重組EGF的機理及在細胞培養(yǎng)、細胞遷移和侵襲、類器官等實驗中的應(yīng)用

表皮生長因子（Epidermal Growth Factor, EGF）作為細胞生長因子家族的核心成員，通過與表皮生長因子受體（EGFR）結(jié)合激活下游信號通路，在細胞增殖、分化、存活及組織穩(wěn)態(tài)調(diào)控中發(fā)揮關(guān)鍵作用。EGF（重組EGF蛋白，AbMole，M9415）在多種細胞和動物模型中被廣泛應(yīng)用，涉及基礎(chǔ)細胞生物學(xué)實驗、干細胞和類器官的培養(yǎng)等。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、EGF（Recombinant EGF Protein）的機理
EGF（重組EGF蛋白，AbMole，M9415）是由53個氨基酸殘基組成的單鏈多肽，分子內(nèi)通過3對二硫鍵形成穩(wěn)定的空間結(jié)構(gòu)，其N端區(qū)域是其與 EGFR 結(jié)合的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)域。在生理條件下，EGF主要由上皮細胞、成纖維細胞及免疫細胞分泌，以自分泌或旁分泌方式作用于靶細胞；EGF 生物學(xué)效應(yīng)的產(chǎn)生依賴于與細胞膜表面的 EGFR（受體酪氨酸激酶家族成員之一）特異性結(jié)合，結(jié)合后 EGFR 發(fā)生二聚化，激活胞內(nèi)酪氨酸激酶結(jié)構(gòu)域，引發(fā)自身酪氨酸殘基磷酸化；磷酸化的 EGFR 進一步招募下游適配分子（如 Grb2、Shc），激活 Ras/Raf/MEK/ERK、PI3K/Akt/mTOR 及 JAK/STAT 等信號通路。其中，Ras/ERK 通路主要調(diào)控細胞增殖與分化，PI3K/Akt 通路參與細胞存活與代謝，JAK/STAT 通路則與炎癥反應(yīng)及細胞遷移相關(guān)。在實驗體系中，EGF可通過基因工程技術(shù)高效重組表達。重組EGF蛋白（Recombinant EGF Protein，Human，AbMole，M9415）因純度高、活性穩(wěn)定，已成為實驗研究用的EGF主要來源。
 
二、EGF（Recombinant EGF Protein）的研究應(yīng)用
1. EGF（Recombinant EGF Protein）用于細胞培養(yǎng)
EGF（重組EGF蛋白，AbMole，M9415）是一些細胞（特別是原代細胞）培養(yǎng)基中重要的添加組分之一，例如在如小鼠皮膚角質(zhì)形成細胞和支氣管上皮細胞的培養(yǎng)中，添加10-50 ng/mL 的EGF可顯著提高細胞貼壁率，促進細胞從 G1 期向 S 期過渡，延長細胞傳代壽命；在乳腺上皮細胞（MCF-10A）培養(yǎng)體系中，EGF與胰島素、Hydrocortisone 協(xié)同作用，可維持細胞的正常上皮表型，抑制細胞衰老^[2]。

2. EGF（重組EGF蛋白）用于細胞遷移與侵襲實驗
EGF（重組EGF蛋白，AbMole，M9415）還是重要的細胞趨化因子，可通過激活下游信號通路調(diào)控細胞骨架重排，促進細胞遷移與侵襲。EGF是Transwell 遷移/侵襲實驗常用到一種生物活性分子。可在 Transwell 小室上接種細胞（如 MDA-MB-231 乳腺癌細胞、HUVEC 血管內(nèi)皮細胞），然后下室添加 EGF（5-20ng/mL）作為趨化因子，培養(yǎng) 24-48h后通過結(jié)晶紫染色或熒光標記計數(shù)遷移/侵襲到下室的細胞數(shù)量，可直觀評估EGF對細胞運動能力的促進作用^[3]。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(xué)用于動物體內(nèi)實驗，相關(guān)科研成果發(fā)表于頂刊 Nature 和 Nature Medicine。

3. EGF（Recombinant EGF Protein）用于干細胞和類器官培養(yǎng)
EGF（重組EGF蛋白，AbMole，M9415）在干細胞培養(yǎng)中被廣泛用于促進細胞增殖和維持干細胞的干性。研究表明，EGF能夠激活下游的Ras/Raf/MAPK和PI3K/Akt等信號通路，從而促進干細胞的增殖和存活。例如，有研究發(fā)現(xiàn)在特定培養(yǎng)條件下，EGF與白血病抑制因子（LIF）協(xié)同作用，可顯著增強干細胞的增殖和多能性維持^[4]。表皮生長因子（EGF）還可誘導(dǎo)細胞的分化，例如EGF可刺激間充質(zhì)干細胞（MSC）分化為骨形成細胞^[5]。EGF還可以用于視網(wǎng)膜干細胞、神經(jīng)干細胞、腸道干細胞的分化誘導(dǎo)^[6]。
EGF（重組EGF蛋白，AbMole，M9415）在類器官培養(yǎng)中同樣發(fā)揮著重要作用，尤其是在維持干細胞干性和促進類器官形成方面。在多種類器官培養(yǎng)體系中，EGF被添加到培養(yǎng)基中，以支持細胞的增殖和分化。
腸道類器官：在2009年，科學(xué)家Sato等成功建立了小鼠腸道類器官培養(yǎng)體系，該體系中添加了EGF 、Noggin和R-spondin 等因子。研究表明，這些因子能夠維持腸道干細胞的自我更新和分化，形成類似小腸的隱窩-絨毛樣復(fù)合體。此后，EGF被廣泛用于多種類器官的培養(yǎng)^[7]。
胃類器官：在胃類器官的研究中，EGF也被證明是維持胃干細胞增殖和分化所必需的。例如在從成體干細胞培養(yǎng)形成胃類器官時，需在培養(yǎng)基中添加EGF（一般為50ng/ml）^[8]。并且胃腺體在這種含有 EGF 等多種生長因子的培養(yǎng)基中可生長為包含胃 4 種細胞譜系的三維類器官。培養(yǎng)基中除了需要添加EGF之外，還需加入 Wnt-3a 、Noggin（重組Noggin蛋白）、R-Spondin（R-spondin 1，RSPO1蛋白）、FGF10（KGF-2）等細胞因子。這些因子共同營造適宜的微環(huán)境，調(diào)控細胞的增殖、分化和存活，促進胃類器官的正常生長和發(fā)育^[8]。

腫瘤類器官：EGF（重組EGF蛋白，AbMole，M9415）通過促進細胞增殖、分化和存活，為腫瘤類器官的形成和維持提供了重要的支持。例如在膠質(zhì)母細胞瘤（GBM）類器官的培養(yǎng)中，使用含有EGF的培養(yǎng)基能夠顯著提高GBM類器官的培養(yǎng)成功率^[9]。研究表明，EGF還能夠顯著提高結(jié)直腸癌類器官的形成率，并且EGF可與N-Acetylcystein（NAC，AbMole）、FGF2 、Y-27632 等細胞因子或調(diào)節(jié)劑協(xié)同促進結(jié)直腸癌類器官的形成，為相關(guān)研究和藥物篩選提供了理想的模型^[10]。除了上述幾種類器官外，EGF也可用于肺類器官、甲狀腺類器官、肝臟類器官、唾液腺類器官、乳腺癌類器官，頭頸癌類器官的培養(yǎng)。

三、范例詳解
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(yīng)有顯著影響，其機制可能涉及活性氧（ROS）信號通路。AbMole的bFGF（Recombinant Human bFGF Protein，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^[11]。
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參考文獻及鳴謝
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