干细胞培养 Stem Cell Culture

为了将干细胞用于研究或治疗，需要大量的高质量干细胞。

有必要开发培养系统，在体外从每个纯组织中产生干细胞，而不失去干细胞的潜力。

现在存在二维和三维细胞培养系统。

在过去的 40 年里，二维细胞培养系统已在世界各地数千个实验室中常规运行。

在二维细胞培养中，细胞底部暴露于坚硬平坦的表面，顶部暴露于液体。

对于二次细胞培养，活细胞需要进行巨大的适应，因为缺乏每种细胞类型特有的细胞外基质会改变细胞代谢并降低其功能。

三维细胞培养系统可以为干细胞创建仿生微环境，类似于它们在体内的天然细胞外基质（ECM）。

近几十年来，先进的生物材料对三维细胞培养系统做出了重大贡献，并且更独特和复杂的生物材料被提出来改善干细胞的增殖和分化。

其中，纳米结构生物材料特别受关注，因为它们具有有利的表面积与体积比，并在纳米尺度上模仿天然 ECM 的物理和生物特征。

再生治疗模型 Regenerative
Therapy Model

干细胞
- 提供抗炎作用
- 招募细胞，例如归巢和组织生长至受损组织所需的内皮祖细胞
- 通过疤痕形成帮助组织重塑
- 抑制细胞凋亡
- 它被认为通过五种主要机制介导恢复：分化为骨、软骨、肌腱和韧带组织。干细胞移植时可以移植富含血小板的血浆，以进一步增加受损区域的血液供应，最终促进组织再生。

由于干细胞表面表达的 MHC 分子数量相对较少，因此干细胞也具有较低的免疫原性。

人们还发现它能分泌趋化因子，逃避免疫反应并促进新的组织抵抗力。

这使得同种异体治疗可以在没有明显免疫排斥风险的情况下进行。

一些干细胞的功效可能会受到输送方法的影响。

例如，为了再生骨骼，通常将干细胞引入支架中以产生形成功能性骨骼所需的矿物质。

药物发现和生物医学研究 Drug Discovery
And Biomedical
Research

通过干细胞直接分化在体外连续培养功能性成体组织的能力为药物研究创造了新的机会。

研究人员可以培养分化细胞，然后在每种细胞类型上测试新药物，以检查它们在体内的相互作用，然后再进行体内研究。

这些药物测试对于用于兽医研究的药物开发非常重要，因为它们可能存在物种特异性相互作用。

人们希望减少动物试验的需要，因为对体外人体组织的影响将在动物试验阶段之前提供近似的机制和结果。

随着诱导多能干细胞（iPSC）的出现，人们已经探索并创造了用于濒危动物物种的治疗方法。

这种非侵入性技术无需获取胚胎或卵巢，使研究人员能够更轻松地去除间充质干细胞，并显着降低对动物的风险。

干细胞来源 Stem Cell Source

大多数用于再生治疗目的的干细胞通常是从患者的骨髓或脂肪组织中分离出来的。

间充质干细胞（MSC）可以分化成构成骨骼、软骨、肌腱、韧带以及肌肉、神经和其他组织的细胞。

移植到受损组织中的干细胞数量可能会改变治疗效果。

为此，例如，在实验室中培养源自骨髓的干细胞，使其增殖成数百万个细胞。

脂肪来源的组织在使用前也需要进行处理，但脂肪来源的干细胞的培养方法并不像骨髓来源的细胞那样广泛。

虽然骨髓干细胞被认为是骨骼、软骨、韧带和肌腱修复的理想来源，但其他研究人员认为，脂肪干细胞成分中已经存在的相对简单的采集技术和多细胞微环境使其成为自体移植的理想来源。

人们正在探索真皮和真皮干细胞供应，因为它们可以轻松获得，并且对动物的风险最小。

造血干细胞还被发现可以通过血流迁移，具有与其他间充质干细胞相同的分化能力，并且具有通过非侵入性方法获得的优势。

最近，人们对使用胚胎外间充质干细胞越来越感兴趣。

目前正在研究其他动物的脐带、卵黄和胎盘中发现的干细胞的分化能力。

这些干细胞被认为比成年干细胞具有更多的分化能力，包括更容易形成内胚层和外胚层来源的组织的能力。