浅谈P53通路和细胞抵抗氧化应激研究

氧气在地表环境中的积累完全重塑了地球的化学性质，并极大影响了随后的进化轨迹，早在远古时期就存在上百种解毒、氧化还原调节基因，使氧化还原生物学与细胞内稳态的结合成为可能，随后在氧传感和内在调节途径中的适应促进了复杂生命的进化和多样化。

基因卫士-P53 /

细胞抵抗氧化应激

在细胞中氧气调控通路之一P53得名于1973年，目前在人体内发现的P53同源异构蛋白有近20种，作为转录因子其转录激活功能维持了基因组的稳定性，在对抗氧化应激和防止DNA损伤上功不可没，也是目前研究得最为广泛、深入的抑癌基因，被称为“基因卫士”。

干细胞作为人体中一种未分化的细胞，具有无限的开发潜能，在培养中减少非生理氧对其的刺激影响研究已经迫在眉睫。文章《Atmospheric Oxygen Inhibits Growth and Differentiation of Marrow-Derived Mouse Mesenchymal Stem Cells via a p53-Dependent Mechanism: Implications for Long-Term Culture Expansion》中提到了暴露于大气中的氧气会快速诱导原代小鼠MSCs中p53、TOP2A和BCL2相关蛋白的表达和线粒体活性氧的产生，从而导致氧化应激、细胞活力降低和抑制细胞增殖。

作为对照研究中实验人员敲除了P53基因，如下图1所示，可以看到在大气氧环境下的活性氧水平和细胞生长状态得到了大幅度改善，所有的指标在大气氧浓度和低氧浓度下都不再显著，这代表着P53转录组在细胞抵抗氧化应激等方面有着举足轻重的位置，也反映出如果没有敲除P53基因，在大气氧浓度下培养的普通细胞面临着严峻的氧化应激和线粒体损伤等一系列问题。

图1：来自 P53 缺失小鼠的间充质干细胞 (MSC) 在暴露于 21% 氧气时未能表现出活性氧 (ROS) 产生增加和氧化应激。

解决方案 /

全面模拟内环境

P53在正常细胞中浓度很低，有研究表明一但细胞收到氧化应激损伤或者DNA损伤，P53的遗传网络震荡时间是0.55小时左右，也就是在半小时左右后，P53就会对此做出一系列反应和调节，之后的浓度会迅速上升，比如细胞的生长和代谢在培养的后期会恶化产生一系列的问题，但是相对应的例如调控凋亡、代谢、氧化应激的转录组早在这之前就已经开始变化。

在细胞发生变化之后进行停止培养或者研究中止已经来不及了，而细胞不可能永远停留在前期指数期，中后期的研究培养环境早已在暗地中悄悄改变，在培养中改善并延缓内环境的恶化，减少大气氧给细胞带来的冲击，全程的低氧环境还原生物内环境已经迫在眉睫。全新推出的IPAN低氧工作站，能全面模拟细胞的自然体内环境：

• 采用专业的双向温度控制技术，内腔加热与制冷的双重组件协同控制，实现内腔温度达到“生物内环境”的稳定状态；

• 配备专业的旋风旋转闸彻底清除外界空气干扰，避免内腔环境扰动，使细胞稳定处于生理氧环境下，减少EPHOSS带来的影响；

• 采用新型材料的电动可调遮光屏，解决低氧工作站操作阶段透明可视、培养阶段完全避光的需求，接近体内所处的无光环境。

  
  

IPAN低氧工作站，为细胞研究提供全面的原生态环境模拟，能有效提升实验的准确性，防止各种氧波动对细胞的影响。