隨著人們對健康的重視和對先進醫(yī)療技術的需求增加，干細胞療法的市場需求逐漸增大。我國干細胞產業(yè)雖然起步晚，但發(fā)展較快，干細胞產業(yè)基礎研究位于世界前列。例如，我國在該領域申請的干細胞專利（族）數(shù)量位居全球第二位。現(xiàn)有的干細胞獲批上市產品主要以間充質干細胞為主，應用領域覆蓋膝關節(jié)軟骨缺損、骨修復、急性心肌梗死等。近年來，國內外的許多初創(chuàng)公司涌現(xiàn)，專門從事干細胞技術的研發(fā)和商業(yè)化推廣。國內的干細胞行業(yè)也在不斷壯大，已經(jīng)成為全球干細胞行業(yè)的重要參與者之一。

干細胞培養(yǎng)是干細胞治療研發(fā)中的關鍵關節(jié)，它是一種在體外模擬體內環(huán)境，使干細胞存活、增殖和保持干性的技術。它通常在特定的無菌培養(yǎng)體系中進行。首先選擇合適的培養(yǎng)基，包含維持干細胞特性所需的營養(yǎng)物質和生長因子等。然后將干細胞接種到適宜的培養(yǎng)容器中，如培養(yǎng)皿或培養(yǎng)瓶。在合適的溫度、濕度和氣體環(huán)境下，干細胞吸收營養(yǎng)并進行分裂和生長。通過不斷監(jiān)測和調整培養(yǎng)條件，促使干細胞穩(wěn)定增殖。

而在細胞培養(yǎng)中，細胞因子發(fā)揮著至關重要的作用。它們如同神奇的魔法催化劑，積極參與到干細胞治療的關鍵環(huán)節(jié)。于細胞擴增之際，細胞因子宛如活力源泉，推動著干細胞數(shù)量呈指數(shù)級增長，從寥寥無幾的初始狀態(tài)迅速繁衍為龐大的細胞群體，為后續(xù)治療儲備充足的 “有生力量”。而在細胞分化引導的關鍵階段，細胞因子又化身為精準的導航儀。它們通過釋放特定的信號，巧妙地誘導干細胞沿著既定的軌跡，定向分化為所需的目標細胞類型。

干細胞培養(yǎng)的細胞因子作用

一、維持干細胞的干性

1. 抑制分化信號：

某些細胞因子如白血病抑制因子（LIF）能夠激活干細胞內的信號通路，抑制干細胞的自然分化傾向。例如 LIF 可以激活 JAK-STAT3 信號通路，該通路的持續(xù)激活會促使干細胞維持在未分化狀態(tài)，阻止其向特定細胞類型分化。這對于保持干細胞的多能性和自我更新能力至關重要。

實驗研究發(fā)現(xiàn)，在胚胎干細胞的培養(yǎng)中，若缺乏 LIF，胚胎干細胞會迅速開始分化，失去其典型的干細胞形態(tài)和特性。

2. 調節(jié)干性相關基因表達：

細胞因子可以直接調控干細胞中一系列與干性維持相關的基因的表達水平。例如，成纖維細胞生長因子（FGF）信號可以上調 Nanog、Oct4 和 Sox2 等關鍵干性基因的表達。這些基因編碼的蛋白質是維持干細胞多能性的核心轉錄因子，它們相互作用形成復雜的調控網(wǎng)絡，確保干細胞的干性特征得以維持。

研究表明，通過添加外源性 FGF 到干細胞培養(yǎng)基中，可以顯著增強這些干性基因的表達，從而提高干細胞的干性維持效率。

二、促進干細胞增殖

1. 激活增殖信號通路：

細胞因子能夠激活干細胞內的多種增殖相關信號通路。例如，血小板衍生生長因子（PDGF）可以結合到干細胞表面的受體上，激活 PI3K-Akt 和 MAPK/ERK 等信號通路。這些通路的激活會促進細胞周期相關蛋白的表達和活性增加，推動干細胞從靜止期進入細胞周期的活躍增殖階段。

臨床前研究和細胞治療的實踐中發(fā)現(xiàn)，在培養(yǎng)間充質干細胞等干細胞類型時，添加適當濃度的 PDGF 可以顯著提高細胞的增殖速度，在較短時間內獲得大量的干細胞用于后續(xù)的應用。

2. 調節(jié)細胞代謝：

細胞因子還可以調節(jié)干細胞的代謝過程，為細胞增殖提供必要的物質和能量基礎。例如，胰島素樣生長因子（IGF）可以增強干細胞對葡萄糖和氨基酸等營養(yǎng)物質的攝取和利用能力，促進細胞內蛋白質合成和 ATP 生成等代謝過程，從而支持干細胞的快速增殖。

實驗研究顯示，在干細胞培養(yǎng)基中添加 IGF 可以觀察到細胞的代謝活性增強，表現(xiàn)為葡萄糖攝取率增加、線粒體活性提高等，同時細胞的增殖速度也明顯加快。

三、誘導干細胞定向分化

1. 啟動特定分化程序：

不同的細胞因子可以誘導干細胞向特定的細胞類型分化。例如，骨形態(tài)發(fā)生蛋白（BMP）家族的細胞因子在誘導間充質干細胞向成骨細胞分化過程中起著關鍵作用。BMP 與干細胞表面的受體結合后，激活下游的 Smad 信號通路，啟動成骨細胞分化相關基因的表達，如 Runx2、Osterix 等基因的轉錄激活，促使干細胞開始向成骨細胞方向轉變。

在神經(jīng)干細胞的分化中，神經(jīng)營養(yǎng)因子如腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子（BDNF）和神經(jīng)生長因子（NGF）等可以誘導神經(jīng)干細胞向神經(jīng)元或神經(jīng)膠質細胞分化。這些細胞因子通過激活特定的信號通路，調節(jié)神經(jīng)干細胞內的基因表達模式，使其逐漸獲得神經(jīng)元或神經(jīng)膠質細胞的特征。

2. 調控分化的方向和程度：

細胞因子的組合和濃度可以精細地調控干細胞分化的方向和程度。例如，在誘導間充質干細胞向軟骨細胞分化的過程中，不同濃度的轉化生長因子 -β（TGF-β）和特定的生長因子組合可以調節(jié)軟骨細胞分化的進程和最終形成的軟骨組織的質量。較低濃度的 TGF-β 可能促進早期軟骨細胞標志物的表達，而較高濃度則可能促進軟骨細胞的成熟和基質合成。

通過調整細胞因子的配方，可以在體外培養(yǎng)系統(tǒng)中模擬體內不同組織的微環(huán)境，引導干細胞定向分化為所需的細胞類型，為組織工程和再生醫(yī)學提供合適的細胞來源。

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非還原和還原的SDS-PAGE顯示蛋白分子量約15KDa (左)，未見雜蛋白活性數(shù)據(jù)

SEC-HPLC顯示高純度，無聚體產生 (右)

SPR結果顯示，IL-15 Pro 對IL-15受體親和力提高100倍

人源CD122 (IL-15R-beta)與IL-15 Pro的Kd為0.51nM

IL-15 Pro 對NK細胞 (NK92) 的增殖能力能夠提高20倍

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