2Dexter培养体系

Dexter等于1977年建立了骨髓液体培养体系。此培养法基础是建立一骨髓基质细胞支持层（包括成纤维细胞、巨噬细胞、脂肪细胞、内皮细胞和网状细胞等），形成二维空间结构，培养体系不单提供了营养、细胞因子，而且提供了类似于体内的细胞-细胞关系，使此法纤维造血8-12周[3]。极限稀释法技术证明，在Dexter培养体系中，前造血祖细胞在培养第一周前已开始减少[4]。应用细胞免疫表型分析提示，该体系培养的骨髓CD34+、CD38- 细胞不能更新复制[5]。早期造血细胞体外培养扩增方法的研究启示：HSC细胞可在体外培养，但两种培养方法均没有建立适合其体外造血的微环境。寻求建立，一个合适的人HSC培养体系是研究的关键。

1、目前HSC的体外扩增方法

理想的HSC培养方法要求既能最大限度地扩增各阶段的造血细胞，又能维持甚至扩增HSC。目前较为成功的人HSC体外扩增方法主要有两种：⑴细胞因子支持筛选CD34+细胞的体外扩增；⑵基质支持下的灌注培养。

1.1 细胞因子支持下筛选CD34+细胞培养

2.1.1 HSC的特性 ：HSC没有任何形态方面的特征，也没有独特的免疫表型迄今尚无直接检测的方法。HSC只能通过脾结节形成法检测，也可通过检测高增殖潜能集落形成单位（CFU-HPP）长期培养启动细胞（LTC-IC）反映其存在。其免疫表型特征有：CD34+、Thy-1-/弱+、Lin-、CD33-、CD38 -、CD45Ro-、HLA-DR-。其Rh-123荧光呈阴性或低强度，对4-HC/5-Fu有抗性。HSC是不均一的细胞群体，早期的造血细胞大部分处于G0/G1期，启动慢，但扩增持续时间长，扩增倍数高，造血细胞产量高。较成熟造血细胞启动快，短期扩增倍数高，维持时间短，产物多是成熟细胞，造血祖细胞产量少。

2.1.2 细胞因子的造血调节根据细胞因子对造血细胞不同的作用阶段将其分为：⑴特异性细胞因子：大多作用于分化后期，包括EPo、TPo、M-CSF、G-CSF 和IL-5；⑵无系特异性细胞因子：作用于分化状态的HSC，包括IL-3、GM-CSF和IL-4，其功能主要维持处于G0期之外所有HSC的生存、增生；⑶G0期作用细胞因子：包括IL-1、IL-3、IL-6、IL-11、IL-12、G-CSF、LIF和SCF，维持早期HSC的存活或促其分化扩增：⑷抑制血细胞生成的细胞因子：包括TNF-α、TNF-βIFN和MIP-1α等，其中INF和TNF-Αfq系特异性，TGF-β主要抑制早期血细胞生成，MIP-α抑制原始的HSC的增殖[6]。

2.1.3 扩增策略目前细胞因子支持下筛选CD34+细胞体外扩增方法研究最为普遍。实验证明，筛选早期HSC剔除成熟的CD34-细胞进行扩增，可获得更好的效果[7]。单独应用一个细胞因子扩增人HSC效果不佳，多个因子合理组合才能获得理想的扩增效果。一般认为，生长因子合理组合应包括：⑴抑制细胞残死亡的存活因子，如IL-1、IL-6和SCF等⑵刺激早期造血细胞增殖的因子，如SCF、IL-3和GM-CSF等；⑶定向扩增刺激因子，如G-CSF和EPO等 [9]。

Moore[10]用delta培养法培养骨髓CD34+细胞，发现未用因子时CFU-GM迅速消失；而单用SCF、IL-1、IL-3或IL-6等因子时，14天培养CFU-GM维持不变或只扩增2-8倍；用SCF/IL-3联用另3个或3个以上因子组合扩增效果更好。多数人认为合适的细胞因子组合为IL-1/IL-3/IL-6/G-CSF/GM-CSF/SCF，14-17扩增经动员外周血（MPB）CD34+细胞，使CFU-GM增殖66倍 [11]，以扩增非MPBCD34+细胞，使CFU-GM增殖55倍[12]。而Bruggert等[13]则认为SCF/IL-1/IL-3/IL- 6/EPD最适于外周血CD34+细胞扩增，12-14天培养，扩增CFU-GM250倍，CFU-Mix25倍。而扩增脐血CD34+、CD45RA low、CD77low的CFU-GM（70倍）和BFU-E（55倍）的最好因子组合分别为SCF/IL-6/PIXY/M-CSF和SCF/IL- 6/IL-3/EPO，扩增两者的最佳组合是SCF/IL-6/PIXY/M-CSF/G-CSF/EPO[14]。NakahataT[15]指出，早期HSC大部分无IL-6R表达，IL-6/Sil-6R复合体激发HSC表达gp130，启动HSC自我复制的信号传递，而c-Kit/SCF是HSC 自我自制扩增的另一信号传递途径。无血清条件下，IL-6/SIL-6/SCF孵育人脐血CD34+细胞，细胞总数和造血祖细胞数随Sil-6R增加而明显增加，培养14天，

CFU-GM扩增近70倍，集落中除了几个CFU-M和BFU-E外，有大量（≥60%）的CFU-GEMM和CFU-Blast；有血清的情况下，培养7天，14天，分别扩增CFU-Mix60倍和70倍。由此说明，细胞因子促进造血是通过与期受体结合引起信号传递而起作用的，为体外造血研究开创了新的思路。

细胞因子支持下筛选CD34+细胞扩增法有以下优越性：⑴条件容易控制，产量稳定；⑵无异体基因污染。缺点是：目前还无可完全代替基质的细胞因子，单用因子不能维持体外长期造血；需不断加入因子，费用昂贵，不能大规模使用。

2.2 基质细胞支持的灌注培养

此培养方法提供HSC一个接近于体内的造血环境，能扩增各阶段的造血细胞，并维持甚至扩增原始HSC，称原始HSC培养方法。

2.2.1 基质支持作用此作用除了通过细胞-细胞接触的直接作用外，还分泌许多因子影响造血过程。骨髓基质是最常用的造血支持层来源，包括基质细胞、基质细胞分泌的胞外基质（胶原、纤维结合蛋白、层素、糖蛋白等）以及多种造血生长因子（如GM-CSF、G-CSF、M-CSF、IL-6、INF-α、IFN和TGF-β）调节 HSC的造血动力学。用作造血支持的基质细胞除骨髓外还包括其它许多来源的细胞。基质细胞与HSC可以同基因或异基因、同种或异种。此外，还建立了许多转化的基质细胞系，用于造血支持。经过转化的基质细胞系具有分泌细胞因子的功能，加强造血调控。Otsukat等[16]报道，在长期培养体系中，以基因工程改造的成纤维细胞为支持细胞，使之分泌GM-CSF、G-CSF和IL-3因子，相同浓度下，这些因子对HSC增殖有更强的刺激作用。

直接比较基质支持培养和细胞因子支持培养的扩增效果显示，目前可能用到的任何细胞因子都无法完全代替基质细胞的支持作用。因子培养结果，原始HSC常常减少，而只有基质支持的培养可使原始HSC维持不减甚至扩增[17，18]。有实验显示，骨髓的LTC-IC在细胞因子支持下培养只维持35%的启始量，而基质细胞却能令其扩增5倍[16]。脐血LTC-IC在因子作用下培养7天，扩增2-7倍，培养14天，扩增2-3倍，而基质细胞却可达加倍的扩增效果[19]。用微孔网把HSC和基质隔开称基质非接触共培养，近期文献认为，HSC与基质接触与否并不影响增殖分化[20]。相反，非接触可部分地使 HSC与产生增殖负性细胞因子信号的隔开，减轻造血受抑。

2.2.2 造血生长因子支持作用。基质支持灌注培养常加用因子，以加强HSC的扩增效果。因子一方面支持基质细胞，起间接造血作用，一方面直接刺激HSC存活、增殖、分化。Koller等[18]在生物反应系统中，加入IL-3/IL-6/SCF培养脐血单个核细胞（MNC），15天培养扩增CFU-GM11倍、 5天BFU-E2.5倍、3天CFU-Mix5.3倍及5天LTC-IC3个样品中2个扩增3倍。他的另一实验，基质细胞支持培养不同纯度的人骨髓 CD34+细胞，采用多种因子组合比较，以IL-3/IL-6/SCF/EPO及IL-3/GM-CSF/SCF/EPO扩增效果最佳，细胞、祖细胞数明显增加，而且维持LTC-IC不减[17]。