化学限定无外源培养基高效建立人扩展多能干细胞系：从废弃囊胚中获取临床级细胞资源

本研究针对传统人扩展多能干细胞(hEPS)培养依赖动物源成分导致的效率低、安全性差等问题，北京大学人民医院生殖医学中心团队开发了化学限定无外源(XF-free)培养体系。通过优化培养基成分（含ChIR、Y27632等小分子）和层粘连蛋白521基质，首次实现从废弃囊胚中高效（46%）衍生hEPS细胞系。该细胞表达OCT4/SOX2等多能性标志物及NKD1等EPS特异性标记，维持正常二倍体核型，兼具胚胎/胚外分化潜能。研究通过转录组分析揭示XF-hEPS中FGF家族基因激活的增殖-抗凋亡网络是其高效建系的关键。该成果为临床级hEPS资源获取提供了标准化方案，发表于《Cell》子刊。

　　

在再生医学和发育生物学领域，人类扩展多能干细胞(hEPS)因其独特的"双能性"——可同时分化为胚胎和胚外组织而备受瞩目。这类细胞不仅能模拟早期胚胎发育过程，还可用于构建人-动物嵌合体模型，为器官再生研究开辟新途径。然而现有hEPS建系技术面临两大瓶颈：一是依赖小鼠饲养层和动物血清的传统培养体系存在病原体污染风险，二是从囊胚直接衍生hEPS的效率不足15%。更棘手的是，通过诱导多能干细胞(iPSC)重编程获取hEPS可能引入基因突变，这些限制严重阻碍了hEPS的临床转化应用。

北京大学人民医院生殖医学中心联合北京大学干细胞研究中心的程施、秦炯团队突破性开发了化学限定无外源(XF-free)培养系统。研究人员从2019-2022年间收集的13枚废弃囊胚（根据Gardner标准判定为临床不可用）出发，通过激光辅助去透明带技术，在层粘连蛋白521包被的培养板中，使用含10 ng/ml hLif、1μM ChIR（糖原合成酶激酶3抑制剂）、2μM minocycline等关键成分的培养基，成功建立6株hEPS细胞系，效率高达46%，较传统饲养层体系提升3.7倍。这些命名为XF-hEPS的细胞展现出三大特征：分子层面高表达NKD1、WNT8A等EPS特异性基因；功能上通过畸胎瘤实验证实其三胚层分化能力，并通过GFP标记细胞注入小鼠8细胞胚胎后，在E4.5囊胚中检测到GFP⁺/CDX2⁺的胚外滋养层细胞；遗传稳定性方面，连续传代20代后仍保持46,XX/XY正常核型。

研究采用三大关键技术：1）囊胚外植体培养系统（缺氧条件下5% CO₂/6% O₂）；2）Accutase酶解传代法提升细胞存活率；3）高通量转录组测序（Illumina NovaSeq 6000平台）解析分子机制。数据分析显示XF-hEPS与饲养层培养的hEPS基因表达谱高度相似（差异基因仅2586个），但显著区别于传统H9胚胎干细胞。GO富集发现1410个共同上调基因涉及"细胞增殖正调控"和"凋亡负调控"，其中FGF4/8/17等6个FGF家族基因构成核心调控网络，通过激活PI3K-Akt和MAPK通路促进细胞存活。

这项研究的意义在于：首次建立符合临床标准的hEPS获取路径，规避了动物源成分的免疫原性风险；提出的XF-free培养体系成分明确（含15种限定成分），为规模化生产提供标准化方案；揭示的FGF网络机制为优化多能干细胞培养提供新靶点。未来需开展多中心验证该技术的稳定性，并探索XF-hEPS在器官再生模型中的具体应用。该成果发表于《Cell Discovery》，为推进干细胞治疗从实验室向临床转化奠定了关键技术基础。