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干细胞与生长有关的因子之间的联系。

干细胞与生长有关的因子之间的联系。

发布时间:2019-05-09

      一般情况下, 动物细胞的培养要求较复杂, 为了获得更好的细胞培养效果, 往往需要对生物反应器中的各种理化条件进行合理的监控, 使其达到zui佳的培养环境。

氧含量

      氧含量是干细胞培养微环境的重要组成部分, 能够影响干细胞自我更新、干性维持及其分化的能力。一般情况下, 分离得到的间充质干细胞的数量很少, 需要在体外进行扩大培养, 但是长时间在大气高氧量条件下培养会由于氧压力而不利于细胞的生长。为了获得zui优的培养条件来满足细胞移植所需的MSCs数量, Dos Santos等采用2%低氧水平对 hMSC进行培养, 并研究了其对MSCs的增殖动力学和新陈代谢的影响。结果表明, 相比于常氧条件下, 2% O2更有助于MSCs的生长和扩增。后来, 又有研究报道, mESC来源的神经干细胞也是在2%~5% O2下增殖速度较快, 且其多能性不受影响。

       另外, 在小鼠中, 氧含量对ES细胞分化有很大影响。在低氧水平下培养能自发地诱导ESCs的分化, 即使是在LIF存在的情况下也能通过STAT3信号通路的负调控作用来抑制ESCs的自我更新能力, 低氧有助于小鼠ESCs向心肌细胞的分化和造血细胞的分化。

而生物反应器一般采用夹套进行温度控制, 夹套系统内充满循环水, 使用蒸汽混合器和电加热器进行加热, 注入冷却水进行降温。反应器温度由温度电极进行检测, 夹套的加热和冷却由控制程序自动控制。使用蒸汽混合器能提高反应器温度上升的速度, 电加热器加热平稳, 有利于反应器温度控制的灵敏性和稳定性。


水流剪切力

水流剪切力能影响细胞的培养特征, 在一定程度上影响干细胞在体外的生长。由于水流运动, 水流剪切力仅发生在细胞表面, 进而引起细胞生理损伤、影响细胞生理功能, 特别是对细胞数目和细胞生存力具有较大影响。在搅动式生物反应器中, 搅动能使能量从搅动叶轮传到培养基中, 引起培养基的强烈运动, 导致悬浮生物反应器中局部微粒产生剪切作用, 包括细胞团块表面、细胞与生物反应器之间、或单个细胞表面, 进而导致细胞死亡。对于不同的干细胞类型, 剪切力的zui佳值是不同的(如 0.21 Pa对乳腺上皮干细胞是zui优的, 0.61 Pa对小鼠 ESCs是zui优的), 因此, 要根据不同的细胞类型来确定剪切力。虽然剪切力对细胞培养有不利影响, 但是它却能刺激细胞分化为特定的细胞类型, 如分化为上皮细胞或成骨细胞。


与生长有关的因子

生长因子和细胞因子对干细胞的生长有重要的调控作用, 生长因子能够提供干细胞自我更新、增殖、分化的信号。LIF能有效地促进和维持小鼠 ES细胞的生长, mESC能在无饲养层和添加LIF的培养基中持续扩增。而LIF却不能维持人ES细胞的未分化状态。但在添加白介素6及其受体混合物 (IL6R-IL6)以及添加bFGF的培养基中悬浮培养未分化的hESC和iPSC, IL6R-IL6却有助于悬浮培养中未分化hESC和iPSC的自我更新和扩增。

另外, ROCK激酶抑制剂或拮抗剂对细胞的存活有刺激作用。有研究表明, ROCK激酶抑制剂 Y27632能够促进体外培养的兔来源的胚胎干细胞生长, 并能促进人胚胎干细胞向心肌细胞的分化和人脐带来源的造血细胞的衍生和存活。