干細(xì)胞是一類具有自我更新和多向分化能力的細(xì)胞群體，在細(xì)胞替代治療和組織再生方面具有廣闊的應(yīng)用前景。間充質(zhì)干細(xì)胞（MSCs）由于來(lái)源廣泛、具有多向分化能力以及免疫調(diào)節(jié)作用，成為目前研究以及應(yīng)用最廣泛的干細(xì)胞之一，在骨骼疾病、心血管疾病、神經(jīng)退行性疾病、新冠肺炎等的臨床研究中療效顯著。MSCs 的臨床應(yīng)用對(duì)細(xì)胞數(shù)量和質(zhì)量提出挑戰(zhàn)，亟需解決 MSCs 的體外擴(kuò)增和干性維持問(wèn)題。微載體培養(yǎng)技術(shù)結(jié)合貼壁培養(yǎng)和懸浮培養(yǎng)的特點(diǎn)，提供了很高的比表面積，細(xì)胞在微載體上生長(zhǎng)增殖，是細(xì)胞大規(guī)模培養(yǎng)的有效手段。

近日，中國(guó)科學(xué)院過(guò)程工程研究所生化工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室周煒清副研究員、馬光輝院士研究了葡甘聚糖（KGM）微載體的硬度對(duì)間充質(zhì)干細(xì)胞（MSCs）增殖的影響。該工作發(fā)表在Chinese Journal of Polymer Science組織的“Biomedical Polymers”專輯。

文章概要

本文以葡甘聚糖（KGM）為材料，采用乳化交聯(lián)技術(shù)制備微載體，并通過(guò)調(diào)控 KGM 的濃度來(lái)調(diào)控微載體的硬度，制備得到了硬度范圍為 0.2-10 MPa 的微載體（圖1a、1b）。通過(guò)考察微載體的硬度對(duì) MSCs 增殖和分化能力的影響，得到最適合 MSCs 增殖和維持干性的硬度為 2.51±0.65 MPa（圖 1c）。分析機(jī)理顯示，微載體的硬度通過(guò)影響 MSCs 的鋪展速率，來(lái)調(diào)控 MSCs 的增殖和分化能力，并且當(dāng) MSCs 的鋪展速率最快時(shí)，具有最優(yōu)的增殖和分化能力（圖 2）。此外，與商品化的微載體 Cytodex-1 比較，最優(yōu)硬度的 KGM 微載體能夠提高 MSCs 的增殖 1.7 倍，提高 MSCs 的分化能力 3.2 倍。經(jīng)過(guò)一代的培養(yǎng)，MSCs 可以增殖 27 倍（圖 3）。

圖1 KGM 微載體的性質(zhì)表征及硬度對(duì) MSCs 增殖和分化能力的影響。

圖2 KGM 微載體的硬度對(duì) MSCs 鋪展的影響。

圖3 KGM 微載體與商品化微載體 Cytodex-1 的比較。

中國(guó)科學(xué)院過(guò)程工程所生化工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室博士研究生燕星燃是該論文的第一作者，周煒清副研究員和馬光輝院士為通訊作者。該工作由中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)（XDA16020405）、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2020YFA0112603）、國(guó)家自然科學(xué)基金（21902160、21821005）資助。

http://www.cjps.org/thesisDetails#10.1007/s10118-022-2800-7&lang=en。