干细胞是一类具有自我更新和多向分化能力的细胞群体，在细胞替代治疗和组织再生方面具有广阔的应用前景。间充质干细胞（MSCs）由于来源广泛、具有多向分化能力以及免疫调节作用，成为目前研究以及应用最广泛的干细胞之一，在骨骼疾病、心血管疾病、神经退行性疾病、新冠肺炎等的临床研究中疗效显著。MSCs 的临床应用对细胞数量和质量提出挑战，亟需解决 MSCs 的体外扩增和干性维持问题。微载体培养技术结合贴壁培养和悬浮培养的特点，提供了很高的比表面积，细胞在微载体上生长增殖，是细胞大规模培养的有效手段。
 

近日，中国科学院过程工程研究所生化工程国家重点实验室周炜清副研究员、马光辉院士研究了葡甘聚糖（KGM）微载体的硬度对间充质干细胞（MSCs）增殖的影响。该工作发表在Chinese Journal of Polymer Science组织的“Biomedical Polymers”专辑。

文章概要

本文以葡甘聚糖（KGM）为材料，采用乳化交联技术制备微载体，并通过调控 KGM 的浓度来调控微载体的硬度，制备得到了硬度范围为 0.2-10 MPa 的微载体（图1a、1b）。通过考察微载体的硬度对 MSCs 增殖和分化能力的影响，得到最适合 MSCs 增殖和维持干性的硬度为 2.51±0.65 MPa（图 1c）。分析机理显示，微载体的硬度通过影响 MSCs 的铺展速率，来调控 MSCs 的增殖和分化能力，并且当 MSCs 的铺展速率最快时，具有最优的增殖和分化能力（图 2）。此外，与商品化的微载体 Cytodex-1 比较，最优硬度的 KGM 微载体能够提高 MSCs 的增殖 1.7 倍，提高 MSCs 的分化能力 3.2 倍。经过一代的培养，MSCs 可以增殖 27 倍（图 3）。

图1 KGM 微载体的性质表征及硬度对 MSCs 增殖和分化能力的影响。

图2 KGM 微载体的硬度对 MSCs 铺展的影响。

图3 KGM 微载体与商品化微载体 Cytodex-1 的比较。
 

中国科学院过程工程所生化工程国家重点实验室博士研究生燕星燃是该论文的第一作者，周炜清副研究员和马光辉院士为通讯作者。该工作由中国科学院战略性先导科技专项（XDA16020405）、国家重点研发计划（2020YFA0112603）、国家自然科学基金（21902160、21821005）资助。
 

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

关于森辉

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