Y-27632 是一種高選擇性、ATP 競爭性的 Rho 相關卷曲螺旋蛋白激酶(ROCK)抑制劑,可靶向作用于ROCK1和ROCK2。Y-27632(AbMole,M1817)是原代細胞、干細胞和類器官培養(yǎng)所需的重要小分子化合物之一。
自2015年起,全球使用AbMole的Y-27632(M1817)發(fā)表文章或專利的部分署名科研單位和公司有:荷蘭皇家藝術與科學院Hubrecht 研究所(全球第一個類器官研究中心)、荷蘭Oncode研究所、斯坦福大學、英國劍橋劍橋大學、加州大學伯克利分校、哈佛大學醫(yī)學院、蘇黎世聯邦理工學院、冷泉港實驗室、歐洲分子生物學實驗室(EMBL)、蘇黎世大學、瑞士洛桑洛桑聯邦理工學院、柏林夏里特醫(yī)學院、比利時布魯塞爾自由大學(ULB)、魯汶大學、荷蘭癌癥研究所、韓國延世大學、英國惠康桑格研究所、美國肯塔基大學、加拿大哥倫比亞大學、美國貝勒醫(yī)學院、荷蘭烏得勒支大學、德國萊布尼茨靈長類動物研究所、荷蘭瑪西瑪公主兒童腫瘤醫(yī)學中心、美國基因泰克公司、羅氏制藥、荷蘭伊拉斯謨醫(yī)學、首爾國立大學、柏林自由大學、奧地利因斯布魯克醫(yī)科大學、德國慕尼黑大學、荷蘭阿姆斯特丹大學、美國紐約大學、清華大學、北京大學、香港中文大學、浙江大學、復旦大學、上海交通大學、華中科技大學、四川大學華西醫(yī)學院、西安交通大學、中南大學湘雅醫(yī)院、......
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一、 Y-27632的分子作用機理
Y-27632(AbMole,M1817)通過競爭性地結合ROCK的ATP結合位點,可逆地抑制其激酶活性。在細胞內,ROCK 處于Rho GTPase信號通路的下游,主要參與調節(jié)細胞的收縮、遷移、黏附以及細胞周期進程等重要的生物學過程。當 Rho GTPase 被激活時,它會與 ROCK 結合并使其活化,活化后的 ROCK 能夠磷酸化多種底物蛋白,例如肌球蛋白輕鏈磷酸酶(MLCP)的調節(jié)亞基 MYPT1。磷酸化后的 MYPT1 會降低 MLCP 的活性,導致肌球蛋白輕鏈(MLC)磷酸化水平升高,進而引起細胞骨架的收縮和重構。而Y-27632 通過抑制 ROCK 的活性,能夠阻止 MYPT1 的磷酸化,維持 MLCP 的活性,使MLC去磷酸化,最終導致細胞骨架的松弛和相關細胞行為的改變。 此外,Y-27632對ROCK的抑制作用也會間接影響細胞的增殖和死亡。
二、Y-27632的科研應用
1. Y-27632用于原代細胞的培養(yǎng)
細胞在體內處于一個非常復雜和精密的、由胞外基質(ECM)構成的支撐網絡中。細胞通過整合素與特定的ECM成分(如膠原蛋白、纖連蛋白、層粘連蛋白)結合,這不僅提供了物理錨定,還持續(xù)傳遞著關鍵的生存信號(Survival Signals)。這些信號通過激活PI3K/Akt和FAK(黏著斑激酶) 等通路來抑制凋亡程序。一旦細胞被分離出來,整合素介導的信號中斷,會導致Rho GTPase被激活,進而強力激活ROCK。而激活的ROCK會磷酸化肌球蛋白輕鏈(MLC),并抑制MLC磷酸酶,導致MLC持續(xù)磷酸化。這會引起肌動球蛋白收縮力的急劇增強,細胞骨架嚴重紊亂,細胞膜出現劇烈的、不可控的皺縮(blebbing)和細胞凋亡,上述過程被形象的命名為失巢凋亡(Anoikis)
[1]。Y-27632(AbMole,M1817)作為ROCK的強效抑制劑,在作用于ROCK后,MLC磷酸化水平顯著降低,肌球蛋白的收縮活動恢復正常。這使得細胞骨架在脫離ECM后仍能保持相對穩(wěn)定的結構,阻止了凋亡性膜皺縮的發(fā)生,為細胞重新附著創(chuàng)造了條件。有文獻使用Y-27632培養(yǎng)從食蟹猴中分離的原代角膜內皮細胞(MCECs),結果顯示Y-27632有效提高了角膜內皮細胞的數量并抑制了細胞凋亡,促進MCECs的粘附
[2]。此外,Y-27632還可以通過選擇性阻斷真皮細胞的粘連斑,簡化原代表皮細胞的分離程序,且經過上述方法分離得到的表皮細胞具有較強的再生能力,可移植到小鼠體內快速建立表皮組織
[3]。
圖 1. 失巢凋亡示意圖[1]
原代細胞培養(yǎng)應用范例詳解
ACS Biomater Sci Eng. 2025 Jan 13;11(1):451-462.
荷蘭鹿特丹伊拉斯謨醫(yī)學中心的科研團隊在上述論文中設計了一種3D 打印的多孔流通板,該流通板具有較高的生物相容性,可支持細胞的微流控培養(yǎng)。為驗證上述孔板的可用性,實驗人員將原代支氣管上皮細胞(hPBEC)和原代肺微血管內皮細胞(hMVEC)分別在接種到孔板的頂端和基底側共培養(yǎng),發(fā)現該孔板支持hPBEC的粘液纖毛分化和hMVEC的快速增殖。在上述兩種原代細胞的培養(yǎng)中,實驗人員都使用了由AbMole提供的Y-27632(AbMole,M1817),濃度為5μM。
圖 2.原代HMVEC與hPBEC的共培養(yǎng)[4]
2. Y-27632用于干細胞和類器官的培養(yǎng)
與原代細胞類似,干細胞在分離、基因編輯、傳代、保存和分化誘導
的等多個過程中也存在著失巢凋亡的現象。因此,Y-27632(AbMole,M1817)也常用于多種干細胞的培養(yǎng)與研究,包括成體干細胞、誘導多能干細胞(iPSC)和胚胎干細胞(ESC)等。例如Y-27632能夠促進大鼠骨髓間充質干細胞(BMSCs)的增殖,加速細胞周期進程,提高細胞的分裂和增殖能力
[5]。也有文章發(fā)現在人誘導多能干細胞(hiPSCs)來源的原始神經上皮細胞(NECs)中添加Y-27632,能夠顯著提高細胞解離后的貼壁存活率,降低細胞凋亡率,并促進細胞向多巴胺能神經前體細胞分化
[6]。還有文獻報導Y-27632(AbMole,M1817)可以用于豬氣道干細胞的長期培養(yǎng)和無飼養(yǎng)層擴增,并且保留了干細胞的分化能力
[7]。此外,Y-27632作為一種Rho激酶抑制劑,還在干細胞的凍存和復蘇中具有重要作用,主要通過減少細胞凋亡和提高細胞存活率來增強干細胞的活性。例如Y-27632可有效提高骨髓間充質干細胞解凍后的活力,并且這種提高具有劑量依賴性,當培養(yǎng)基中的Y-27632的濃度為10 μM 時,效果達到峰值
[8]。Y-27632(10 μM)還可有效提高胚胎干細胞的復蘇存活率
[9]。
類器官是多能干細胞(hPSCs)或成體干細胞(ADSCs)衍生而來的,能夠模擬真實器官功能的細胞群。Y-27632(AbMole,M1817)可促進細胞增殖、調節(jié)類器官形成過程中的細胞分化和形態(tài)發(fā)生。例如在小鼠小腸類器官的培養(yǎng)中,在細胞鋪板時添加10 μM的Y-27632,能夠顯著提高類器官的形成效率和細胞的存活率
[10],Y-27632也是腸類器官長期培養(yǎng)和凍存所需的關鍵組分之一
[11]。Y-27632還可以通過抑制小鼠唾液腺類器官中的細胞解離,從而減少細胞鐵死亡的發(fā)生
[12]。在一些腫瘤類器官的培養(yǎng)中同樣需要添加Y-27632。例如前列腺癌、結腸癌、胃癌、卵巢癌以及循環(huán)腫瘤細胞衍生的類器官。
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(fā)表于頂刊 Nature 和 Nature Medicine。
干細胞和類器官培養(yǎng)應用范例詳解
1.
Nature. 2024 Aug;632(8024):411-418. (IF = 48.5)
瑞士蘇黎世聯邦理工學院的科研團隊在上述文章中開發(fā)了一種基于體內 CRISPR 激活篩選的方法,旨在系統(tǒng)性研究肝細胞與轉移腫瘤細胞之間的相互作用,以識別調控肝臟轉移定植的宿主來源因子。核心發(fā)現如下:實驗人員鑒定出肝細胞表面的plexin B2是結直腸癌、胰腺癌和黑色素瘤肝轉移的關鍵調控因子,其通過與腫瘤細胞表面的 IV 類 semaphorins 結合,促進轉移灶形成。plexin B2 與 semaphorins 的相互作用可上調轉錄因子 KLF4,促進腫瘤細胞獲得上皮表型(上皮化),這是轉移細胞適應肝臟微環(huán)境的必要過程。阻斷 plexin B2-semaphorin 軸可抑制上述腫瘤的肝轉移定植。由AbMole提供的Y-27632(AbMole,M1817)在上述實驗中主要用于維持細胞存活和抑制細胞凋亡,尤其在類器官培養(yǎng)和細胞轉染過程中發(fā)揮重要作用。在腫瘤類器官(如 AKPS、APTAK)的分離和培養(yǎng)中,添加 Y-27632 可減少單細胞分離后的細胞死亡,提高類器官形成效率;在 CRISPR 介導的基因編輯(如 Smad4 敲除)過程中,Y-27632 可增強細胞對轉染操作的耐受性,維持細胞活力
[13]。

圖 3. In vitro screen and Plexin B2 overexpression[13]
2. Nature. 2022 Aug;608(7923):609-617. (IF = 48.5)
荷蘭癌癥研究所(Netherlands Cancer Institute)、荷蘭 Oncode 研究所的科研人員在上述論文中探究了纖維細胞生長因子受體 2(FGFR2)的截斷突變,并揭示其在多種腫瘤中的致癌作用。實驗人員鑒定出 FGFR2 第 18 外顯子(E18)截斷突變(FGFR2ΔE18)是強效致癌驅動因子。該突變通過去除 C 端調控區(qū)域,導致受體持續(xù)激活,獨立驅動腫瘤發(fā)生。腫瘤中的 FGFR2ΔE18 的產生機制多樣,包括 I17/E18 區(qū)域的基因融合、E1-E17 部分擴增、E18 無義突變或移碼突變等,這些突變在膽管癌、乳腺癌、胃癌等多種腫瘤中存在。FGFR2ΔE18 通過激活 MAPK、PI3K-AKT-mTOR 等信號通路促進細胞增殖和存活,且無需其他驅動基因協同,比全長 FGFR2位點突變更具有致癌性。來自AbMole的Y-27632(AbMole,M1817)被科研人員用于多個實驗。在小鼠乳腺上皮細胞(NMuMG)、Human腫瘤細胞系(如 KATO-III)及類器官培養(yǎng)中,Y-27632 可減少單細胞分離后的失巢凋亡,提高細胞存活和克隆形成效率。在 CRISPR 介導的基因編輯(如 FGFR2 突變體構建)或病毒轉染過程中,Y-27632 可增強細胞對操作的耐受性,維持細胞活力。
圖 4. Human cancer cell lines depend on FGFR2ΔE18 variants[14]
3. Nat Med. 2019 May;25(5):838-849. (IF = 50.0)
荷蘭Hubrecht研究所(Hubrecht Institute)和烏得勒支大學醫(yī)學中心(UMC Utrecht)的研究團隊在該文章中構建了一個卵巢癌類器官研究平臺,旨在解決卵巢癌(OC)研究中缺乏能忠實反映腫瘤異質性和臨床特征的體外模型的問題。實驗人員證實卵巢癌類器官在組織學、基因組和基因表達水平上與來源腫瘤高度一致,保留了核異型性、生物標志物表達(如 PAX8、p53)等特征,且長期傳代后仍維持拷貝數變異(CNV)、反復突變等基因組特征,能捕獲腫瘤內和腫瘤間的異質性。在卵巢癌組織解離和類器官培養(yǎng)中,AbMole的Y-27632(AbMole,M1817)被實驗人員用于培養(yǎng)類器官,以減少凋亡并提高類器官的建立效率
[15]。
圖 5. Subtype diversity and histological characterization of OC organoids[15]
4. Nature. 2016 Nov 24;539(7630):560-564. (IF = 48.5)
瑞士洛桑聯邦理工學院(EPFL)的科研團隊在上述文章中開發(fā)了一種基于合成水凝膠網絡的模塊化設計方法,旨在調節(jié)調控腸道干細胞(ISC)擴增和類器官形成的關鍵細胞外基質(ECM)參數。實驗人員通過 polyethylene glycol(PEG)水凝膠模擬天然ECM的物理和生化特性,發(fā)現不同階段的ISC行為依賴于特定的基質環(huán)境?蒲腥藛T還設計了力學動態(tài)變化的水凝膠,其初始硬度適合 ISC 擴增,隨后逐漸軟化以支持類器官形成。AbMole的Y-27632(AbMole,M1817)在本文中被用于減少單細胞培養(yǎng)過程中的細胞凋亡以及促進類器官的形成
[16]。

圖 6. Matrix mechanical properties control ISC proliferation[16]
5. Nature. 2020 Dec;588(7839):664-669.(IF = 48.5)
韓國浦項科技大學(Pohang University of Science and Technology)、韓國首爾國立大學的科研人員在該文章中構建了一種新型的膀胱腫瘤類器官,用于在體外模擬腫瘤微環(huán)境。實驗人員通過用基質成分重構組織干細胞來創(chuàng)建多層膀胱“組合體”,以模擬具有上皮圍繞基質和外層肌肉層的、有組織結構的膀胱癌類器官,旨在解決傳統(tǒng)類器官模型無法模擬成熟器官結構和相關組織微環(huán)境的問題。該類器官可用于模擬腫瘤的發(fā)生發(fā)展、免疫細胞浸潤(如 CD8⁺ T 細胞介導的腫瘤殺傷)及藥物篩選。在上述類器官的構建過程中,實驗人員使用了由AbMole提供的Y-27632(AbMole,M1817)
[17]。
圖 7. Generation of 3D reconstituted bladder assembloids[17]
6. Cell. 2024 Feb 1;187(3):712-732.e38. (IF = 42.5)
荷蘭Princess Máxima兒科腫瘤中心、荷蘭Hubrecht研究所(Hubrecht Institute)的科研人員構建了一種大腦類器官(FeBOs),并發(fā)現FeBOs 具有三層結構:外周為SOX2⁺/Ki-67⁺神經祖細胞,中間為 HOPX⁺的外層放射狀膠質細胞,中心為 TUJ1⁺/DCX⁺神經元?蒲腥藛T通過構建上述類器官重現了體內神經發(fā)生的分層組織。FeBOs可穩(wěn)定傳代超過8個月,體積擴大到15,000 倍,且保留原組織的區(qū)域特性。在類器官構建的過程中實驗人員使用了來自AbMole的Y-27632(AbMole,M1817),在干細胞(hESC)誘導生成皮質球(PSC-cortical spheroids)的初始階段,添加 Y-27632 可減少單細胞培養(yǎng)時的凋亡,提高細胞存活效率
[18]。

圖 8. FeBOs capture regional brain identities of the tissue of origin[18]
Since 2015, the research institutions and companies worldwide that have published articles or patents using AbMole's Y-27632 (M1817) with partial attribution include: Hubrecht Institute, Royal Netherlands Academy of Arts and Sciences (the world's first research institution to develop organoids)、Oncode Institute、Stanford University、University of Cambridge、Harvard Medical School、University of California, Berkeley、ETH Zurich、University of Zurich、Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne、Université Libre de Bruxelles (ULB)、University of Leuven、 Charité-Universitätsmedizin Berlin、European Molecular Biology Laboratory (EMBL) 、Netherlands Cancer Institute、Yonsei University、Wellcome Sanger Institute、University of Kentucky、University of British Columbia、Baylor College of Medicine、Utrecht University、Leibniz Institute for Primate Research、Princess Máxima Center for Pediatric Oncology、Genentech Inc.、Roche Innovation Center Basel、College of Medicine, Erasmus Medical Center、Cold Spring Harbor Laboratory、Seoul National University、Medical University of Innsbruck、Ludwig-Maximilians-Universität München、 University of Amsterdam、New York University、Freie Universität Berlin、Tsinghua University、Peking University、Chinese University of Hong Kong、Zhejiang University、Shanghai Jiao Tong University、Fudan University、Xi'an Jiaotong University、Huazhong University of Science and Technology、West China Hospital, Sichuan University、Xiangya Hospital...
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參考文獻及鳴謝
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