干细胞培养传统方法受质疑

人类干细胞通常是在一层饲养细胞上培养的，据认为，这可为细胞提供必需的营养物质，并有助于防止细胞分化。最近，一项新的研究对这种根深蒂固的做法提出了挑战。这项研究结果最近发表在英国皇家化学学会知名期刊《Journal of Materials Chemistry B》。

　　

生物通报道：人类干细胞通常是在一层饲养细胞上培养的，据认为，这可为细胞提供必需的营养物质，并有助于防止细胞分化。最近，一项新的研究对这种根深蒂固的做法提出了挑战。延伸阅读：更安全的干细胞培养新方法。

众所周知，干细胞是很难维持和培养。像所有的真核细胞一样，它们对养分的有效性、pH值、温度、氧气和二氧化碳的含量都很敏感，而且它们也易于分化，留给研究人员的细胞不同于他们打算在实验中使用的细胞。

在早期，研究人员发现，在小鼠胚胎成纤维细胞（MEF）层的顶部培养干细胞，可阻碍分化并有助于维持干细胞的健康。但是MEF特别不容易维持自我。从那时起，研究人员和生物技术公司已经开发出其他有效的饲养层细胞系，可提供干细胞培养方面的优势，以及与干细胞之间更有利的相互作用，无饲养细胞的方法也已经变得可用。但是，干细胞培养通常仍然需要研究人员成功地维持两种类型的细胞，并且，无饲养层细胞的方法要求高水平的细胞接种密度、专业的媒质和生长补充剂，从而使得它们非常昂贵。

最近，德克萨斯大学El Paso分校和日本理化学研究所（RIKEN）合作进行的一项新研究，对长期持有的观念——饲养细胞为干细胞生长提供必要的营养物质并防止细胞分化，提出了一些质疑。这项研究结果最近发表在英国皇家化学学会知名期刊《Journal of Materials Chemistry B》，本文第一作者Binata Joddar在一份新闻稿中说：“我们已经证明了一种重要的现象。这些饲养层细胞——很难生长，对于干细胞生长来说，可能根本并不重要。”

为了调查饲养层细胞在干细胞培养中的作用，Joddar的研究小组根据标准培养程序需要，首次制备了人真皮成纤维细胞培养物，但是在添加干细胞之前，他们用戊二醛或甲醛固定成纤维细胞。这会使细胞层的拓扑结构稳定，但会杀死细胞。去除固定剂之后，他们把人类诱导多能干细胞（hiPSC）分层堆放在死亡的饲养层细胞上。

他们发现，hiPSC不仅粘附并生长为健康的培养集落，而且它们也持续表达多能性标志，从而表明分化也被阻断。这些细胞也在体内形成具有所有三个胚层的畸胎瘤，这是干细胞的一个定义性特征。

由于死亡的饲养层细胞不能给干细胞提供营养，因此这些结果表明，它们在干细胞培养中发挥的作用，并不像预期的那么重要。Joddar假设，饲养细胞层的拓扑结构，可能在两种细胞类型之间的关系当中，扮演最重要的角色。

Joddar说：“这让我觉得，我们可以用一种纳米制造方法来培养干细胞。我们可以用3D打印技术，模仿饲养层细胞的微毫米拓扑（nanotopology），并在未来完全不使用饲养细胞。”

即使在开发出模仿饲养层形状的培养基之前，这些发现仍然可以降低成本、劳动力，并简化干细胞培养技术。Joddar说：“因为在这个过程中饲养层细胞不需要保持活力，我们可以将它们储存在室温，并花更少的时间培养它们。”

（生物通：王英）

生物通推荐原文：
Binata Joddar, Chieko Nishioka, Eiki Takahashic, and Yoshihiro Itoa. Chemically fixed autologous feeder cell-derived niche for human induced pluripotent stem cell culture. J. Mater. Chem. B, 2015,3, 2301-2307.