AbMole科研锦囊：Forskolin—干细胞与类器官培养的高效调节剂
Forskolin是一种从毛喉鞘蕊花（Coleus forskohlii）中提取出的二萜类天然产物，同时也是真核细胞腺苷酸环化酶（AC）激活剂，能提高cAMP水平。Forskolin（毛喉素，AbMole，M2191）在细胞信号传导、代谢调控以及干细胞和类器官研究等多个领域应用广泛。AbMole为全球科研客户提供高纯度、高生物活性的抑制剂、细胞因子、人源单抗、天然产物、荧光染料、多肽、靶点蛋白、化合物库、抗生素等科研试剂，全球大量文献专利引用。
一、作用机制
使细胞内 cAMP 水平升高是 Forskolin 发挥生物学效应的关键基础，高浓度的 cAMP 作为一种重要的第二信使，能够激活蛋白激酶 A（Protein Kinase A，PKA），从而引发一系列细胞内信号传导事件，并参与细胞分化、增殖、代谢调节、炎症反应等多个生理过程。
图1. cAMP-PKA signal network
二、研究应用
1. Forskolin在干细胞和类器官研究中的应用
在干细胞和类器官研究领域，Forskolin（佛司可林，AbMole，M2191） 展现出独特的调控作用，为深入理解干细胞的命运决定和类器官的发育提供了新的研究思路和工具。在胚胎干细胞（ESCs）的培养中，Forskolin 能够通过激活 cAMP 信号通路，影响干细胞的自我更新和分化过程。研究表明，在小鼠胚胎干细胞的培养体系中添加 Forskolin（10μM），能够上调多能性相关基因如Oct4、Sox2和Nanog的表达，从而维持胚胎干细胞的自我更新[1]。然而，在特定的诱导条件下，Forskolin又可以促进胚胎干细胞的分化。在培养基中加入Forskolin，能够显著提高胚胎干细胞向神经前体细胞分化的效率，增加神经前体细胞标志物如Pax6和Nestin 的表达。这表明 Forskolin 在胚胎干细胞研究中具有双向调控作用，其具体作用取决于细胞所处的微环境和实验条件[2]。
在诱导多潜能干细胞（iPSCs）的研究中，Forskolin（Coleonol，AbMole，M2191）同样具有重要的价值。Forskolin可以通过调节 cAMP 信号通路，提高体细胞重编程为 iPSCs 的效率[3]。这可能是因为 Forskolin激活的 cAMP 信号通路可以调节细胞内的表观遗传状态，使体细胞更容易被重编程为多能干细胞。Forskolin 对类器官的生长和分化也具有调节作用。在肠道类器官的培养中，Forskolin可以促进肠道干细胞的增殖和分化，使类器官形成更加完整的隐窝-绒毛结构，肠道上皮细胞标志物如E -钙粘蛋白和细胞角蛋白18的表达也显著增加。在肝脏类器官的研究中，Forskolin可以调节肝脏类器官中肝细胞的功能成熟，促进肝脏特异性基因如白蛋白和细胞色素 P450 家族基因的表达[4]。2014年，AbMole的两款抑制剂分别被西班牙国家心血管研究中心和美国哥伦比亚大学用于动物体内实验，相关科研成果发表于顶刊 Nature 和 Nature Medicine。
2. Forskolin在肿瘤研究中的应用
Forskolin（毛喉素，AbMole，M2191）对肿瘤细胞的增殖、凋亡、迁移等关键生物学过程产生多方面的影响。在骨髓瘤细胞U266、H929、INA-6、RPMI 8226和OPM-2 中，Forskoli表现出抑制细胞增殖的作用：当用 1-100μM 的Forskolin处理这些细胞72小时后，细胞呈现出剂量依赖性死亡[5]。在 CD77⁺ Daudi淋巴瘤细胞中，Forskolin 能够与其他物质共同作用，通过触发钙离子、cAMP和神经酰胺的信号通路，诱导细胞凋亡 ，导致肿瘤细胞死亡[6]。
3. Forskolin在代谢研究中的应用
Forskolin（佛司可林，AbMole，M2191）也常用于糖代谢、脂肪代谢的研究。在糖原合成方面，Forskolin 通过提高 cAMP 水平，激活PKA，PKA可以磷酸化糖原合成酶激酶 3（GSK3），使其活性降低。在动物实验中，给予Forskolin处理的Insulin抵抗小鼠，其血糖水平显著降低，Insulin敏感性明显提高，同时肝脏和肌肉组织中IRS-1的酪氨酸磷酸化水平以及 Akt 的活性均显著增加。这些研究结果表明，Forskolin在糖代谢研究中具有重要的潜在价值，为深入理解糖代谢调控机制以及相关代谢疾病的研究提供了新的思路和方法[7]。
三、范例详解
Cancer Lett. 2024 Oct 02;605:217284
上述文章的核心是探究胰腺导管腺癌（PDAC）对Gemcitabine耐受的发展过程，以及该过程中的动态表观遗传景观，并重点研究了超级增强子及其调节作用。研究人员观察到超级增强子的激活状态具有很大的可塑性，这些顺式元件中有相当一部分在耐受细胞中失活。此外，科研人员确定NDRG1 超级增强子（NDRG1-SE） 是Gemcitabine耐受细胞的关键调节因子。NDRG1-SE失活诱导 WNT/β-catenin 信号转导激活，从而赋予PDAC细胞对Gemcitabine的耐受。 在具体实验中，研究者使用了AbMole的多款产品，包括Gastrin-I （M9320， Abmole），重组HGF蛋白（M10352， Abmole），Forskolin （M2191， Abmole）， Y27632 （M1817，Abmole）， A83-01 （M5037， Abmole）， Dexamethasone （M2176， Abmole）， Prostaglandin E2 （M5929， Abmole）， Nicotinamide （M4896， Abmole）用于培养PDO类器官。
图2. Alterations in Chromatin States in Chemo-Resistant
Pancreatic Cancer Cells[8]
参考文献及鸣谢
[1] F. Varzideh, J. Gambardella, U. Kansakar, et al., Molecular Mechanisms Underlying Pluripotency and Self-Renewal of Embryonic Stem Cells, International journal of molecular sciences 24(9) (2023).
[2] A. Shahbazi, M. Safa, F. Alikarami, et al., Rapid Induction of Neural Differentiation in Human Umbilical Cord Matrix Mesenchymal Stem Cells by cAMP-elevating Agents, International journal of molecular and cellular medicine 5(3) (2016) 167-177.
[3] G. Scesa, R. Adami, D. Bottai, iPSC Preparation and Epigenetic Memory: Does the Tissue Origin Matter?, Cells 10(6) (2021).
[4] C. Loerch, L. P. Szepanowski, J. Reiss, et al., Forskolin induces FXR expression and enhances maturation of iPSC-derived hepatocyte-like cells, Frontiers in cell and developmental biology 12 (2024) 1383928.
[5] V. Follin-Arbelet, K. Misund, E. H. Naderi, et al., The natural compound forskolin synergizes with dexamethasone to induce cell death in myeloma cells via BIM, Scientific reports 5 (2015) 13001.
[6] Samir Taga, Karine Carlier, Zohair Mishal, et al., Intracellular Signaling Events in CD77-Mediated Apoptosis of Burkitt's Lymphoma Cells, Blood 90(7) (1997) 2757-2767.
[7] J. Y. Chen, S. Y. Peng, Y. H. Cheng, et al., Effect of Forskolin on Body Weight, Glucose Metabolism and Adipocyte Size of Diet-Induced Obesity in Mice, Animals : an open access journal from MDPI 11(3) (2021).
[8] Dianhui Wei, Lili Yuan, Xiaoli Xu, et al., Exploring epigenetic dynamics unveils a super-enhancer-mediated NDRG1-β-catenin axis in modulating gemcitabine resistance in pancreatic cancer, Cancer letters 605 (2024) 217284.
