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作者：摩西 | 主编：摩西
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MSC扩增中的挑战：异质性与衰老
在MSC的扩增过程中，出现了一个较为棘手的问题：细胞的异质性。通俗点说，MSC在扩增时并不是每个细胞都“听话”，有些细胞会突然“走偏”，表现出与其他细胞不同的形态和功能，这就导致了在修复软骨时，部分细胞效率很高，而另一部分则效果不佳。就像一支团队，有些成员高效运作，而有些成员却“偷懒”或表现不稳定。
不仅如此，随着扩增次数的增加，MSC也会逐渐老化。这种老化表现为细胞的增殖能力下降，细胞形态发生变化，最终失去了修复软骨的能力。这就像一台机器，使用得越久，零件越容易磨损，效率也随之降低。研究发现，未经干预的MSC在第9代时（即经历9次细胞分裂扩增），它们的分裂能力大大降低，甚至表现出显著的细胞衰老迹象。
代谢调节：提升MSC扩增效果的新策略
为了解决这个问题，科学家们提出了一种创新的策略——代谢调节。简单来说，代谢调节就是通过改变MSC的“饮食”，调节它们在扩增过程中的状态，让它们变得更“年轻”且功能更强。
论文截图
最近，在《干细胞研究与治疗》杂志上发表的一篇题为“代谢调节以改善 MSC 扩增和关节软骨修复的治疗潜力”的论文中，新加坡-麻省理工学院研究与技术联盟 (SMART) 中心制造个性化医疗关键分析 (CAMP) 跨学科研究小组的研究人员，详细介绍了他们开发的一种启动策略，通过改变细胞利用能量的方式来增强优质 MSC 的扩增。
在这项研究中，研究者通过在MSC的培养过程中加入抗坏血酸（维生素C），可以显著改善它们的扩增效果。抗坏血酸的加入能够有效减少细胞异质性，延缓MSC的衰老，并且提高其软骨分化的潜力。这就像给细胞提供了额外的“能量饮料”，让它们在扩增过程中保持活力和一致性。
研究者通过微磁共振弛豫法 (µMRR) 监测 MSCs 扩增过程。图片来源：新加坡-麻省理工学院研究与技术联盟 (SMART)
具体来说，研究人员在MSC的培养基中加入了1 mM L-抗坏血酸-2-磷酸 (AA) 进行一次传代培养，可改善软骨分化。经过7天的培养后，这些细胞表现出了显著提升的软骨生成能力，能够将MSC的软骨分化潜力提高2.6倍。再生成软骨基质——比如硫酸化糖胺聚糖（GAGs）和II型胶原——方面，处理过的MSC表现得更加出色，生成量比未经处理的MSC高出30%。
抗坏血酸的长期效应：突破MSC扩增瓶颈的关键
那么，这种效果能维持多久呢？短期的抗坏血酸处理效果显著，但研究人员也好奇：如果长期使用抗坏血酸，MSC是否能够保持更长时间的高效状态？结果表明，长期使用抗坏血酸的MSC在扩增至9代时，表现出了远超预期的结果。细胞大小更加均一，形态一致，增殖能力显著提升。
未经抗坏血酸处理的MSC在第9代时，分裂速度显著减缓，并表现出衰老迹象。而处理过的MSC依然保持了较高的活力，其扩增倍数提升了超过300倍。这一结果突破了MSC扩增中的传统瓶颈，证明抗坏血酸能够在长时间的培养过程中保持MSC的功能性。
抗坏血酸的作用不仅局限于抗氧化功能，它还通过减少活性氧（ROS）的积累，降低细胞的衰老速度。研究中，抗坏血酸处理后的MSC表现出更少的β-半乳糖苷酶阳性细胞和纺锤状细胞形态，表明这些细胞保持了更好的自我更新能力。
MSC疗法在软骨修复中的应用前景
代谢调节不仅为MSC的扩增提供了新的解决方案，也为未来MSC疗法在关节软骨修复中的应用铺平了道路。通过优化MSC的扩增过程，科学家们能够在大规模生产中保持细胞的一致性，减少异质性，同时延缓细胞的老化。这意味着MSC可以更高效地修复关节软骨，显著提升治疗效果。
处理后的msc进行3周软骨分化后的软骨颗粒的组织学分析
更重要的是，这种代谢调节策略不仅提升了MSC的扩增效率，还为其他组织修复疗法提供了借鉴。例如，在再生医学和骨科修复中，MSC的应用前景也变得更加广阔。
MSC疗法在关节软骨修复中的前景非常光明，而代谢调节策略的引入则为这一领域带来了全新突破。通过添加抗坏血酸，科学家们不仅提升了MSC的扩增效率，还保证了它们在临床应用中的稳定性和有效性。随着这项技术的不断发展，MSC疗法有望在软骨修复及其他再生医学领域取得更大突破。
总之，代谢调节为MSC扩增过程中异质性和衰老问题提供了有效的解决方案。通过这项创新技术，未来的MSC疗法将更具个性化、更高效，并为更多患者带来希望。
