一种基于混合水凝胶/微球的共培养系统，用于维持造血干细胞

《ACS Applied Polymer Materials》：A Hybrid Hydrogel/Microsphere-Based Coculture System for Hematopoietic Stem Cell Maintenance

脐带血造血干细胞/前体细胞体外扩增受限于细胞数量不足和干细胞特性丧失。本研究开发微球动态共培养系统，将单核细胞或CD34+细胞包埋于钙藻酸盐/明胶凝胶微球中，表面固定成骨诱导的MC3T3-E1细胞形成三维共培养环境。比较静态单/共培养、旋转式培养及摇瓶培养发现，旋转动态共培养系统显著提升扩增倍数（单核细胞6.56±0.32倍，CD34+11.87±0.74倍），降低凋亡率（14.67%±2.87%），提高集落形成能力（445±24个，CD34+达546±39个），并增强Angpt1和Opn分泌。该系统为造血干细胞高效扩增提供了新平台。

　　

从脐带血中提取的造血干细胞/祖细胞的体外扩增受到细胞数量不足和干细胞特性丧失的限制。为了解决这个问题，本研究开发了一种基于微球的动态共培养系统。在该系统中，单核细胞或CD34⁺细胞被封装在钙藻酸盐/明胶水凝胶微球内，而具有成骨能力的MC3T3-E1细胞则固定在聚乳酸/纳米羟基磷灰石微球表面，从而形成一个三维共培养环境。研究人员对四种培养方式进行了系统比较：静态单培养、静态共培养、旋转细胞培养系统以及旋转瓶培养。结果表明，基于旋转技术的动态共培养系统表现更为优异，单核细胞的扩增倍数达到了6.56 ± 0.32倍，CD45⁺CD34⁺和CD34⁺CD38^–亚群的扩增倍数分别达到了7.85倍和7.53倍。该系统的细胞凋亡率最低（14.67% ± 2.87%），菌落形成能力最强（445 ± 24个菌落）。在CD34⁺细胞培养中，旋转培养组的扩增倍数进一步提高至11.87 ± 0.74倍，CD34⁺CD38^–细胞的数量增加了15.72倍，形成了546个菌落。此外，ANGPT1和Opn的分泌水平也显著上调。这些发现表明，基于微球的动态共培养系统为高效体外扩增造血干细胞/祖细胞提供了一个稳健且可扩展的平台，在造血组织工程领域具有巨大应用潜力。