揭开造血干细胞体外大量扩增的秘密

  小编个人微信号：15121021817 欢迎添加

（报纸投稿可以直接联系我哟~）

点击上方蓝色小字，关注干就有未来

文│陈霖

编辑│陈圆圆  

审校│汤红明 步步先生

陈霖 博士

“干细胞者说”微信公众号签约作者，笔名木木先生。美国波士顿大学博士，哈佛大学博士后，美国细胞学会会员（ASCB），美国血液学会会员（ASH)，蛋白质学会会员（The Protein Society)，国际科研学会会员（SIGMAXI)，拥有十年以上生命科学领域研发工作经验。熟悉干细胞研发工艺、免疫细胞的临床研究及溶瘤病毒产品的开发流程。曾受到中国网，央广网，腾讯网等多家媒体采访。

众所周知，在我们的整个生命周期中，长期存活的造血干细胞（Hematopoietic stem cell ，HSC）能够分化为所有类型的血细胞：白细胞、红细胞和血小板。干细胞的两大特点之一就是它们能够“自我更新”形成更多的子代干细胞，也正是基于干细胞的这一特点，仅仅很少数量的造血干细胞就能产生人体一生当中所需的所有血细胞。

在治疗免疫缺陷病和白血病的过程中，移植后的HSC将承担起重建血液系统的重任。然而到目前为止，研究人员一直都无法在实验室中培养出足够数量的HSC。

在近期的世界顶级期刊Nature 一篇论文中，来自东京大学和斯坦福大学的研究团队发明了一种新的无血清培养体系，成功在实验室中稳定地培养出HSC。研究人员在一个月内，最高可将小鼠HSC扩增到其原始数量的899倍，然后将其回输到另一组小鼠体内，成功增殖并分化成各种血液成分且没有出现异常排斥，证实体外扩增的细胞与体内细胞没有明显排斥。

图片来自Nature (2019)，doi:10.1038/s41586-019-1244-x

其培养体系的核心成份是：高浓度的促血小板生成素（TPO），低浓度的干细胞生长因子（SCF），同时采用低浓度的纤维粘连蛋白对培养皿进行包被。与过去一些培养液成本高昂不同，这个培养体系中使用聚乙烯醇替代血清，不但降低了成本，还可以减少血清中杂质污染，实现GMP生产质量控制。

这个新的HSC培养体系与传统的相比有何不同，现结合文献报道简要总结如下：

1. TPO和SCF的浓度选择

100ng/ml促血小板生成素（TPO）和10ng/ml干细胞生长因子（SCF）的培养条件是最适合HSC生长。在这种条件下，HSC连续培养到18周，可以得到的干细胞与正常外周血30%的嵌合度，而且该体系只适合HSC增殖，不适合造血祖细胞增殖。

2.全量换液

由于HSC是悬浮培养，培养基换液通常采用半量换液方式。采用纤维粘连蛋白包被培养器皿进行贴壁培养后，就可以采用全量换液方式。在这种培养体系中，HSC增殖与悬浮培养时相似，而且可以维持活性时间更长。在这种条件下，HSC连续培养到16周，可以得到的干细胞与正常外周血近100%的嵌合度。

 3.合理使用地塞米松

HSC在增殖过程中，会产生大量细胞因子，如IL6会刺激造血祖细胞的增殖，对HSC造成污染，而且会在回输体内后造成免疫炎症反应，形成细胞因子风暴。在这个培养体系中，采用加入地塞米松的方式，来抑制细胞因子的分泌。

4. 血清替代物聚乙烯醇

在临床级干细胞的制备过程中，血清是被视为杂质的，因为会给人体带来炎症反应，同时也不符合GMP生产要求。但是，血清作为氨基酸的重要来源，又是细胞培养必需成分，培养体系必不可少，因此需要找到替代物。聚乙烯醇是非常好的血清替代物，经常在胚胎干细胞培养中使用。

在这个培养体系中，聚乙烯醇可以作为血清替代物来使用。人源HSC的培养体系中加入聚乙烯醇，可以使细胞维持稳定的活性，但是在增殖上要比鼠源HSC弱很多。比起昂贵的血清，作为一种廉价且成分单一的血清替代物，聚乙烯醇值得去深入研究，且这种培养体系有望实现规模化生产临床级HSC。

回顾总结

研究结果显示，从小鼠骨髓中获得原始的50个HSC，体外增殖28天，可以得到长期保持活性的HSC。原始样本中的HSC数量增加了236倍到899倍，达到了前所未有的水平。当他们把新生长的细胞移植到没有接受过清髓预处理的小鼠体内时，这些动物的血液和免疫细胞都是从移植的HSC和自身的HSC中发展而来，这表明移植的干细胞已经成功并发挥了功能。如果这套培养体系可以成功地优化培养人源HSC，它可能为临床应用提供丰富的种子细胞，为再生医学和基础研究做出巨大的贡献。

（本文来源于《医学参考报》干细胞与再生医学频道2019-03期第6版文章，ID: yxckbsc2019030602。图片来源于网络，如有侵权，请联系删除。）

《医学参考报》干细胞与再生医学频道

由同济大学附属东方医院承办

感谢大家的支持！

扫码关注

征稿链接

往期相关推送