本发明属于干细胞冻存,涉及一种增加渗透性的多肽、核苷酸及应用。
背景技术:
1、细胞药物研发过程中,常需要建立深低温冻存/复苏体系,例如在间充质干细胞的干细胞类药物研发中,就需要建立深低温种子细胞库和工作细胞库等。
2、低温能抑制细胞体内所有的生化活动,从而使细胞内的生化反应速率降低、延长细胞活性时间。常用的冻存保护剂能够通过防止冰晶的形成而减少冷冻损伤。依据冻存保护剂穿透细胞膜的能力,冻存保护剂分为非渗透性和渗透性冻存保护剂。其中,非渗透性冻存保护剂主要包括蔗糖、海藻糖、聚蔗糖、葡聚糖、聚乙烯吡咯烷酮、牛血清白蛋白、脂肪酸和抗冷冻蛋白等一些生物活性物质,分子量较大,必须采用与渗透性冻存保护剂协同使用才能进出细胞。渗透性低温冷冻保护剂分子量较小,可以通过渗透扩散的方式进出细胞,起到调节渗透压并减轻胞内冰晶损伤的作用。常用的渗透性低温冷冻保护剂主要有乙二醇、二甲基亚砜(英文名称:dimethyl sulfoxide ;简称:dmso)、甘油等,但这类保护剂一般都对细胞具有毒性,对冻存细胞不利。因此,需要研发一种新的冻存保护剂,尤其是一种提高细胞渗透性的低毒保护剂,以达到促渗效果增强且细胞毒性降低的目的。
技术实现思路
1、本发明的目的是提供一种增加渗透性的多肽、核苷酸及应用,以解决现有冻存保护剂细胞渗透性低、对细胞有毒性的问题。
2、第一方面,本申请研究了水通道蛋白3(aquaporins3,aqp3)的促渗作用、自身活性后,对其进一步设计合成了新的多肽链transaqp,即获得本发明。
3、离子通道和转运蛋白在调节各种细胞物质流动中发挥重要作用,例如细胞内钙离子水平、细胞内外ph平衡、细胞膜电位和水流过质膜。aqp3是一种促进水和甘油等物质跨细胞膜选择性转运的整合膜蛋白,具有强大的运载潜能,应用极其广泛。
4、aqp3的核心单元为跨膜肽链组成的促渗通道,本申请中将aqp3蛋白核心跨膜区氨基酸序列104-121(ytlaqtlgaflgagivfg)与异亮氨酸i、缬氨酸v、苯丙氨酸f、谷氨酰胺q、天冬氨酸d和甘氨酸g等常见跨膜氨基酸序列组合,筛选构成一种新的高穿膜定位的水通道蛋白单体,该蛋白单体的肽段并命名为transaqp,该transaqp的氨基酸残基序列为ytl aqyvgi fqd ffg ivf g。
5、本申请中的多肽transaqp可以采用fmoc固相合成法合成,采用交联度2%的聚苯乙烯-二乙烯苯树脂材料(rink-amide-mbha, 75-150μm),固相合成完成之后,tfa(英文名称:trifluoroacetic acid;中文名称:三氟乙酸)切割。
6、本申请提供的多肽transaqp能够自主整合到细胞膜的脂质双层中,促进水和甘油分子跨细胞膜易位维持细胞液体平衡稳态,以响应渗透梯度减少在降温过程中细胞内外的溶质浓度差。另外,水和甘油分子跨细胞膜后还能够抑制细胞内外冰晶生成,进而减少细胞膜和细胞器在深低温冻存、复苏过程中的冰晶损伤,同时也可减少干细胞复苏后的凋亡比率,增加细胞贴壁率,从而显著减少了二甲基亚砜在冻存液中的应用,提高了干细胞深低温冷冻、复苏后的活率。
7、第二方面,本申请还提供一种编码上述多肽的核苷酸,该核苷酸包括如下任意一种:
8、(a)编码具有所述transaqp序列的所述多肽的核苷酸;
9、(b)与(a)所述核苷酸互补的核苷酸。
10、第三方面,本申请提供一种应用,即多肽用于促进跨细胞膜选择性转运物质,其中,转运的物质包括但不限于水、甘油与尿素。
11、第四方面,本申请提供另一种应用,即多肽在制备干细胞冻存液中的应用。
12、经研究发现,多肽transaqp具有良好的膜插入性,可作为干细胞冷冻剂的添加物。添加有多肽transaqp的干细胞冷冻剂加入细胞悬液后,能够显著提高细胞渗透性,减少深低温冷冻复苏过程中的膜损伤、细胞膜破坏凋亡,增加复苏后细胞贴壁率、提高复苏后细胞的增殖率。
13、对深低温冷冻复苏过程中细胞的影响与干细胞冷冻剂中多肽transaqp的添加剂量呈现一定的剂量效应关系。在本申请中,多肽的浓度为5-1000μ mol/l,较为优选的,多肽的浓度为30-500μ mol/l,该多肽浓度包括但不限于30 μmol/l,100 μmol/l,200 μmol/l,300 μmol/l和500 μmol/l。
14、本申请中的干细胞冻存液在使用时包括但不限于应用于慢速冷冻法和玻璃化冷冻法冻存的细胞。
15、本申请中的干细胞包括但不限于脂肪间充质干细胞、人脐带间充质干细胞(uc-mscs)、骨髓间充质干细胞、脐血内皮祖细胞和羊膜上皮干细胞中的任意一种。
16、本发明具有以下有益效果:
17、本发明提供了一种增加渗透性的多肽、核苷酸及应用,该多肽的氨基酸残基序列为ytl aqy vgi fqd ffg ivf g。该多肽能够自主整合到细胞膜的脂质双层中,促进水和甘油分子跨细胞膜易位维持细胞液体平衡稳态,以响应渗透梯度减少在降温过程中细胞内外的溶质浓度差。另外,水和甘油分子跨细胞膜后还能够抑制细胞内外冰晶生成,进而减少细胞膜和细胞器在深低温冻存、复苏过程中的冰晶损伤,同时也可减少干细胞复苏后的凋亡比率,增加细胞贴壁率,从而显著减少了二甲基亚砜在冻存液中的应用,提高了干细胞深低温冷冻、复苏后的活率。
1.一种增加渗透性的多肽,其特征在于,所述多肽的氨基酸残基序列如下:
2.编码权利要求1所述多肽的核苷酸,其特征在于,包括如下任意一种:
3.权利要求1所述的多肽用于促进跨细胞膜选择性转运物质。
4.根据权利要求3所述的应用,其特征在于,转运的物质包括水、甘油和尿素。
5.权利要求1所述的多肽在制备干细胞冻存液中的应用。
6.根据权利要求5所述的应用,其特征在于,所述干细胞冻存液应用于慢速冷冻法和玻璃化冷冻法冻存的细胞。
7.根据权利要求5所述的应用,其特征在于,所述干细胞包括脂肪间充质干细胞、人脐带间充质干细胞、骨髓间充质干细胞、脐血内皮祖细胞和羊膜上皮干细胞中的任意一种。
8.根据权利要求5所述的应用,其特征在于,所述多肽的浓度为5-1000μ mol/l。
9.根据权利要求5所述的应用,其特征在于,所述多肽在所述干细胞冻存液中用于减少细胞凋亡、提高细胞贴壁率和/或提高细胞增殖活性。