[发明专利]纳秒脉冲电场在提高细胞干性中的用途

说明书

本发明涉及纳秒脉冲电场在提高细胞干性中的用途，具体地，通过对细胞特别是干细胞施加纳秒脉冲电场，可以有效地提高干性基因的表达量并降低细胞的甲基化水平，提高干细胞干性，并进一步促进干细胞接受诱导分化的能力。

技术领域

本公开内容一般地涉及利用脉冲电场进行生物处理的技术，特别涉及使用纳秒脉冲电场对细胞特别是干细胞进行处理的技术。

背景技术

干细胞诱导分化是再生医学中重要的研究方向，但干细胞的诱导效率仍待提高，以获得较好的临床效果。为了提高干细胞诱导分化效率，多种多样的刺激手段被人们应用，如物理刺激、化学分子、细胞因子等。电信号作为十分重要的一种物理刺激，它可通过调控细胞内钙离子水平、离子通道等相关信号通路促进干细胞成神经分化、成骨分化、成心肌细胞分化等。但电信号的生物学作用弱，需要长时间的施加电场，作用时间从几十分钟到几天不等，不利于临床应用。

纳秒脉冲电场(nanosecond pulsed electric fields，nsPEFs)是近年来发展起来的可精确控制脉宽、场强和瞬时功率的前沿物理技术，比传统电场的生物学效应更强，作用时间短。但本领域仍然需要开发更多的纳秒脉冲电场的应用。

发明内容

发明人在研究中发现，传统电场的场强大都低于“百V/cm”，脉宽大都高于微秒或毫秒，从而仅能作用到细胞膜外部。而纳秒脉冲电场的脉宽能达到纳秒(ns)级别，场强能到达kV/cm级别，并且能够作用到细胞膜内部的细胞器。进一步地，发明人意外的发现，通过将nsPEFs施加于干细胞，能够大大提高干细胞的干性，并且进一步提高了其接受诱导的能力，从而完成了本发明。

在第一个方面中，本发明提供了电场在增强细胞干性、提高细胞干性基因表达量、降低细胞甲基化基因表达量和/或降低细胞甲基化水平中的用途。

优选地，所述电场为纳秒脉冲电场(nanosecond pulsed electric fields，nsPEFs)。

特别地，所述电场被施加于细胞从而对细胞进行电击。

在一个实施方案中，所述细胞为干细胞，优选为多能干细胞、单能干细胞、胚胎干细胞、成体干细胞、IPS或间充质干细胞。

在另一个实施方案中，所述纳秒脉冲电场的脉宽在1-300ns之间和/或场强在1kV/cm-30kV/cm之间。

在另一个实施方案中，所述脉宽范围在10ns-150ns、20ns-100ns、30ns-80ns、40ns-70ns、50-60ns之间，例如1ns、2ns、3ns、4ns、5ns、6ns、7ns、8ns、9ns、10ns、15ns、20ns、25ns、30ns、35ns、40ns、45ns、50ns、55ns、60ns、65ns、70ns、75ns、80ns、85ns、90ns、95ns、100ns、105ns、110ns、115ns、120ns、125ns、130ns、135ns、140ns、145ns、150ns、155ns、160ns左右；

在另一个实施方案中，所述场强为1kV/cm、2kV/cm、3kV/cm、4kV/cm、5kV/cm、6kV/cm、7kV/cm、8kV/cm、9kV/cm、10kV/cm、11kV/cm、12kV/cm、13kV/cm、14kV/cm、15kV/cm、16kV/cm、17kV/cm、18kV/cm、19kV/cm、20kV/cm、21kV/cm、22kV/cm、23kV/cm、24kV/cm、25kV/cm、26kV/cm、27kV/cm、28kV/cm、29kV/cm、30kV/cm左右。