胞分化為心肌樣細胞, 036(006) (2013) 1026-1029,封2.
[7] A. Q. Zheng, J. Xiao, J. Xie, et al., bFGF enhances activation of osteoblast differentiation and osteogenesis on titanium surfaces via PI3K/Akt signaling pathway, 9(4) (2016) 4680-4692.
[8] 施劍明, 殷明，等中國修復重建外科雜志, 人BMSCs成神經(jīng)分化過程中Wnt/β-catenin信號通路調(diào)控作用研究, 37(10) (2023) 1276-1283.
[9] D. A. Díaz-Pi?a, N. Rivera-Ramírez, G. García-López, et al., Calcium and Neural Stem Cell Proliferation, International journal of molecular Sciences 25(7) (2024).
[10] Sounak Sahu, Shyam K. Sharan, Translating Embryogenesis to Generate Organoids: Novel Approaches to Personalized Medicine, iScience 23(9) (2020).
[11] Yating Sang, Lina Qiao, Lung epithelial-endothelial-mesenchymal signaling network with hepatocyte growth factor as a hub is involved in bronchopulmonary dysplasia, Frontiers in cell and developmental biology 12 (2024).
[12] Quanying Zhou, Yi Lei, ARMCX3 regulates ROS signaling, affects neural differentiation and inflammatory microenvironment in dental pulp stem cells, Heliyon 10(17) (2024).
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