总结

探索 MSC 球体相对于传统 2D MSC 培养的优势。与传统的2D MSC相比，MSC球体的临床前研究较少。虽然 2D 方法通常会损害 MSC 功能，但 3D 球状培养物可以保持其质量，从而改善治疗结果。 3D 球体形成模仿体内 MSC 生态位，确保活力并促进归巢到受影响的组织。因此，MSC 球体可以深入了解 MSC 的生物学特性，并改善离体扩增后的治疗效果。

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细胞疗法代表了一种利用活细胞治疗疾病和恢复组织功能的开创性方法。这种创新方法利用细胞的再生潜力来治疗多种疾病，从癌症和自身免疫性疾病到退行性疾病。用于治疗的细胞可以来自不同来源，包括患者自己的身体、捐赠者或干细胞库。这些细胞在给予患者之前通常会在实验室环境中进行操作、扩增，有时甚至进行基因改造。细胞疗法预示着个性化医疗时代的到来，为传统疗法可能失效的新治疗途径提供了新的途径。

传统上，单分散细胞直接注入体内 通过 静脉内 (IV) 注射、肌内 (IM) 注射、关节内注射或其他途径，具体取决于预期目标。这些细胞穿过血流到达特定的组织或器官，并在那里发挥治疗作用。然而，单分散细胞的功效有时可能会被球体、紧密模仿组织结构和组织的三维 (3D) 细胞聚集体所掩盖。 

提高 MSC 球体的治疗潜力

尤其是间充质干细胞球体，由于其多方面的优势，在细胞治疗领域引起了极大的兴趣。它们擅长增强旁分泌信号传导、改善细胞存活和功能、产生复杂的细胞外基质 (ECM)、发挥更广泛的治疗效果以及促进保留和植入。这些属性使 MSC 球体成为再生医学和组织工程应用的有希望的候选者，为解决临床挑战和推进患者护理提供了一种变革性方法。

• 提高干性和分化潜力

MSC 球体诱导多能性标记基因（Sox-2、Oct-4 和 Nanog）显着上调，并增加其克隆形成性。它还增强了分化为多谱系细胞的潜力。

• 提高生存率

MSCs 球体对缺氧具有更好的耐受性，因为它们表达更高水平的缺氧诱导因子 1 和锰超氧化物歧化酶。 MSCs 还上调抗凋亡分子 Bcl-2 并下调促凋亡分子 BAX，证实了球状细胞中的促存活分子谱。

• 改善抗炎和血管生成因子的分泌

MSC 的球状培养导致血管生成生长因子和细胞因子的分泌增加，例如血管生成素 (ANG)、成纤维细胞生长因子 2 (FGF-2)、血管生成素 2 (ANGPT-2)、VEGF 和肝细胞生长因子 (HGF)，以及与单层培养物相比，抗炎细胞因子例如转化生长因子-β1 (TGF-β1) 和白细胞介素-6 (IL-6)。

MSC球体功能改善的机制是什么？

与传统的单层培养物相比，MSC 球体增强了治疗潜力，促使人们探索推动其功能改善的潜在机制。以下是一些可能在重塑球体内 MSC 特性方面发挥关键作用的因素： 

• 改变细胞组织：

间充质干细胞聚集成球体从根本上改变了细胞组织，包括细胞-基质和细胞-细胞相互作用。这种重组影响细胞形态、细胞骨架组织和极化，可能影响细胞行为和功能。

• 基材刚度和弹性：

基质的机械性能显着影响 MSC 的旁分泌特性。球体形成过程中会发生刚性和弹性的变化，这可能会调节细胞行为和调节免疫调节作用的生物活性因子的分泌。

• 增强的细胞与细胞接触：

球体内细胞与细胞接触的增加会上调细胞粘附分子的表达，例如钙粘蛋白（E-钙粘蛋白、N-钙粘蛋白、钙粘蛋白-11）和间隙连接蛋白（Connexin-43）。这些相互作用不仅定义了 MSC 的谱系特异性，而且还促进球体微环境内的细胞间通讯和信号传导。

• 缺氧微环境： 

MSC 球体的核心经历轻度缺氧，这可以有效刺激促生存和血管生成因子的上调。球体内的这种缺氧生态位会启动适应性反应，促进细胞存活、增殖以及对新血管形成和组织再生至关重要的血管生成因子的表达。 

• 增强细胞外基质 (ECM) 分泌： 

MSC 球体表现出细胞外基质 (ECM) 成分分泌增强，培育富含生长因子和细胞因子的有利微环境。 ECM 蛋白的这种局部沉积支持自分泌信号传导，并为组织修复和再生至关重要的细胞过程提供结构支持。 

• 自噬调节： 

MSC 球体内自噬活性的增加可以保护细胞免受环境压力，并可能有助于提高存活率和预防过早衰老。自噬作为一种细胞质量控制机制，确保细胞稳态和功能的维持。 

离体 MSC 球体生产技术

MSC 球体从实验室规模生产到大规模制造的转变代表了利用其临床应用治疗潜力的关键一步。然而，从实验室到临床的转变需要开发稳健且可扩展的生产方法，能够生成一致且临床相关的球体群体。在这种背景下，优化 MSC 球体的大规模生产工艺提出了多方面的挑战，包括细胞来源、培养条件、可扩展性和法规遵从性等考虑因素。

各种球体生成技术已经建立。其中，最广泛的是悬滴法、低粘附性基材的应用、基于膜的聚集法和强制聚集法。 

悬滴法：

悬滴技术是生成球体的最流行的方法之一，提供了一种直接的方法来创建受控的细胞群和球体大小。然而，其大规模球体生产的可行性受到标准培养皿的有限空间以及建立和收获过程中的劳动密集型过程的阻碍。解决这些限制， CellHD-256 作为一种基于芯片的创新技术，促进 3D 细胞球体的统一生产。 CellHD-256 以其简单性和成本效益为核心，能够高效生成多达 256 个球体。

低附着表面： 

虽然低附着表面为球体形成提供了另一种可行的方法，但它们通常会导致所产生的球体的尺寸和形态发生显着变化。为了应对这一挑战， 球面板 5D 以革命性的设计进入现场，旨在培养具有高均匀性和可重复性的完美圆形球体。 SphericalPlate 5D 利用专利技术，每块板可生成多达 9000 个标准化球体，为临床和诊断应用的无缝转化铺平了道路。

MSC球体的体内治疗效果

采用各种临床前研究模型来研究 MSC 球体的体内治疗效果，包括伤口愈合、促炎性疾病、骨和骨软骨缺陷、膝关节滑膜炎、心血管疾病、肝再生、肾损伤、神经源性疼痛和缺血模型。

研究一致表明，MSC 球体在体内的应用可增强治疗效果。例如，邓等人。展示于 一项研究 人胎盘来源的 MSC 的 3D 球体可减轻脊髓损伤 (SCI)。移植的间充质干细胞在整个实验过程中存活下来，保持其有利的分泌特性，并通过减少病变空洞、抑制炎症和星形胶质细胞增生以及促进血管生成来发挥显着的神经保护作用。这些发现表明 MSC 球体在 SCI 治疗方面具有巨大的潜力。

在最近的 调查 Lee等人通过右侧坐骨神经的慢性压迫损伤建立了神经性疼痛小鼠模型。他们的研究表明，与单层培养细胞相比，球状体移植可以更有效地缓解慢性疼痛，并证明体内存活时间更长。此外，MSC 球体调节促炎细胞因子和与慢性炎症反应相关的基因，表明它们具有增强疼痛缓解和运动功能改善的潜力。这些发现强调了球体在促进基于 MSC 的细胞疗法治疗诱导性神经性疼痛损伤方面的有前景的作用。

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