干细胞扩增及肝向分化过程中相关指标及其检测方法

摘要

背景:干细胞在组织工程学、再生医学、细胞治疗以及药物研究方面具有巨大的应用前景。近年来,以生物人工肝为例的应用研究需要大规模扩增出高质量的干细胞并最终定向分化为肝(样)细胞。如何通过此途径高效获得一致性、功能性完好并且标志物均匀表达的分化细胞,是需要解决的关键问题。目的:对干细胞扩增及肝向分化过程相关检测指标与检测方法进行综述,总结已应用于在线检测的指标与方法,讨论部分指标与方法应用于在线检测的局限性,并对未来有望应用于在线检测的指标和检测技术进行展望。方法:由第一作者检索1990至2019年PubMed数据库、Web of Science核心合集、Elsevier数据库、中国知网等收录的与干细胞扩增及肝向分化过程相关的文献。英文检索词为“stem cells,expansion,hepatic differentiation,monitoring,real-time online”,中文检索词为“干细胞,扩增,肝向分化,监测,实时在线”,共计检索93篇文章,最终筛选了符合标准的53篇进行综述。结果与结论:干细胞扩增及肝向分化过程的相关检测指标与检测方法众多,其中扩增过程的检测指标主要涉及干细胞多能性的保持、代谢活性、存活率以及转癌趋势。肝向分化过程因细胞种类而异,其中多能干细胞和中胚层谱系成体多能干细胞要先向内胚层定向分化,再分化为成熟肝(样)细胞,而以肝干/祖细胞为主的内胚层谱系成体多能干细胞可直接分化为成熟肝(样)细胞。分化过程不同阶段细胞的特异性标志物、存活率以及代谢活性是检测的重点。目前,基于大型生化检测分析设备的检测方法虽然可靠性高,但面临实时性差、成本高、难以集成小型化等问题。未来,干细胞扩增及肝向分化过程中关键检测指标的筛选、检测标准的量化以及自动化在线检测的实现,需要重点研究。