通常干細胞獲取比較困難，數量也極其有限。為了獲取足夠數量的干細胞，必須進(jìn)行體外擴增。但隨著(zhù)擴增代數的增加，干細胞的生物學(xué)功能會(huì )逐漸減弱，干細胞可用代次受限，導致干細胞資源稀缺和成本高昂。

隨著(zhù)人類(lèi)在生命科學(xué)領(lǐng)域探索的不斷深入，干細胞研究和應用已經(jīng)成為科學(xué)界和全球生物醫藥行業(yè)關(guān)注的熱點(diǎn)之一。盡管具有廣闊前景，但干細胞研究和應用仍面臨許多亟待解決的難題，干細胞高質(zhì)量體外培養就是其中之一。

南開(kāi)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院楊軍教授課題組，經(jīng)過(guò)20余年的持續研究，開(kāi)發(fā)出一套可以模擬體內微環(huán)境的干細胞仿生賦能系統，有效解決了目前干細胞體外培養效率低、費用高、安全性差、代際功能減損等問(wèn)題，助力干細胞研究更好地走向應用。

干細胞培養難題：不夠用、不好用、不敢用、用不起

干細胞，是人體發(fā)育過(guò)程中以及成體后體內存在的一類(lèi)細胞，具有自我復制、多向分化等特點(diǎn)，常用于生長(cháng)發(fā)育、疾病發(fā)生、藥物篩選等科學(xué)研究。

除此之外，干細胞還可以用于疾病治療，例如胚胎干細胞分化的眼角膜給患者帶來(lái)了光明;臍帶造血干細胞可用于治療遺傳性或獲得性造血系統疾病;間充質(zhì)干細胞可對自身免疫病患者進(jìn)行免疫調節等。

然而，通常干細胞獲取比較困難，數量也極其有限。為了獲取足夠數量的干細胞，必須進(jìn)行體外擴增。但隨著(zhù)擴增代數的增加，干細胞的生物學(xué)功能會(huì )逐漸減弱，干細胞可用代次受限，導致干細胞資源稀缺、成本高昂，難以滿(mǎn)足龐大的市場(chǎng)需求，極大限制了干細胞產(chǎn)業(yè)發(fā)展。因此急需一套解決干細胞數量嚴重短缺的方案。

楊軍向記者介紹，目前的干細胞培養系統存在四大痛點(diǎn)：增殖能力不足，細胞產(chǎn)量低;功能丟失，治療效果差;干細胞純度低，安全風(fēng)險大;細胞資源稀缺，生產(chǎn)成本高。簡(jiǎn)而言之，現有的培養系統極易造成培養的干細胞不夠用、不好用、不敢用和用不起的問(wèn)題。

模擬體內微環(huán)境，補齊干細胞.后一根“支柱”

“這是由于一般的干細胞擴增使用的培養表面不能很好地模擬體內微環(huán)境導致的?！眻F隊負責人、南開(kāi)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院博士生陳國強介紹，在多細胞生物中，沒(méi)有一個(gè)細胞是孤立狀態(tài)，細胞間的相互作用尤為重要。如果把干細胞培養環(huán)境比作“房子”，細胞間相互作用就是一根重要的“支柱”，沒(méi)有這根“支柱”，“房子”就會(huì )搖搖欲墜。

研究團隊首先篩選出多種細胞間相互作用蛋白，分析其基因以及蛋白序列，隨后利用基因工程技術(shù)構建融合蛋白基因，通過(guò)生物合成技術(shù)穩定批量地制備人工基質(zhì)蛋白產(chǎn)品，.后利用納米涂層技術(shù)在傳統材料表面形成人工基質(zhì)蛋白涂層實(shí)現表面功能改性。

團隊制備的這一干細胞賦能系統，其基質(zhì)成分明確穩定，量產(chǎn)純度大于95%，且為人源蛋白，能夠更好地調控人源干細胞，更為安全。同時(shí)，該系統能大規模構建細胞間相互作用的核心蛋白，模擬體內微環(huán)境，從而使細胞功能得以維持。

此外，通過(guò)模擬調控干細胞生長(cháng)的微環(huán)境，新系統還縮短了干細胞增殖周期，使可用的干細胞數量大大增加，擴大了干細胞的生產(chǎn)規模，降低了干細胞的生產(chǎn)成本且減少了患者等待的時(shí)間。

“我們的培養技術(shù)補齊了干細胞培養的.后一根‘支柱’，仿生干細胞微環(huán)境，在體外構建了干細胞生存之家，而且還是一個(gè)溫暖舒適的‘陽(yáng)光房’，達到高效增殖、安全使用、功能提升和成本降低四大效果?！标悋鴱娬f(shuō)。

干細胞擴增技術(shù)成熟后，研究團隊又開(kāi)啟了針對干細胞不同用途賦能系統的開(kāi)發(fā)。干細胞的行為受到其所處的微環(huán)境影響，要想讓干細胞發(fā)揮指定的功能，需通過(guò)微環(huán)境對其進(jìn)行精準調控。

為實(shí)現這一目的，團隊不斷優(yōu)化，先后開(kāi)發(fā)出心肌修復、血管再生、免疫調節以及關(guān)節修復等4種干細胞賦能系統。在相應疾病模型小鼠試驗中，相較于傳統基質(zhì)表面培養的干細胞，新系統培養的干細胞具有更加顯著(zhù)的治療效果。

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