旋转生物反应器内球形体培养对人胎盘间充质干细胞炎症因子分泌的影响

doi:10.12307/2024.177

中国组织工程研究 ›› 2024, Vol. 28 ›› Issue (19): 3012-3017.doi: 10.12307/2024.177

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旋转生物反应器内球形体培养对人胎盘间充质干细胞炎症因子分泌的影响

张萍萍1，梁婷婷1，范明松2，陈黎3，张世昌1，4

南京医科大学第一附属医院，1检验学部，2产科，江苏省南京市 210029；南方医科大学深圳医院，3妇产科，4检验科，广东省深圳市 518110

收稿日期:2023-05-26 接受日期:2023-07-08 出版日期:2024-07-08 发布日期:2023-09-26
通讯作者: 张世昌，博士，主任技师，副教授，硕士生导师，南京医科大学第一附属医院检验学部，江苏省南京市 210029；南方医科大学深圳医院检验科，广东省深圳市 518110
作者简介:张萍萍，女，1994年生，辽宁省盘锦市人，汉族，南京医科大学在读硕士，主要从事干细胞与再生医学研究。
基金资助:
国家自然科学基金资助项目(81671836)，项目负责人：张世昌

Effects of spheroid culture in a rotating bioreactor on secretion of inflammatory factors by human placenta-derived mesenchymal stem cells

Zhang Pingping1, Liang Tingting1, Fan Mingsong2, Chen Li3, Zhang Shichang1, 4

1Department of Laboratory Medicine, 2Department of Obstetrics, First Affiliated Hospital of Nanjing Medical University, Nanjing 210029, Jiangsu Province, China; 3Department of Gynaecology and Obstetrics, 4Department of Clinical Laboratory Medicine, Shenzhen Hospital of Southern Medical University, Shenzhen 518110, Guangdong Province, China

Received:2023-05-26 Accepted:2023-07-08 Online:2024-07-08 Published:2023-09-26
Contact: Zhang Shichang, MD, Chief technician, Associate professor, Master’s supervisor, Department of Laboratory Medicine, First Affiliated Hospital of Nanjing Medical University, Nanjing 210029, Jiangsu Province, China; Department of Clinical Laboratory Medicine, Shenzhen Hospital of Southern Medical University, Shenzhen 518110, Guangdong Province, China
About author:Zhang Pingping, Master candidate, Department of Laboratory Medicine, First Affiliated Hospital of Nanjing Medical University, Nanjing 210029, Jiangsu Province, China
Supported by:
National Natural Science Foundation of China, No. 81671836 (to ZSC)

摘要/Abstract

摘要：

文题释义：

球形体培养：是利用细胞自我聚集形成细胞球的特性而建立的一种三维细胞培养方法。通常采用悬滴法、低黏附材料、凝胶包埋、生物反应器等方法进行多种细胞的球形体培养，构建类似于体内微环境的细胞-细胞和细胞-细胞外基质相互作用网络，广泛应用于细胞高密度扩增培养和类器官培养研究。
旋转生物反应器：是一种绕其处于水平位置的中心轴旋转，带有多种膜式氧合器(气体交换器)的圆柱形细胞或组织培养容器，具有低剪切力、微重力、极高溶氧效率、营养物质浓度梯度低等特点，是一种非常理想的细胞与组织工程用三维培养系统。

背景：生物反应器内球形体培养是既能维持间充质干细胞干性又能大规模扩增的体外培养方法，明确其对干细胞免疫调节作用的影响有利于指导临床应用。

目的：探讨旋转生物反应器内球形体培养对人胎盘间充质干细胞炎症因子分泌的影响。
方法：从人胎盘组织中分离培养人胎盘间充质干细胞，分别进行二维培养和旋转生物反应器培养，利用倒置相差显微镜、免疫组化染色和CCK-8实验观察细胞形态与增殖能力，RT-qPCR和流式荧光法检测多种炎症因子基因表达与蛋白分泌量。

结果与结论：①旋转生物反应器内培养的人胎盘间充质干细胞聚集成多细胞球形体，数量与体积逐渐增加；②苏木精-伊红染色可见旋转生物反应器内培养4 d的人胎盘间充质干细胞在球形体内分布均匀，形态正常；③免疫组化染色显示球形体内有大量人胎盘间充质干细胞的细胞核Ki-67阳性；④CCK-8实验结果显示，生物反应器内球形体培养的人胎盘间充质干细胞活力显著高于二维培养的细胞；⑤RT-qPCR和流式免疫荧光法检测结果显示，旋转生物反应器内球形体培养的人胎盘间充质干细胞中白细胞介素1β、白细胞介素4、白细胞介素6、白细胞介素8、白细胞介素10、白细胞介素17、肿瘤坏死因子α和干扰素α的基因表达量和蛋白分泌量显著高于二维培养的细胞；⑥结果表明，旋转生物反应器内球形体培养能显著提高人胎盘间充质干细胞分泌多种炎症因子的能力，加强人胎盘间充质干细胞的免疫调节作用。

https://orcid.org/0000-0002-6587-2518 (张世昌)

中国组织工程研究杂志出版内容重点：干细胞；骨髓干细胞；造血干细胞；脂肪干细胞；肿瘤干细胞；胚胎干细胞；脐带脐血干细胞；干细胞诱导；干细胞分化；组织工程

关键词: 胎盘间充质干细胞, 生物反应器, 球形体, 炎症因子, 免疫调节

Abstract:

BACKGROUND: Spheroid culture of mesenchymal stem cells in bioreactors is an in vitro culture method to maintain their stemness properties and allow for large-scale expansion. Clarifying its effects on the immunoregulation effect of stem cells is beneficial for their clinical application.

OBJECTIVE: To investigate the effects of spheroid culture in a rotating bioreactor on the secretion of inflammatory factors by human placenta-derived mesenchymal stem cells.
METHODS: Placenta-derived mesenchymal stem cells isolated from human placenta tissue were cultured in two-dimensional culture or a rotating bioreactor culture. Cell morphology and proliferation ability were observed using inverted phase contrast microscopy, immunohistochemical staining, and CCK-8 assay. The gene expression and protein secretion of several inflammatory factors were detected by RT-qPCR and flow immunofluorescence assay.
RESULTS AND CONCLUSION: (1) Mesenchymal stem cells cultured in a rotating bioreactor aggregated into multicellular spheroids, which gradually increased in number and volume. (2) The hematoxylin-eosin staining results showed that the mesenchymal stem cells cultured in the rotating bioreactor for 4 days were evenly distributed and had normal morphology in the spheroids. (3) Immunohistochemical staining results revealed many mesenchymal stem cells with Ki-67 positive in the spheroids. (4) The CCK-8 assay results exhibited that the viability of mesenchymal stem cells derived from spheroid culture was significantly higher than that of cells cultured in two-dimensional culture. (5) The results of RT-qPCR and flow immunofluorescence assay demonstrated that the gene expression and protein secretion (interleukin 1β, interleukin-4, interleukin-6, interleukin-8, interleukin-10, interleukin-17, tumor necrosis factor α and interferon α) of inflammatory factors derived from mesenchymal stem cells cultured in the rotating bioreactor were significantly higher than those in two-dimensional culture. (6) Our results indicate that spheroid culture in a rotating bioreactor can significantly elevate the secretion ability of various inflammatory factors by human placenta-derived mesenchymal stem cells, and enhance the immunoregulatory effect of human placenta-derived mesenchymal stem cells.

Key words: placenta-derived mesenchymal stem cell, bioreactor, spheroid, inflammatory factor, immunoregulation

中图分类号:

张萍萍, 梁婷婷, 范明松, 陈黎, 张世昌. 旋转生物反应器内球形体培养对人胎盘间充质干细胞炎症因子分泌的影响[J]. 中国组织工程研究, 2024, 28(19): 3012-3017.

Zhang Pingping, Liang Tingting, Fan Mingsong, Chen Li, Zhang Shichang. Effects of spheroid culture in a rotating bioreactor on secretion of inflammatory factors by human placenta-derived mesenchymal stem cells[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2024, 28(19): 3012-3017.

图/表（结果） 5

2.1 两种培养条件下人胎盘间充质干细胞的形态特征倒置相差显微镜下观察，二维贴壁培养的第3代人胎盘间充质干细胞大多数为梭形贴壁生长，培养4 d后细胞增殖明显，融合后仍以长梭形为主，见图1A，B；在旋转生物反应器内，培养1 d的人胎盘间充质干细胞逐渐聚集为较小的多细胞球形体，大部分球形体直径为10-60 μm，见图1C；培养4 d后人胎盘间充质干细胞球形体的数量明显增加，体积变大，大多数细胞球形体直径为40-120 μm，见图1D。

2.2 旋转生物反应器内培养人胎盘间充质干细胞的形态特征石蜡切片苏木精-伊红染色结果显示，在旋转生物反应器内培养4 d后，球形体内人胎盘间充质干细胞分布均匀，形态正常，见图2A。细胞增殖抗原Ki-67抗体进行免疫组化染色结果显示，两种方法培养的人胎盘间充质干细胞的细胞核Ki-67阳性，见图2B，C，统计分析Ki-67阳性率无显著差异[(20.93±4.55)% vs. (21.47±7.82)%，P > 0.01]，提示二维贴壁培养和旋转生物反应器内球形体培养的细胞有较多处于增殖活跃状态。

2.3 旋转生物反应器内球形体培养对人胎盘间充质干细胞增殖能力的影响 CCK-8实验结果显示，在培养24，48，72，96 h，旋转生物反应器内球形体培养的人胎盘间充质干细胞活力均显著高于二维贴壁培养的人胎盘间充质干细胞(P < 0.01)，见图3。

2.4 旋转生物反应器内球形体培养对人胎盘间充质干细胞炎症因子基因表达的影响利用RT-qPCR检测旋转生物反应器内球形体培养和二维贴壁培养人胎盘间充质干细胞中炎症因子的mRNA表达，结果显示旋转生物反应器内球形体培养人胎盘间充质干细胞中IL-1β、IL-4、IL-6、IL-8、IL-10、IL-17、TNF-α和IFN-α的mRNA表达量显著高于二维贴壁培养人胎盘间充质干细胞(P < 0.01)，特别是旋转生物反应器内球形体培养可将人胎盘间充质干细胞中IL-6和IL-17的mRNA表达量提高到10倍以上，IL-8、IL-10、TNF-α和 IFN-α的mRNA表达量提高到5倍以上，见图4。

2.5 旋转生物反应器内球形体培养对人胎盘间充质干细胞炎症因子分泌量的影响采用流式免疫荧光技术检测培养上清中人胎盘间充质干细胞分泌的炎症因子水平，结果显示与二维贴壁培养人胎盘间充质干细胞的培养上清相比，旋转生物反应器内球形体培养人胎盘间充质干细胞的培养上清中IL-1β、IL-4、IL-6、IL-8、IL-10、IL-17、TNF-α和IFN-α的分泌量显著升高(P < 0.05)，见图5。

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引言

干细胞研究的不断发展为多种疾病提供了新的治疗策略[1]。干细胞的干性特征包括自我更新和多向分化潜能，是干细胞治疗疾病的基石[2]。来源于不同组织的间充质干细胞是目前干细胞移植治疗多种疾病的重要细胞来源，但组织中间充质干细胞所占比例极小，必须经过大量扩增培养才能获得临床治疗需要的细胞数量[3]。采用传统的二维细胞培养方法在体外扩增过程中，间充质干细胞逐渐失去干性特征，严重影响其治疗效果[4]。因此，体外扩增培养逐渐失去干性是间充质干细胞临床转化面临的瓶颈问题，急需探索建立既能维持间充质干细胞干性又能大量扩增的体外培养方法[5]。
众多研究证实球形体培养是体外高密度培养间充质干细胞的重要方法[6]。球形体培养对间充质干细胞的干性特征、分化能力、免疫调节作用均可产生不同程度的影响[7-9]。以往研究也证实干细胞在旋转生物反应器内形成三维球形体，能有效维持干细胞的干性[10]，也可用于干细胞的大规模扩增培养[11]，有望成为既能维持干细胞干性又能大量扩增的体外培养方法。
旁分泌作用或免疫调节作用是间充质干细胞治疗多种疾病的关键，既往研究发现间充质干细胞治疗肝衰竭和糖尿病创面的过程中，炎症因子扮演重要角色[12-14]。利用悬滴法、低黏附材料法、凝胶材料包埋法等方法培养的间充质干细胞球形体均展现出更强的免疫抑制作用和分泌更多的抗炎因子[15-17]，但旋转生物反应器内球形体培养对间充质干细胞分泌炎症因子的影响尚不明确。因此，明确旋转生物反应器内球形体培养对间充质干细胞旁分泌功能的影响，特别是炎症因子分泌的影响，对生物反应器大量扩增间充质干细胞的临床应用有重要的指导作用。
人胎盘间充质干细胞是一种较其他组织来源更丰富、增殖能力更强、免疫原性更低的间充质干细胞，其已经成为多种疾病干细胞治疗的重要干细胞来源[18-21]。该研究以旋转生物反应器内球形体培养的人胎盘间充质干细胞为研究对象，对比分析二维贴壁培养与三维球形体培养人胎盘间充质干细胞的生物学特性，着重利用RT-qPCR和流式免疫荧光法检测人胎盘间充质干细胞炎症因子表达与分泌水平的变化，了解球形体培养人胎盘间充质干细胞的免疫调节作用，为生物反应器大规模扩增人胎盘间充质干细胞的临床治疗提供实验依据。中国组织工程研究杂志出版内容重点：干细胞；骨髓干细胞；造血干细胞；脂肪干细胞；肿瘤干细胞；胚胎干细胞；脐带脐血干细胞；干细胞诱导；干细胞分化；组织工程

材料方法

1.1 设计细胞水平的对比实验。
1.2 时间及地点实验于2021年12月至2022年10月在南京医科大学第一附属医院检验学部实验室完成。
1.3 材料
1.3.1 组织胎盘组织取自南京医科大学第一附属医院产科，产妇均为健康足月剖宫产并且在采集之前产妇及家属均已知情同意，研究方案经南京医科大学第一附属医院伦理委员会批准(2016-SRFA-0799)。
1.3.2 实验试剂及仪器 LG-DMEM培养基(Hyclone，美国)；胰蛋白酶消化液(碧云天，中国)；胎牛血清(Gibco，美国)；磷酸盐缓冲液(PBS，索莱宝，中国)；青霉素-链霉素溶液(双抗)、原代干细胞分离液(VivaCell，中国)；间充质干细胞无血清培养基及补充剂(BI，以色列)；Trizol试剂盒(Invitrogen，美国)；RNA-Quick Purification Kit试剂盒(奕杉，中国)；HiScript-cDNA合成试剂盒(诺维赞，中国)；SYBR-Green PCR试剂盒(诺维赞，中国)；多细胞因子检测试剂盒(艾拓，中国)；细胞培养箱(Thermo Fisher，美国)；生物安全柜(海尔，中国)；倒置显微镜(Olympus，日本)；低温超速离心机(SANYO，日本)；超速离心机(贝克曼，美国)；Real-Time PCR仪(Applied Biosystems，美国)；流式细胞仪(BD，美国)；Luminex200液相芯片分析仪(R&D Systems，美国)。
旋转式细胞生物反应器(美国Synthecon公司生产，苏州赛吉生物科技有限公司购入)。该生物反应器由中心的一个同轴氧合器以及一个水平旋转培养皿构成。当培养皿充满培养基并且旋转时，培养基像固体一样围着水平轴旋转。细胞由离心力、重力和科式力作用而呈悬浮状态。在旋转式细胞生物反应器中的细胞受到最小的机械应力和高通量运输(营养物质、氧气等)因而能聚集形成类组织聚合物。
1.4 实验方法

1.4.1 人胎盘间充质干细胞的分离和培养将新鲜胎盘胎膜组织放置于装有PBS(含1%青霉素-链霉素溶液)的一次性无菌离心管中低温运送至实验室。在生物安全柜内将胎膜组织置于培养皿中用无菌PBS洗涤两三次，再用无菌剪刀及镊子剔除脂肪及血管后将其剪成肉糜状，转移至50 mL无菌离心管中(不超过5 mL刻度线)，加入10 mL原代干细胞分离液，于37 ℃培养箱中消化3-5 h，消化后1 200×g离心5 min，具体方法参照以往研究报道[22]。将新分离的细胞重新悬浮在含体积分数10%胎牛血清、100 U/mL青霉素和100 mg/mL链霉素的LG-DMEM培养液中，以1×108 L-1的细胞浓度接种培养瓶内，置于37 ℃、体积分数5%CO2、饱和湿度的细胞培养箱内培养。待生长至80%左右细胞融合后进行传代培养。人胎盘间充质干细胞的细胞鉴定参照以往研究[22]。

1.4.2 二维贴壁培养将第3代人胎盘间充质干细胞以完全LG-DMEM培养基重悬，按1×109 L-1的细胞浓度接种到10 cm培养皿中，置于37 ℃、体积分数5%CO2、饱和湿度的细胞培养箱内培养。待细胞融合至80%左右进行传代培养，并更换为间充质干细胞专用无血清培养基，倒置相差显微镜下观察细胞形态变化。
1.4.3 旋转生物反应器内球形体培养将第3代人胎盘间充质干细胞用0.25%胰蛋白酶消化液消化后重悬，进行细胞计数，按1×109 L-1的细胞浓度接种到旋转生物反应器中，加入10 mL 间充质干细胞专用无血清培养基，参照以往研究建立的培养条件进行球形体培养[10]。将旋转生物反应器置于37 ℃、体积分数5%CO2、饱和湿度的细胞培养箱内，以25 r/min的速度旋转培养，每隔两三天更换新鲜无血清培养基继续培养，倒置相差显微镜下观察细胞形态变化。
1.4.4 球形体内细胞形态和Ki-67表达的检测将旋转生物反应器内培养第4天的球形体用40 g/L多聚甲醛固定24 h，进行脱水、常规石蜡包埋切片、苏木精-伊红染色。将组织切片依次置于二甲苯、梯度乙醇中脱蜡至水，组织切片用柠檬酸盐抗原修复液(pH 6.0)进行抗原修复，PBS浸泡洗涤(4次，每次3 min)，体积分数3%H2O2浸泡组织切片并室温避光孵育10 min封闭内源性过氧化物酶，PBS浸泡洗涤，用组化专用笔在组织周围画圈，滴加山羊血清工作液后将组织切片置于湿盒内室温孵育1 h，吸弃封闭液后滴加Ki-67抗体(1∶200)，4 ℃孵育过夜，在37 ℃恒温箱中复温30 min，PBS浸泡洗涤，依次滴加反应放大剂和HRP标记二抗，各室温孵育15 min，PBS浸泡洗涤，滴加配制好的DAB显色工作液，避光孵育3 min，显微镜下观察出现棕黄色沉淀放入纯水终止显色，改良苏木精染液复染3 min，1%盐酸乙醇分化数秒，0.3%氨水中返蓝30 s，依次置于梯度乙醇、二甲苯中脱水透明，中性树脂胶封固晾干后以数字病理切片扫描仪扫描读片。
1.4.5 细胞增殖能力检测选取二维贴壁和旋转生物反应器培养条件下处于对数生长期的人胎盘间充质干细胞，胰酶消化后制备细胞悬液接种于96孔板中(2×103/孔)，设置空白对照孔，过夜，细胞充分贴壁，按照CCK-8试剂盒说明书进行操作，分别在不同时间点(0，24，48，72，96 h)加入CCK-8试剂，将孔板放入培养箱中反应2 h，在450 nm波长处测定吸光度值，绘制标准曲线。

1.4.6 人胎盘间充质干细胞炎症因子基因表达的检测收集上述二维贴壁培养和旋转生物反应器培养第4天的细胞，以1 000 r/min离心5 min，收集细胞沉淀于1.5 mL离心管中。采用RNA-Quick Purification Kit试剂盒提取各组细胞总RNA并利用微量分光光度计检测波长260 nm和280 nm处的吸光度，计算A260/A280比值，确定RNA的纯度及浓度。依据HiScript-cDNA合成试剂盒说明书将提取的RNA制备成cDNA，反应条件为先37 ℃ 15 min，再85 ℃ 5 s。用SYBR-Green PCR试剂盒进行实时荧光定量PCR扩增反应，实验过程中扩增程序为95 ℃ 10 s，共 40个循环，分别检测炎症因子mRNA表达水平，包括白细胞介素(interleukin，IL)1β、IL-4、IL-6、IL-8、IL-10、IL-17、干扰素(interferon，IFN)α、肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor，TNF)α。所有引物序列见表1。PCR产物经熔融曲线分析验证。使用2-ΔΔCt方法，通过管家基因β-actin值计算靶基因的相对表达水平。

1.4.7 人胎盘间充质干细胞分泌炎症因子的检测收集上述二维贴壁培养和旋转生物反应器培养第4天的细胞培养上清，以 3 000×g 离心15 min，-80 ℃保存。利用Luminex200液相芯片分析仪检测培养上清中IL-1β、IL-4、IL-6、IL-8、IL-10、IL-17、TNF-α和IFN-α等炎症因子水平，具体实验步骤按照多细胞因子检测试剂盒说明书在Luminex xMAP检测系统采用流式免疫荧光法进行检测。
1.5 主要观察指标两种培养环境下人胎盘间充质干细胞的形态、增殖能力、旁分泌炎症因子的基因和蛋白表达。
1.6 统计学分析统计性结果利用GraphPad Prism 8.0软件进行分析。计量资料予以正态性检验，组间比较采用独立样本t检验，P < 0.05表示差异有显著性意义。该文统计学方法已经南京医科大学第一附属医院统计学专家审核。

讨论

越来越多的研究表明，除了自我更新和多向分化作用外，免疫调节作用在间充质干细胞治疗多种疾病过程中发挥关键作用，它不仅通过影响免疫细胞和炎症因子分泌调控炎症反应，还可利用免疫调节作用重构微环境促进组织的再生与修复[23-24]。在以往研究明确旋转生物反应器内球形体培养对间充质干细胞干性特征影响的基础上[10]，此次实验结果进一步证实旋转生物反应器内球形体培养能显著提高人胎盘间充质干细胞分泌多种炎症因子的能力，提示旋转生物反应器内球形体培养是加强间充质干细胞免疫调节功能的新手段，有望提升人胎盘间充质干细胞的临床治疗潜能，促进间充质干细胞的临床转化应用。
既往研究证实，采用悬滴法、低黏附材料法、水凝胶法等不同球形体培养方法均能加强间充质干细胞的免疫调节能力[15，25]。此次研究结果显示，旋转生物反应器内球形体培养人胎盘间充质干细胞的炎症因子IL-1β、IL-4、IL-6、IL-8、IL-10、IL-17、TNF-α、IFN-α等分泌量显著升高，提示旋转生物反应器内球形体培养的人胎盘间充质干细胞的免疫调节能力有可能显著提升，这与其他球形体培养间充质干细胞的结果一致[26-27]。以往研究多集中证实球形体培养对间充质干细胞抗炎作用的影响，大多数研究显示球形体培养可提高间充质干细胞中前列腺素E2、肿瘤坏死因子α诱导蛋白6、肿瘤生长因子β1、IL-10等抗炎炎症因子的表达[6]，此次研究也观察到旋转生物反应器内球形体培养人胎盘间充质干细胞对IL-10和IL-4表达的提升作用。IL-10作为一种抗炎细胞因子，可发挥拮抗其他细胞因子如TNF-α、IL-1β和IL-8等的作用，是间充质干细胞治疗多种疾病的关键分子[28-30]。而IL-4是单核巨噬细胞极化为抗炎M2型巨噬细胞的关键炎症因子，间充质干细胞可能将促炎M1型巨噬细胞极化为抗炎M2型巨噬细胞，发挥免疫调节作用[31-32]。FURUHATA等[33]研究结果显示，球形体培养可长时间显著提高脂肪组织来源间充质干细胞IL-8表达。此次研究结果显示，无论是二维单层培养还是球形体培养的人胎盘间充质干细胞，炎症因子IL-6和IL-8水平均高于1 000 pg/mL，占据检测炎症因子的前2位，旋转生物反应器内球形体培养能将人胎盘间充质干细胞分泌IL-6和IL-8水平提升至5 000 pg/mL以上。XIE等[34]研究证实二维和三维球形体培养间充质干细胞的IL-6和IL-8分泌量在51个检测指标也占据前2位，但2种方式培养间充质干细胞中的IL-6和IL-8分泌量并无显著差异。以往研究报道IL-6和IL-8在创面修复过程中对巨噬细胞、T细胞、中性粒细胞发挥重要的免疫调控和趋化作用[35]。同时，IL-6是刺激肝细胞增殖的重要因子[36]，IL-8对组织血管生成有明显的促进作用[37]。此次研究结果提示旋转生物反应器内球形体培养的人胎盘间充质干细胞可能对肝细胞损伤、皮肤创面修复、心肌损伤等相关疾病有较好的治疗作用。
目前广泛认可炎症因子刺激对间充质干细胞的免疫调节功能发挥了重要作用[38]。IL-1或脂多糖刺激能显著提高间充质干细胞中多种炎症因子的表达，促进间充质干细胞发挥免疫调节作用[39-40]。旋转生物反应器内球形体培养的人胎盘间充质干细胞表达多种低浓度的炎症因子，可能发挥免疫调节作用。首先，IL-1β能够促进间充质干细胞表达IL-6和IL-8[41]；其次，TNF-α刺激间充质干细胞可提高IL-6和IL-8的分泌量[42]；然后，IL-17可诱导间充质干细胞分泌IL-6和IL-8[43]。因此，旋转生物反应器内球形体培养能进一步提升人胎盘间充质干细胞中IL-6和IL-8的表达量，这可能与球形体培养人胚胎间充质干细胞分泌低浓度IL-1β、TNF-α、IL-17等炎症因子构建的微环境有关。当然，此次研究选取的炎症因子检测指标尚不全面，在后续的研究中尚需拓展检测旋转生物反应器内球形体培养人胎盘间充质干细胞分泌的蛋白谱，进一步验证结论的准确性。
综上所述，此次研究发现旋转生物反应器内球形体培养能明显提高人胎盘间充质干细胞中多种炎症因子的分泌量，有望加强人胎盘间充质干细胞的免疫调节作用，提升人胎盘间充质干细胞的治疗潜能，为后续人胎盘间充质干细胞的临床应用提供了实验依据。另外，旋转生物反应器内球形体培养人胎盘间充质干细胞构建炎症因子微环境，不仅能发挥旁分泌作用，还有可能产生自分泌作用，有可能是旋转生物反应器内球形体培养维持间充质干细胞自我更新与免疫调节作用的重要机制。当然，该推测尚需在下一步的工作中进行验证。中国组织工程研究杂志出版内容重点：干细胞；骨髓干细胞；造血干细胞；脂肪干细胞；肿瘤干细胞；胚胎干细胞；脐带脐血干细胞；干细胞诱导；干细胞分化；组织工程

旋转生物反应器内球形体培养对人胎盘间充质干细胞炎症因子分泌的影响

Effects of spheroid culture in a rotating bioreactor on secretion of inflammatory factors by human placenta-derived mesenchymal stem cells

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