原代支持细胞培养体系在干细胞研究中有哪些应用？
2026-01-23 15:50阅读：
原代支持细胞培养体系在干细胞研究中有哪些应用？
百欧博伟生物：原代支持细胞培养体系在干细胞研究中扮演着关键角色，其核心价值在于通过模拟体内干细胞所处的
“微环境”，为干细胞提供生长、自我更新、多能性维持或定向分化所需的信号和结构支持。以下从具体应用场景、作用机制及典型案例展开说明：
一、维持干细胞的自我更新与多能性
干细胞（如胚胎干细胞
ESCs、诱导多能干细胞
iPSCs、成体干细胞）在体外培养时易失去多能性或发生分化，原代支持细胞通过分泌信号分子、提供细胞外基质等，帮助其维持未分化状态。
1、胚胎干细胞（ESCs）培养：
最经典的应用是小鼠胚胎成纤维细胞（MEF）饲养层体系。MEF
分泌白血病抑制因子（LIF）、骨形态发生蛋白（BMP）等因子，通过激活 Stat3 等信号通路，抑制 ESCs
的分化基因表达，维持其多能性。此外，MEF 分泌的胶原蛋白、纤连蛋白等为 ESCs
提供贴壁支持，避免其因悬浮而分化。
注：除 MEF 外，人 ESCs 可使用人包皮成纤维细胞（HFF）作为饲养层，减少异种蛋白污染风险。
2、成体干细胞（如造血干细胞、神经干细胞）的体外扩增：
造血干细胞（HSCs）需骨髓基质细胞（含成纤维细胞、内皮细胞等）
支持：基质细胞分泌干细胞因子（SCF）、白细胞介素 - 3（IL-3）等，同时通过细胞间直接接触（如黏附分子
CD44、VCAM-1）维持 HSCs 的自我更新能力，避免其分化为成熟血细胞。
神经干细胞（NSCs）可在星形胶质细胞（原代分离自脑组织）
支持下存活：星形胶质细胞分泌脑源性神经营养因子（BDNF）、表皮生长因子（EGF），促进 NSCs
增殖并维持其向神经元和胶质细胞分化的潜能。
二、诱导干细胞定向分化
原代支持细胞可通过调控分泌的细胞因子或提供特异性微环境，引导干细胞向特定细胞类型分化，为再生医学研究提供功能细胞。
1、间充质干细胞（MSCs）向骨 / 软骨细胞分化：
原代成骨细胞或软骨细胞作为支持细胞时，可分泌成骨诱导因子（如骨钙素、碱性磷酸酶）或软骨基质成分，通过旁分泌作用激活
MSCs 内的成骨 / 软骨分化相关基因，促进其定向分化。
2、ESCs 向生殖细胞分化：
睾丸支持细胞（Sertoli 细胞，原代分离自睾丸组织）可诱导 ESCs
分化为精原细胞样细胞：Sertoli 细胞分泌雄激素结合蛋白、抑制素等，模拟生精小管微环境，激活 ESCs
中生殖细胞特异性基因的表达，推动其向生殖细胞谱系分化。
三、干细胞体外存活与功能验证
部分干细胞（如精原干细胞、肠道干细胞）在单纯培养基中难以存活，需依赖原代支持细胞构建的“类器官”或共培养体系模拟体内生存环境。
1、精原干细胞（SSCs）培养：
原代 Sertoli 细胞与 SSCs
共培养时，不仅通过分泌细胞因子（如胶质细胞源性神经营养因子 GDNF）支持 SSCs
存活，还通过细胞间连接（如紧密连接）形成“小生境”，维持 SSCs
的干细胞特性，为研究精子发生机制提供模型。
2、类器官构建中的支持作用：
在肠道类器官培养中，原代肠上皮基质细胞可分泌 Wnt
信号分子和细胞外基质（如层粘连蛋白），促进肠道干细胞形成具有绒毛 -
隐窝结构的类器官，模拟体内肠道的生理功能，用于干细胞分化机制及疾病模型研究。
四、干细胞安全性与功能评估
在干细胞移植前，需通过原代支持细胞体系评估其分化潜能和安全性。
1、畸胎瘤形成实验的辅助：
虽然畸胎瘤实验主要依赖动物模型，但体外可通过原代支持细胞与 ESCs
共培养，观察 ESCs
是否能分化为三胚层细胞（如在成纤维细胞支持下分化为肌细胞，在神经胶质细胞支持下分化为神经元），初步验证其多能性。
2、避免干细胞异常增殖：
原代支持细胞分泌的抑制性因子可调控干细胞增殖速率，避免其因过度增殖导致的致癌风险，为干细胞临床应用的安全性评估提供参考。
五、总结
原代支持细胞培养体系通过模拟干细胞体内微环境，在维持多能性、诱导定向分化、支持存活及功能验证等方面为干细胞研究提供了关键技术支撑。其核心优势在于保留了天然细胞间的相互作用和信号网络，弥补了单纯合成培养基的局限性，是干细胞基础研究及临床转化中不可或缺的工具。随着技术发展，通过基因修饰优化原代支持细胞功能（如高表达特定细胞因子），或将进一步提升其在干细胞研究中的应用价值。
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