造血干细胞（HSC）的体外再生，是再生医学领域长期追逐的“圣杯”。2024年9月，澳大利亚研究团队在《Nature Biotechnology》上发表了一项里程碑式的工作——首次在 完全化学成分明确、无动物源成分 的培养体系中，将人诱导多能干细胞（iPS细胞）分化为具备长期多系造血重建能力的造血干细胞（iHSC）。这一突破不仅证实了体外重现AGM区造血发育的可行性，也为细胞治疗产品的规范化生产铺平了道路。从胚胎发育到培养皿：iPS细胞如何“重走”造血之路
要理解这项突破的技术逻辑，需要先回到人类胚胎发育的早期。在胚胎发育至Carnegie Stage (CS) 12–14（约27–32天）时，主动脉-性腺-中肾（AGM）区出现一类特殊的细胞——生血内皮细胞（Hemogenic Endothelium, HE） 。这些细胞同时表达内皮标记（如CDH5、SOX7）和造血转录因子（如RUNX1、MYB），却尚未表达造血表面标记（如CD43、CD45）【25†L9-L10】。正是这群“身份未定”的细胞，将经历内皮-造血转化（Endothelial-to-Hematopoietic Transition, EHT），释放出第一波具有长期重建能力的造血干细胞。体外分化iPS细胞的策略，本质上就是在培养皿中精准复刻这一发育轨迹 。研究团队采用旋转类胚体（swirling embryoid body）培养体系，通过时序性地调控多个信号通路，引导iPS细胞依次经历：中胚层诱导 → HOXA⁺动脉样命运 → 生血内皮 → 内皮-造血转化 → 造血干祖细胞 。1. 第0天：Wnt激动剂（CHIR99021）联合Activin A/BMP4诱导中胚层形成；2. 第1–3天：CHIR联合ALK抑制剂SB431542，诱导细胞获得 HOXA⁺ 的AGM样命运——这是区分AGM型造血（具重建能力）与卵黄囊型造血（无重建能力）的关键分子标记；3. 第3–5天：视黄醇醋酸酯（RETA，维生素A衍生物）的脉冲式添加，对于驱动AGM样造血命运至关重要。研究显示，RETA处理可显著上调AGM HSC特征基因（HLF、SPINK2、HOXA9、MECOM），并使细胞在转录组层面更接近CS14–15胚胎AGM HSC；4. 第3–7天：高浓度VEGF（150 ng/mL）促进动脉内皮生成，而第7天撤除VEGF 则可加速动脉标记丢失、上调RUNX1和HLF，显著提高EHT效率。最终，在第14–16天，培养体系中释放出大量CD34⁺造血细胞。将这些细胞 冻存后复苏 ，经尾静脉移植入免疫缺陷小鼠，可在 25–50% 的受体中观察到长期（>16周）、多系（红系、髓系、B细胞、T细胞）的造血重建。
从 “科研级” 到 “临床级” ：培养基的化学限定与无动物源
上述突破性成果的实现，离不开一个基础但至关重要的条件——完全化学成分明确、无动物源成分的培养体系。传统的多能干细胞培养基（如E8培养基）和分化添加物（如KSR，KnockOut Serum Replacement）虽然应用广泛，但存在固有的局限性： 成分复杂、批次间差异大、可能含有动物或人源成分 ，这在基础研究中尚可接受，但在临床级细胞产品的生产中却构成了病毒污染风险和监管障碍。这正是StemFit系列培养基的设计初衷。StemFit Basic04 Complete Type（Basic04CT）作为新一代人多能干细胞扩增培养基，具有以下特点：1. 无动物源、化学成分明确：严格遵循USP<1043>和ISO20399标准，不含任何动物或人源成分，从根本上降低病毒污染风险和批次间差异；2. 即用型单瓶设计：预混80 ng/mL bFGF，无需多组分混合，简化操作流程、降低污染风险；3. 支持单细胞传代：在多种细胞外基质上均表现优异，克隆形成效率高；4. 周末免换液：灵活安排实验日程，显著降低培养成本；5. GMP级别可选：通过ISO 13485认证工厂生产，符合再生医学产品的质量管理规范。而在分化阶段，StemFit For Differentiation（StemFit Diff.）则提供了无动物源、化学成分明确的分化添加物，可支持iPS细胞向中胚层、内胚层、外胚层等多谱系分化。在手册提供的造血分化方案中，StemFit Diff. 可替代传统的血清或KSR添加物，与BMP4、Activin A、VEGF、CHIR99021等诱导因子配合，在仅10天内将iPS细胞依次引导通过原条（Primitive Streak）→ 生血内皮（HE）→ 造血祖细胞样细胞（HPC）的分化路径。值得一提的是，近期已有研究利用StemFit Basic04 Complete Type和StemFit For Differentiation在自动化细胞培养系统（CliniMACS Prodigy®）中成功实现了iPS细胞向造血祖细胞的高效、可重复分化，并进一步分化为CD8 T细胞。这标志着从手动操作到自动化生产 、从科研级到临床级的转化正在成为现实。
展望：从实验室到临床
Ng等人2024年的这项研究，证明了无需转基因、无需饲养层、在完全化学成分明确的体系中 ，即可从iPS细胞分化出具备长期多系重建能力的造血细胞。这为自体HSC移植、遗传性血液病的基因修复、以及免疫细胞治疗提供了可再生的细胞来源。然而，从“可以做到”到“可靠地做到”，仍有很长的路要走。目前iHSC的重建频率（约1/3×10⁶ CD34⁺细胞）仍远低于脐带血HSC（约1/6×10³），二次移植能力也尚待提高。这些问题的解决，既依赖于分化方案的持续优化，也离不开更稳定、更可控、更接近临床标准的培养体系的支持。StemFit Basic04CT与StemFit For Differentiation的无动物源、化学成分明确、GMP可及的设计理念，恰好回应了这一需求。对于正在探索iPS细胞造血分化的研究者而言，从扩增阶段的Basic04CT 到分化阶段的StemFit Diff ，这套完整的无动物源培养方案，或许正是通往可重复、可放大、可转化的体外造血再生之路的重要基石。（本文所引用的研究数据来自Ng ES等发表于Nature Biotechnology（2024）的研究，以及StemFit系列产品官方技术资料。）
English
18020283128