干细胞被认为是医学领域中的一项重要技术,因为它们可以在特定条件下分化成各种类型的细胞,包括神经元、心血管细胞、骨骼肌细胞和肝细胞等。这些分化成不同类型细胞的干细胞对于研究人类疾病、药物筛选和组织再生修复非常有用。但是,干细胞的培养需要滋养层细胞,才能维持其生长和多能性。
滋养层是指由真核细胞组成的单层或多层细胞层,可用于体外维持和支持其他细胞的生长和多能性。其中最常使用的细胞系包括小鼠胚胎成纤维细胞(MEFs)和骨髓间充质细胞(BMSCs)。这些滋养层细胞可以提供必要的生长因子、信号分子和基质蛋白,以促进干细胞的增殖、存活和分化。
在实验中,干细胞和滋养层细胞被共同培养在含有适当的培养基和血清的培养皿中。滋养层细胞释放的生长因子和其它信号分子可以形成一个黏附于培养皿底部的细胞层,支持着干细胞的生长和多能性。同时,滋养层细胞也能提供适当的物理和化学刺激,促进干细胞不同程度的定向分化。
选择合适的滋养层细胞对于干细胞的培养至关重要。MEFs是最早被使用的滋养层细胞之一,因为它们易于从小鼠胚胎组织中分离并培养,而且对于一些小鼠和人类干细胞系的维持是必要的。然而,MEFs也存在一些缺点,包括遗传异质性、抗生素依赖性和容易污染等问题。
与MEFs相比,人体来源的BMSCs具有更好的生物相容性和更少的感染风险,同时它们也可以从多种来源(如骨髓、脂肪组织和牙髓)分离得到。BMSCs不仅可以支持人体干细胞系的生长和多能性维持,还可以促进心肌组织、神经组织、骨组织和肝组织等的再生修复。
除了MEFs和BMSCs之外,其他的滋养层细胞也可以被用来培养干细胞:
o内皮细胞:可以促进血液干细胞的增殖和分化成特定类型的血管形成细胞。
o天花板细胞:可以用来培养神经干细胞和视网膜神经节细胞,这些细胞对于研究人类神经退行性疾病和视网膜病变有重要意义。
o人胚胎干细胞(hESCs):可以自我更新并分化成许多细胞类型,包括代表所有三个原始胚层的多个不同类型细胞,但使用hESCs还存在一些伦理和法律问题。
在选择滋养层细胞时应该尽量避免细胞系之间的交叉污染和动物或人类来源的生物病原体的存在。此外,应该选择能够支持干细胞自我更新和多能性的细胞,而不是一些成熟的、已经定型的细胞类型。
滋养层细胞是维持干细胞生长和多能性的重要因素。选择合适的滋养层细胞对于有效地培养干细胞是至关重要的,因为它们可以释放生长因子,形成黏附的细胞层,并提供必要的物理和化学刺激。在将来,滋养层细胞的选择和构建将会得到更多的深入研究和开发,以满足日益增长的干细胞研究和临床应用需求。