什么是MSC細(xì)胞？

MSC即間充質(zhì)干細(xì)胞，是一種具有自我更新和多向分化潛能的成體干細(xì)胞。它來(lái)源于發(fā)育早期的中胚層，存在于多種組織中，如骨髓、脂肪、臍帶、胎盤(pán)等。

MSC具有以下顯著特點(diǎn)：

1. 自我更新能力：MSC能夠在體外培養(yǎng)條件下不斷增殖，同時(shí)保持其干細(xì)胞特性，可持續(xù)分裂并產(chǎn)生與自身相同的子代細(xì)胞。

2. 多向分化潛能：它可以在特定的誘導(dǎo)條件下分化為多種細(xì)胞類(lèi)型。例如，在合適的細(xì)胞因子和培養(yǎng)環(huán)境下，MSC能夠分化為成骨細(xì)胞，參與骨組織的修復(fù)和再生，形成具有分泌鈣鹽等功能的成熟骨細(xì)胞；能分化為軟骨細(xì)胞，構(gòu)建軟骨組織，分泌軟骨特異性的細(xì)胞外基質(zhì)成分如膠原蛋白Ⅱ等；還能分化為脂肪細(xì)胞，儲(chǔ)存和代謝脂肪，細(xì)胞內(nèi)會(huì)逐漸積累脂滴并形成具有成熟脂肪細(xì)胞形態(tài)和功能的細(xì)胞。

3. 免疫調(diào)節(jié)特性：MSC可以調(diào)節(jié)免疫細(xì)胞的功能，例如它能夠抑制T細(xì)胞的過(guò)度活化，調(diào)節(jié)B細(xì)胞的增殖和抗體分泌，還能影響樹(shù)突狀細(xì)胞的成熟等。這種免疫調(diào)節(jié)作用對(duì)于治療免疫相關(guān)疾病具有重要意義。

4. 旁分泌作用：MSC能夠分泌多種生物活性因子，如生長(zhǎng)因子、細(xì)胞因子等。這些因子可以促進(jìn)細(xì)胞的存活、增殖和組織修復(fù)，還可以調(diào)節(jié)局部微環(huán)境，對(duì)周?chē)��?xì)胞產(chǎn)生積極影響。

MSC細(xì)胞的應(yīng)用方向有哪些？

1. 再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域

組織修復(fù)與再生：由于MSC具有多向分化潛能，可用于多種組織的修復(fù)和再生。例如，在骨損傷修復(fù)中，將培養(yǎng)擴(kuò)增后的MSC植入骨缺損部位，MSC在合適的微環(huán)境下可分化為成骨細(xì)胞，促進(jìn)新骨的形成，加速骨愈合過(guò)程。在軟骨損傷治療中，MSC可分化為軟骨細(xì)胞，修復(fù)受損的軟骨組織，改善關(guān)節(jié)功能。對(duì)于心肌梗死等心血管疾病，MSC有潛力分化為心肌細(xì)胞或通過(guò)旁分泌作用促進(jìn)血管新生，改善心臟功能。

皮膚再生：MSC可以促進(jìn)皮膚細(xì)胞的增殖和遷移，有助于傷口的愈合。它還可能參與皮膚附屬器官如毛囊的再生，對(duì)于燒傷、慢性潰瘍等皮膚損傷的治療具有潛在應(yīng)用價(jià)值。

2. 疾病治療

自身免疫性疾病：MSC的免疫調(diào)節(jié)特性使其在自身免疫性疾病治療中有廣闊前景。如在類(lèi)風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎中，MSC可以調(diào)節(jié)免疫細(xì)胞的活性，減輕炎癥反應(yīng)，緩解關(guān)節(jié)疼痛和腫脹等癥狀。在系統(tǒng)性紅斑狼瘡中，MSC可能通過(guò)抑制自身免疫反應(yīng)，減少器官損傷，改善患者的病情。

神經(jīng)系統(tǒng)疾病：對(duì)于帕金森病、阿爾茨海默病等神經(jīng)系統(tǒng)退行性疾病，MSC移植有望通過(guò)分泌神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子、促進(jìn)神經(jīng)細(xì)胞再生或調(diào)節(jié)神經(jīng)炎癥等機(jī)制，改善神經(jīng)功能。在腦卒中等急性神經(jīng)系統(tǒng)損傷中，MSC也可能通過(guò)促進(jìn)血管新生、減少神經(jīng)細(xì)胞死亡等途徑促進(jìn)神經(jīng)功能的恢復(fù)。

3. 藥物研發(fā)與篩選

在藥物研發(fā)過(guò)程中，利用培養(yǎng)的MSC可以進(jìn)行藥物毒性測(cè)試。通過(guò)觀察藥物對(duì)MSC的細(xì)胞活力、增殖、分化等方面的影響，評(píng)估藥物的潛在毒性，為藥物的安全性評(píng)價(jià)提供依據(jù)。

還可以利用MSC作為細(xì)胞模型來(lái)篩選具有促進(jìn)干細(xì)胞增殖、分化或具有特定治療作用的藥物。例如，篩選能夠促進(jìn)MSC向特定細(xì)胞類(lèi)型分化的藥物，為相關(guān)疾病的治療提供新的藥物選擇。

4. 基因治療

MSC可以作為基因治療的載體。通過(guò)基因工程技術(shù)將治療性基因?qū)�入MSC中，使其在體內(nèi)持續(xù)表達(dá)相應(yīng)的蛋白產(chǎn)物。例如，將編碼某些生長(zhǎng)因子或抗炎癥因子的基因?qū)�入MSC，然后將這些經(jīng)過(guò)基因修飾的MSC移植到患者體內(nèi)，使其在局部持續(xù)分泌治療性蛋白，發(fā)揮治療作用。這種方法可以提高基因治療的靶向性和安全性，降低免疫排斥反應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)。

MSC細(xì)胞培養(yǎng)涉及到的細(xì)胞因子有哪些？

1. 堿性成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子（bFGF）：

作用：它對(duì)間充質(zhì)干細(xì)胞有很強(qiáng)的促增殖作用。能夠刺激細(xì)胞的有絲分裂和細(xì)胞存活，促進(jìn)MSC的生長(zhǎng)和繁殖。例如，在培養(yǎng)過(guò)程中，bFGF可以維持MSC的未分化狀態(tài)，使其保持干性，以便在需要時(shí)能夠進(jìn)行分化。

來(lái)源：它可以通過(guò)基因工程技術(shù)在細(xì)菌、酵母等表達(dá)系統(tǒng)中生產(chǎn)。

2. 表皮生長(zhǎng)因子（EGF）：

作用：對(duì)MSC的增殖也有重要作用。它能促進(jìn)細(xì)胞的生長(zhǎng)，調(diào)節(jié)細(xì)胞的新陳代謝。在MSC培養(yǎng)中，EGF有助于維持細(xì)胞的良好狀態(tài)和活性，促進(jìn)細(xì)胞的分裂和數(shù)量增加。

來(lái)源：可以從動(dòng)物組織中提取，也可以通過(guò)重組技術(shù)生產(chǎn)。

3. 血小板衍生生長(zhǎng)因子（PDGF）：

作用：在MSC培養(yǎng)中，PDGF可以刺激細(xì)胞的遷移和增殖。它對(duì)于組織修復(fù)過(guò)程中MSC向損傷部位的遷移和聚集有重要作用，能夠吸引MSC到達(dá)需要修復(fù)的區(qū)域并促進(jìn)其增殖以進(jìn)行修復(fù)工作。

來(lái)源：可通過(guò)生物技術(shù)手段制備。

4. 轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β（TGF-β）：

作用：對(duì)MSC的分化有重要調(diào)節(jié)作用。它可以調(diào)控MSC向成骨細(xì)胞、軟骨細(xì)胞等不同細(xì)胞類(lèi)型的分化方向。例如，在適當(dāng)條件下，TGF-β可以促進(jìn)MSC向軟骨細(xì)胞分化，這對(duì)于軟骨組織的修復(fù)和再生具有重要意義。

來(lái)源：一般通過(guò)細(xì)胞培養(yǎng)或基因工程等方法獲得。

5. 胰島素樣生長(zhǎng)因子（IGF）：

作用：能促進(jìn)MSC的生長(zhǎng)和存活，增強(qiáng)細(xì)胞的代謝活性。在培養(yǎng)過(guò)程中，IGF可以與其他生長(zhǎng)因子協(xié)同作用，提高M(jìn)SC的增殖效率和質(zhì)量。

來(lái)源：可以利用重組DNA技術(shù)生產(chǎn)。

MSC 細(xì)胞培養(yǎng)中，如何選擇合適的細(xì)胞因子？

根據(jù)研究目的的不同，大致可以分為兩種，滿足MSC的增殖需求或分化方向。

1. 如果主要目的是大量擴(kuò)增 MSC，那么像堿性成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子（bFGF）和表皮生長(zhǎng)因子（EGF）等對(duì)促進(jìn)細(xì)胞增殖有顯著作用的細(xì)胞因子可能是較好的選擇。例如，bFGF 能夠刺激細(xì)胞的有絲分裂和細(xì)胞存活，在培養(yǎng)過(guò)程中可以顯著增加 MSC 的數(shù)量。而 EGF 能促進(jìn)細(xì)胞的生長(zhǎng)，調(diào)節(jié)細(xì)胞的新陳代謝，與 bFGF 協(xié)同作用可更有效地促進(jìn) MSC 的增殖。

實(shí)際案例中，在一些基礎(chǔ)研究和臨床前的 MSC 擴(kuò)增實(shí)驗(yàn)中，常添加 bFGF 和 EGF 來(lái)獲得足夠數(shù)量的 MSC 用于后續(xù)實(shí)驗(yàn)或治療。

2. 若目標(biāo)是誘導(dǎo) MSC 向特定細(xì)胞類(lèi)型分化，就需要根據(jù)期望的分化方向選擇合適的細(xì)胞因子。比如，當(dāng)希望 MSC 向成骨細(xì)胞分化時(shí)，骨形態(tài)發(fā)生蛋白（BMP）家族中的一些成員如 BMP-2、BMP-7 等是常用的選擇，它們可以促進(jìn) MSC 向成骨細(xì)胞分化，誘導(dǎo)相關(guān)基因的表達(dá)，促進(jìn)鈣鹽沉積等成骨細(xì)胞的典型特征出現(xiàn)。

當(dāng)要促使 MSC 向軟骨細(xì)胞分化時(shí)，轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β（TGF-β）家族的細(xì)胞因子尤其是 TGF-β1、TGF-β3 等起著關(guān)鍵作用，它們能誘導(dǎo) MSC 合成軟骨特異性的細(xì)胞外基質(zhì)成分如膠原蛋白Ⅱ等，促進(jìn)軟骨細(xì)胞表型的形成。

本篇小課堂會(huì)詳述在MSC的大量擴(kuò)增中，如何選擇合適的細(xì)胞因子。

如何選擇合適的細(xì)胞因子來(lái)滿足 MSC 的增殖需求？

一、了解促進(jìn) MSC 增殖的關(guān)鍵細(xì)胞因子及其作用機(jī)制

堿性成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子（bFGF）：bFGF 是一種對(duì) MSC 增殖有重要促進(jìn)作用的細(xì)胞因子。它通過(guò)與 MSC 表面的受體結(jié)合，激活細(xì)胞內(nèi)的信號(hào)傳導(dǎo)通路，如絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）通路等。這些信號(hào)通路的激活會(huì)促使細(xì)胞進(jìn)入細(xì)胞周期，促進(jìn)細(xì)胞的有絲分裂和增殖。例如，bFGF 可以刺激 MSC 從 G0/G1 期進(jìn)入 S 期，增加 DNA 的合成和細(xì)胞分裂，從而提高 MSC 的數(shù)量。

在培養(yǎng)過(guò)程中，bFGF 還能維持 MSC 的未分化狀態(tài)，使其在增殖的同時(shí)保持干細(xì)胞的特性，為后續(xù)的應(yīng)用提供更多的可能性。

表皮生長(zhǎng)因子（EGF）：EGF 同樣在 MSC 增殖中發(fā)揮關(guān)鍵作用。它與 MSC 表面的表皮生長(zhǎng)因子受體（EGFR）結(jié)合后，激活下游信號(hào)通路，如磷脂酰肌醇 3-激酶（PI3K）/蛋白激酶 B（Akt）通路等。這些信號(hào)通路的激活可以促進(jìn)細(xì)胞的生長(zhǎng)、存活和增殖。例如，EGF 可以促進(jìn) MSC 中蛋白質(zhì)的合成，增強(qiáng)細(xì)胞的代謝活性，進(jìn)而推動(dòng)細(xì)胞的增殖。

EGF 與 bFGF 協(xié)同作用時(shí)，效果更為顯著。它們可以共同調(diào)節(jié) MSC 的增殖相關(guān)基因的表達(dá)，進(jìn)一步提高 MSC 的增殖速率。

血小板衍生生長(zhǎng)因子（PDGF）：PDGF 對(duì) MSC 的增殖也有積極影響。它有多種亞型，如 PDGF-AA、PDGF-BB 等。PDGF 與 MSC 表面的相應(yīng)受體結(jié)合后，能夠激活細(xì)胞內(nèi)的信號(hào)傳導(dǎo)，促進(jìn)細(xì)胞的遷移和增殖。在組織修復(fù)過(guò)程中，PDGF 可以吸引 MSC 向損傷部位遷移，并在局部刺激 MSC 的增殖，有助于組織的再生和修復(fù)。例如，在皮膚創(chuàng)傷修復(fù)中，PDGF 可以促進(jìn) MSC 向創(chuàng)傷部位聚集并增殖，加速傷口的愈合。

二、考慮細(xì)胞來(lái)源及特性對(duì)細(xì)胞因子選擇的影響

1. 不同組織來(lái)源的 MSC

骨髓來(lái)源的 MSC：對(duì)于骨髓來(lái)源的 MSC，bFGF 和 PDGF 可能相對(duì)更為重要。因?yàn)楣撬栉�環(huán)境相對(duì)復(fù)雜，MSC 在其中的生存和增殖需要多種信號(hào)的調(diào)節(jié)。bFGF 可以維持骨髓 MSC 的干性和增殖能力，而 PDGF 有助于 MSC 在骨髓中的遷移和局部增殖，以應(yīng)對(duì)骨髓中的生理和病理變化。例如，在某些骨髓疾病或損傷的修復(fù)過(guò)程中，通過(guò)添加合適的 bFGF 和 PDGF 可以促進(jìn)骨髓 MSC 的增殖，從而有助于骨髓組織的再生。

脂肪來(lái)源的 MSC：脂肪來(lái)源的 MSC 對(duì)細(xì)胞因子的反應(yīng)可能與骨髓來(lái)源的有所不同。EGF 和 bFGF 對(duì)脂肪來(lái)源的 MSC 的增殖作用可能更為明顯。脂肪組織相對(duì)富含血管和生長(zhǎng)因子，MSC 在這種環(huán)境中的增殖可能更依賴于與細(xì)胞生長(zhǎng)和代謝相關(guān)的細(xì)胞因子。例如，在體外培養(yǎng)脂肪來(lái)源的 MSC 時(shí)，適當(dāng)增加 EGF 和 bFGF 的濃度，可能會(huì)顯著提高 MSC 的增殖速率，并且有助于維持其細(xì)胞活性。

臍帶來(lái)源的 MSC：臍帶來(lái)源的 MSC 具有較強(qiáng)的增殖能力，其對(duì)細(xì)胞因子的需求可能相對(duì)較低。然而，bFGF 和 EGF 等細(xì)胞因子仍然可以進(jìn)一步促進(jìn)其增殖。在培養(yǎng)臍帶 MSC 時(shí)，較低濃度的 bFGF 和 EGF 可能就足以維持其快速增殖。此外，臍帶 MSC 的免疫原性較低，這些細(xì)胞因子在維持其免疫調(diào)節(jié)特性的同時(shí)促進(jìn)增殖，對(duì)于其在臨床應(yīng)用中的優(yōu)勢(shì)發(fā)揮具有重要意義。

2. MSC 的個(gè)體差異

即使是同一來(lái)源的 MSC，不同個(gè)體之間也存在差異。有些 MSC 可能天然具有較高的增殖活性，對(duì)細(xì)胞因子的需求相對(duì)較低。而對(duì)于增殖能力較弱的 MSC，可能需要更優(yōu)化的細(xì)胞因子組合來(lái)刺激其增殖。例如，在臨床應(yīng)用中，從不同患者獲取的自體 MSC 可能具有不同的增殖特性。對(duì)于增殖能力較弱的患者來(lái)源的 MSC，可以通過(guò)調(diào)整 bFGF、EGF 和 PDGF 等細(xì)胞因子的比例和濃度，來(lái)尋找最適合該患者 MSC 增殖的條件，以獲得足夠數(shù)量的細(xì)胞用于治療。

三、結(jié)合培養(yǎng)條件選擇細(xì)胞因子

1. 基礎(chǔ)培養(yǎng)基的影響

不同的基礎(chǔ)培養(yǎng)基成分會(huì)影響細(xì)胞因子對(duì) MSC 增殖的作用效果。例如，某些基礎(chǔ)培養(yǎng)基中可能已經(jīng)含有一些低濃度的生長(zhǎng)因子類(lèi)似物或營(yíng)養(yǎng)成分，這會(huì)與添加的細(xì)胞因子相互作用。如果基礎(chǔ)培養(yǎng)基中含有類(lèi)似 bFGF 活性的成分，在添加外源性 bFGF 時(shí)就需要謹(jǐn)慎調(diào)整濃度，以避免過(guò)度刺激 MSC 導(dǎo)致異常分化或其他不良影響。

常見(jiàn)的基礎(chǔ)培養(yǎng)基如 DMEM（Dulbecco's Modified Eagle Medium）和 α-MEM（α-Minimum Essential Medium）等，它們的成分差異會(huì)影響細(xì)胞因子的選擇和使用。在使用 DMEM 培養(yǎng) MSC 時(shí)，可能需要根據(jù)其營(yíng)養(yǎng)成分特點(diǎn)，適當(dāng)調(diào)整 EGF 和 PDGF 等細(xì)胞因子的添加量，以達(dá)到最佳的增殖效果。而在 α-MEM 中培養(yǎng) MSC 時(shí)，可能需要關(guān)注 bFGF 與其他細(xì)胞因子的協(xié)同作用，以促進(jìn) MSC 的穩(wěn)定增殖。

2. 培養(yǎng)環(huán)境因素的影響

培養(yǎng)環(huán)境中的氧氣濃度、溫度、pH 值等因素也會(huì)與細(xì)胞因子共同影響 MSC 的增殖。例如，在低氧環(huán)境下，MSC的代謝和對(duì)細(xì)胞因子的反應(yīng)會(huì)發(fā)生改變。一些研究表明，在低氧條件下，MSC 對(duì) bFGF 和 PDGF 的敏感性增加，適當(dāng)降低氧氣濃度并添加這些細(xì)胞因子可能更有利于 MSC 的增殖。

溫度和 pH 值的變化也可能影響細(xì)胞因子與 MSC 表面受體的結(jié)合以及后續(xù)的信號(hào)傳導(dǎo)過(guò)程。一般來(lái)說(shuō)，MSC 培養(yǎng)在 37℃、5% CO₂的培養(yǎng)箱中，pH 值維持在 7.2 - 7.4 較為合適。如果培養(yǎng)環(huán)境的這些參數(shù)發(fā)生偏差，可能需要調(diào)整細(xì)胞因子的使用策略來(lái)適應(yīng)變化，例如在 pH 值略高或略低的情況下，可能需要適當(dāng)調(diào)整 EGF 的濃度，以保證 MSC 的正常增殖。

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3. 細(xì)胞因子/改良型細(xì)胞因子

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1. 培養(yǎng)基

增強(qiáng)型人間充質(zhì)干細(xì)胞培養(yǎng)基/AC-1001009

產(chǎn)品特點(diǎn)：
1、高效增殖能力，明顯降低單位細(xì)胞生產(chǎn)成本；
2、傳代穩(wěn)定性高，最高可傳20代細(xì)胞依然保持良好的形態(tài)和分化能力；
3、無(wú)動(dòng)物源，成分確定，可以明顯減少批間差異，確保每一批次產(chǎn)品的高效能和 穩(wěn)定性；
4、符合細(xì)胞藥物研發(fā)標(biāo)準(zhǔn)，可以進(jìn)行藥物研發(fā)申報(bào)；

人臍帶間充質(zhì)干細(xì)胞無(wú)血清培養(yǎng)基(無(wú)酚紅)/AC-1001043PRF

產(chǎn)品特點(diǎn)
1、專為臍帶間充質(zhì)干細(xì)胞分離與擴(kuò)增優(yōu)化，傳代穩(wěn)定性高，最高可達(dá)20代；
2、全程無(wú)血清生產(chǎn)，極大降低批次間差異；
3、可用于原代分離，且培養(yǎng)過(guò)程無(wú)需包被培養(yǎng)板；
4、無(wú)外源動(dòng)物成分，大大降低各類(lèi)病毒、霉菌和支原體等的污染風(fēng)險(xiǎn)；
5、低熱源，內(nèi)毒素水平＜0.12EU/mL

人脂肪干細(xì)胞無(wú)血清培養(yǎng)基(無(wú)酚紅)/AC-1001042PRF

產(chǎn)品特點(diǎn)
1、專為脂肪間充質(zhì)干細(xì)胞分離與擴(kuò)增優(yōu)化，傳代穩(wěn)定性高，最高可達(dá)20代；
2、全程無(wú)血清生產(chǎn)，極大降低批次間差異；
3、可用于原代分離，且培養(yǎng)過(guò)程無(wú)需包被培養(yǎng)板；
4、無(wú)外源動(dòng)物成分，降低各類(lèi)病毒、霉菌和支原體等的污染風(fēng)險(xiǎn)；
5、低熱源，內(nèi)毒素水平＜0.12EU/mL

2. 定向分化試劑盒
人間充質(zhì)干細(xì)胞成骨分化試劑盒/AC-1001027

產(chǎn)品特點(diǎn)
1、誘導(dǎo)分化程序簡(jiǎn)單便捷；
2、誘導(dǎo)成骨細(xì)胞效率高；

人間充質(zhì)干細(xì)胞成軟骨分化試劑盒/AC-1001028

產(chǎn)品特點(diǎn)
1、誘導(dǎo)分化程序簡(jiǎn)單便捷；
2、誘導(dǎo)成軟骨細(xì)胞效率高；

人間充質(zhì)干細(xì)胞成脂分化試劑盒/AC-1001029

產(chǎn)品特點(diǎn)
1、誘導(dǎo)分化程序簡(jiǎn)單便捷；
2、誘導(dǎo)成脂細(xì)胞效率高；