隨著人們對健康的重視和對先進醫(yī)療技術(shù)的需求增加，干細胞療法的市場需求逐漸增大。我國干細胞產(chǎn)業(yè)雖然起步晚，但發(fā)展較快，干細胞產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)研究位于世界前列。例如，我國在該領(lǐng)域申請的干細胞專利（族）數(shù)量位居全球第二位�，F(xiàn)有的干細胞獲批上市產(chǎn)品主要以間充質(zhì)干細胞為主，應(yīng)用領(lǐng)域覆蓋膝關(guān)節(jié)軟骨缺損、骨修復(fù)、急性心肌梗死等。近年來，國內(nèi)外的許多初創(chuàng)公司涌現(xiàn)，專門從事干細胞技術(shù)的研發(fā)和商業(yè)化推廣。國內(nèi)的干細胞行業(yè)也在不斷壯大，已經(jīng)成為全球干細胞行業(yè)的重要參與者之一。

干細胞培養(yǎng)是干細胞治療研發(fā)中的關(guān)鍵關(guān)節(jié)，它是一種在體外模擬體內(nèi)環(huán)境，使干細胞存活、增殖和保持干性的技術(shù)。它通常在特定的無菌培養(yǎng)體系中進行。首先選擇合適的培養(yǎng)基，包含維持干細胞特性所需的營養(yǎng)物質(zhì)和生長因子等。然后將干細胞接種到適宜的培養(yǎng)容器中，如培養(yǎng)皿或培養(yǎng)瓶。在合適的溫度、濕度和氣體環(huán)境下，干細胞吸收營養(yǎng)并進行分裂和生長。通過不斷監(jiān)測和調(diào)整培養(yǎng)條件，促使干細胞穩(wěn)定增殖。

而在細胞培養(yǎng)中，細胞因子發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。它們?nèi)缤�神奇的魔法催化劑，積極參與到干細胞治療的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。于細胞擴增之際，細胞因子宛如活力源泉，推動著干細胞數(shù)量呈指數(shù)級增長，從寥寥無幾的初始狀態(tài)迅速繁衍為龐大的細胞群體，為后續(xù)治療儲備充足的 “有生力量”。而在細胞分化引導(dǎo)的關(guān)鍵階段，細胞因子又化身為精準(zhǔn)的導(dǎo)航儀。它們通過釋放特定的信號，巧妙地誘導(dǎo)干細胞沿著既定的軌跡，定向分化為所需的目標(biāo)細胞類型。

干細胞培養(yǎng)的細胞因子作用

一、維持干細胞的干性

1. 抑制分化信號：

某些細胞因子如白血病抑制因子（LIF）能夠激活干細胞內(nèi)的信號通路，抑制干細胞的自然分化傾向。例如 LIF 可以激活 JAK-STAT3 信號通路，該通路的持續(xù)激活會促使干細胞維持在未分化狀態(tài)，阻止其向特定細胞類型分化。這對于保持干細胞的多能性和自我更新能力至關(guān)重要。

實驗研究發(fā)現(xiàn)，在胚胎干細胞的培養(yǎng)中，若缺乏 LIF，胚胎干細胞會迅速開始分化，失去其典型的干細胞形態(tài)和特性。

2. 調(diào)節(jié)干性相關(guān)基因表達：

細胞因子可以直接調(diào)控干細胞中一系列與干性維持相關(guān)的基因的表達水平。例如，成纖維細胞生長因子（FGF）信號可以上調(diào) Nanog、Oct4 和 Sox2 等關(guān)鍵干性基因的表達。這些基因編碼的蛋白質(zhì)是維持干細胞多能性的核心轉(zhuǎn)錄因子，它們相互作用形成復(fù)雜的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，確保干細胞的干性特征得以維持。

研究表明，通過添加外源性 FGF 到干細胞培養(yǎng)基中，可以顯著增強這些干性基因的表達，從而提高干細胞的干性維持效率。

二、促進干細胞增殖

1. 激活增殖信號通路：

細胞因子能夠激活干細胞內(nèi)的多種增殖相關(guān)信號通路。例如，血小板衍生生長因子（PDGF）可以結(jié)合到干細胞表面的受體上，激活 PI3K-Akt 和 MAPK/ERK 等信號通路。這些通路的激活會促進細胞周期相關(guān)蛋白的表達和活性增加，推動干細胞從靜止期進入細胞周期的活躍增殖階段。

臨床前研究和細胞治療的實踐中發(fā)現(xiàn)，在培養(yǎng)間充質(zhì)干細胞等干細胞類型時，添加適當(dāng)濃度的 PDGF 可以顯著提高細胞的增殖速度，在較短時間內(nèi)獲得大量的干細胞用于后續(xù)的應(yīng)用。

2. 調(diào)節(jié)細胞代謝：

細胞因子還可以調(diào)節(jié)干細胞的代謝過程，為細胞增殖提供必要的物質(zhì)和能量基礎(chǔ)。例如，胰島素樣生長因子（IGF）可以增強干細胞對葡萄糖和氨基酸等營養(yǎng)物質(zhì)的攝取和利用能力，促進細胞內(nèi)蛋白質(zhì)合成和 ATP 生成等代謝過程，從而支持干細胞的快速增殖。

實驗研究顯示，在干細胞培養(yǎng)基中添加 IGF 可以觀察到細胞的代謝活性增強，表現(xiàn)為葡萄糖攝取率增加、線粒體活性提高等，同時細胞的增殖速度也明顯加快。

三、誘導(dǎo)干細胞定向分化

1. 啟動特定分化程序：

不同的細胞因子可以誘導(dǎo)干細胞向特定的細胞類型分化。例如，骨形態(tài)發(fā)生蛋白（BMP）家族的細胞因子在誘導(dǎo)間充質(zhì)干細胞向成骨細胞分化過程中起著關(guān)鍵作用。BMP 與干細胞表面的受體結(jié)合后，激活下游的 Smad 信號通路，啟動成骨細胞分化相關(guān)基因的表達，如 Runx2、Osterix 等基因的轉(zhuǎn)錄激活，促使干細胞開始向成骨細胞方向轉(zhuǎn)變。

在神經(jīng)干細胞的分化中，神經(jīng)營養(yǎng)因子如腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子（BDNF）和神經(jīng)生長因子（NGF）等可以誘導(dǎo)神經(jīng)干細胞向神經(jīng)元或神經(jīng)膠質(zhì)細胞分化。這些細胞因子通過激活特定的信號通路，調(diào)節(jié)神經(jīng)干細胞內(nèi)的基因表達模式，使其逐漸獲得神經(jīng)元或神經(jīng)膠質(zhì)細胞的特征。

2. 調(diào)控分化的方向和程度：

細胞因子的組合和濃度可以精細地調(diào)控干細胞分化的方向和程度。例如，在誘導(dǎo)間充質(zhì)干細胞向軟骨細胞分化的過程中，不同濃度的轉(zhuǎn)化生長因子 -β（TGF-β）和特定的生長因子組合可以調(diào)節(jié)軟骨細胞分化的進程和最終形成的軟骨組織的質(zhì)量。較低濃度的 TGF-β 可能促進早期軟骨細胞標(biāo)志物的表達，而較高濃度則可能促進軟骨細胞的成熟和基質(zhì)合成。

通過調(diào)整細胞因子的配方，可以在體外培養(yǎng)系統(tǒng)中模擬體內(nèi)不同組織的微環(huán)境，引導(dǎo)干細胞定向分化為所需的細胞類型，為組織工程和再生醫(yī)學(xué)提供合適的細胞來源。

逐典生物干細胞培養(yǎng)相關(guān)細胞因子推薦

上海逐典在擁有GMP級質(zhì)量管理體系平臺的基礎(chǔ)上，結(jié)合干細胞治療藥物生產(chǎn)規(guī)范，提供多種細胞因子，助力干細胞治療藥物的研究。例如，基于豐富的細胞因子開發(fā)經(jīng)驗，對野生型IL-15進行改造,優(yōu)化后的高活性IL-15Pro對比野生型 IL-15，受體親和力提高 100 倍以上。相關(guān)數(shù)據(jù)如下所示：

非還原和還原的SDS-PAGE顯示蛋白分子量約15KDa (左)，未見雜蛋白活性數(shù)據(jù)

SEC-HPLC顯示高純度，無聚體產(chǎn)生 (右)

SPR結(jié)果顯示，IL-15 Pro 對IL-15受體親和力提高100倍

人源CD122 (IL-15R-beta)與IL-15 Pro的Kd為0.51nM

IL-15 Pro 對NK細胞 (NK92) 的增殖能力能夠提高20倍

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