高通量形态筛选助力间充质基质细胞化学限定培养基开发，推动细胞治疗新进展

研究人员为解决间充质基质细胞（MSC）临床转化难题，开展 CDM 开发研究，发现多种可促进 MSC 增殖且维持免疫调节功能的 CDM 配方，为 MSC 制造工艺改进提供新方向。

　　间充质基质细胞（Mesenchymal stromal cells，MSCs）就像是人体中的 “魔法修复师”，它具有再生和免疫调节的神奇能力，在免疫疾病治疗方面展现出了巨大的潜力，就像拥有一把能打开治愈之门的钥匙。然而，这把 “钥匙” 想要真正发挥作用，却面临着重重阻碍。在制造 MSCs 的过程中，缺乏标准化的生物制造流程，就好比在建造一座复杂的大厦时没有精确的蓝图，使得生产出的 MSCs 质量参差不齐。而且，传统培养基中添加的胎牛血清（Fetal bovine serum，FBS）或人血小板裂解物等成分不明确，不同批次之间差异很大，这就像给 “魔法修复师” 提供了不稳定的 “工具”，导致 MSCs 功能的异质性，严重影响了其临床应用。

为了突破这些困境，来自美国佐治亚大学等机构的研究人员踏上了探索之旅。他们开展了一项关于利用高通量形态筛选来确定间充质基质细胞化学限定培养基（Chemically defined media，CDM）的研究，致力于找到一种稳定、高效的培养方法，让 MSCs 能够更好地为临床治疗服务。这项研究成果发表在《Stem Cell Research & Therapy》上，为细胞治疗领域带来了新的希望。

在研究过程中，研究人员用到了几个关键的技术方法。首先是高通量筛选技术（High throughput screening，HTS），它就像是一个强大的 “搜索神器”，能够快速对大量的样本进行检测和分析。研究人员利用该技术对 8 种生长因子进行筛选，在化学限定基础培养基（Chemically defined basal media，CDBM）中寻找最适合 MSCs 生长的组合。其次是形态学分析技术，通过对 MSCs 的形态进行观察和分析，来判断其生长状态和功能。还有高内涵成像技术（High content imaging，HCI），可以获取细胞的高维度信息，帮助研究人员更全面地了解细胞的特征。

下面来看看具体的研究结果：

• 探索性 HTS 确定独特的 MSC 表型和促进增殖的 CDM 配方：研究人员采用全因子实验设计，对 256 种生长因子组合进行筛选。通过一系列严格的统计标准，他们找到了 9 种能使 MSC 增殖显著高于对照组的培养基配方，其中 Hit J 的增殖和形态与含血清培养基（Serum-containing media，SCM）相似。主成分分析（Principal component analysis，PCA）等方法进一步验证了这些 “命中” 配方的独特性，从形态学和增殖能力等方面证明了筛选结果的可靠性。
• 验证性 HTS 确认多种 MSC 系的独特响应：对前期筛选出的 Hits A-J 进行后续筛选，加入了两种新的 MSC 系（BM71 和 BM115）。PCA 分析显示，所有细胞系对培养基 “命中” 配方的形态学响应都与对照组不同，定量验证也表明每个 “命中” 配方在形态上都与 SCM 和 CDBM 对照组有显著差异。不过，不同细胞系对相同 “命中” 配方的增殖反应存在差异，这也提示了开发通用 CDM 的难度，以及针对特定细胞系开发 CDM 的必要性。
• “命中” 配方促进 MSC 多代增殖并维持免疫调节功能：研究人员用筛选出的 5 种 CDM “命中” 配方和 SCM 培养 Ad98 MSCs 三代。结果发现，所有 “命中” 配方在第一代培养后细胞产量的 fold change 都高于 SCM，其中 Hits F 和 G 在三代培养后表现尤为突出，细胞产量显著高于 SCM。在免疫调节功能方面，多数 “命中” 配方在三代培养中对 MSC 的吲哚胺 2,3 - 双加氧酶（Indoleamine 2,3-dioxygenase，IDO）活性影响不大，部分配方（如 Hit G）在某些代次中 IDO 活性甚至高于 SCM。但在可溶性细胞间黏附分子 1（Soluble intercellular adhesion molecule 1，sICAM-1）分泌方面，几乎所有 CDM 配方都显著低于 SCM，不过考虑到实验中生长因子浓度较高可能对结果有影响，研究人员选择了综合表现较好的 Hit G 进行进一步优化。
• 优化 HTS 确定更低生长因子浓度的 CDM 配方：对 Hit G 配方中的生长因子浓度进行调整筛选，发现许多低浓度生长因子配方与原 Hit G 配方在形态和增殖上相似。最终确定了 HitLow和 HitMed两种优化配方，它们不仅成本降低，而且在增殖和免疫调节功能上与原 Hit G 配方相当，这表明降低生长因子浓度不会影响 MSC 的性能，为降低生产成本提供了可能。

研究结论和讨论部分表明，该研究通过 HTS 方法成功开发出多种能促进 MSC 增殖且维持免疫调节功能的 CDM 配方。这是目前关于生长因子对 MSC 生长和功能影响的最全面研究，突破了以往研究仅关注单一或少数生长因子组合的局限。研究发现的生长因子之间的协同作用，为深入理解 MSC 生长调控机制提供了新的视角。虽然部分 CDM 配方会使 MSC 的 sICAM-1 分泌减少，但这也促使研究人员进一步探索其背后的机制，以及如何优化培养条件。总体而言，该研究成果为改进 MSC 制造工艺提供了重要的理论依据和实践指导，有望推动 MSC 在临床治疗中的广泛应用，让 “魔法修复师” 真正发挥出治愈疾病的强大力量，为众多患者带来新的希望 。