干細胞是一類具有自我更新和多向分化能力的細胞群體，在細胞替代治療和組織再生方面具有廣闊的應用前景。間充質干細胞（MSCs）由于來源廣泛、具有多向分化能力以及免疫調節作用，成為目前研究以及應用最廣泛的干細胞之一，在骨骼疾病、心血管疾病、神經退行性疾病、新冠肺炎等的臨床研究中療效顯著。MSCs 的臨床應用對細胞數量和質量提出挑戰，亟需解決 MSCs 的體外擴增和干性維持問題。微載體培養技術結合貼壁培養和懸浮培養的特點，提供了很高的比表面積，細胞在微載體上生長增殖，是細胞大規模培養的有效手段。

近日，中國科學院過程工程研究所生化工程國家重點實驗室周煒清副研究員、馬光輝院士研究了葡甘聚糖（KGM）微載體的硬度對間充質干細胞（MSCs）增殖的影響。該工作發表在Chinese Journal of Polymer Science組織的“Biomedical Polymers”專輯。

文章概要

本文以葡甘聚糖（KGM）為材料，采用乳化交聯技術制備微載體，并通過調控 KGM 的濃度來調控微載體的硬度，制備得到了硬度范圍為 0.2-10 MPa 的微載體（圖1a、1b）。通過考察微載體的硬度對 MSCs 增殖和分化能力的影響，得到最適合 MSCs 增殖和維持干性的硬度為 2.51±0.65 MPa（圖 1c）。分析機理顯示，微載體的硬度通過影響 MSCs 的鋪展速率，來調控 MSCs 的增殖和分化能力，并且當 MSCs 的鋪展速率最快時，具有最優的增殖和分化能力（圖 2）。此外，與商品化的微載體 Cytodex-1 比較，最優硬度的 KGM 微載體能夠提高 MSCs 的增殖 1.7 倍，提高 MSCs 的分化能力 3.2 倍。經過一代的培養，MSCs 可以增殖 27 倍（圖 3）。

圖1 KGM 微載體的性質表征及硬度對 MSCs 增殖和分化能力的影響。

圖2 KGM 微載體的硬度對 MSCs 鋪展的影響。

圖3 KGM 微載體與商品化微載體 Cytodex-1 的比較。

中國科學院過程工程所生化工程國家重點實驗室博士研究生燕星燃是該論文的第一作者，周煒清副研究員和馬光輝院士為通訊作者。該工作由中國科學院戰略性先導科技專項（XDA16020405）、國家重點研發計劃（2020YFA0112603）、國家自然科學基金（21902160、21821005）資助。

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