背景
造血干细胞(Hemopoietic stem cells, HSC)有高度的自我更新和多向分化潜能，可以产生所有成熟的血细胞，如红细胞、白细胞、血小板和淋巴细胞等，并且具有重建整个造血系统的潜能[1]。可根据其来源将其分类为脐带血造血干细胞、骨髓造血干细胞、外周血造血干细胞[2]。在众多研究和临床应用中，造血干细胞被广泛用于治疗急性白血病等血液系统疾病[3]。由于其来源部位获得不易，造血干细胞十分珍贵，所以其体外扩增既要保持自我更新能力的同时还要阻止其分化。
造血干细胞的培养
近年来大量实验表明，造血干细胞的培养和分化依赖细胞因子，促进造血干细胞增殖、生长和成熟。在造血干细胞培养过程中起主要作用的细胞因子有十余种，包括EPO、G-CSF、M-CSF和TPO等。它们通过与细胞表面的受体结合，激活多种信号通路，如JAK/STAT、PI3K/Akt、MAPK等，从而调控造血干细胞的生长、增殖和成熟。
造血干细胞生长分化所需的细胞因子的功能与作用通路主要如下：
干细胞因子(SCF)
干细胞因子(stemcellfactor，SCF)通过与锚定并表达于所有HSC表面的酪氨酸受体c-Kit结合而发挥作用，c-Kit表达缺陷将导致HSC扩增数量减少。SCF属于酪氨酸激酶受体TKR家族，具有扩增原始造血细胞的协同作用，使细胞走出G0期开始扩增，抑制凋亡[4]。
血小板生成素(TPO)
TPO是巨核细胞系特异性生长因子，属于特异性作用细胞因子，可维持巨核细胞增殖、分化、成熟、分裂及形成有功能的血小板，是扩增巨核细胞系的首选因子。在体外研究中TPO可以促进HSC增殖[5]。
白细胞介素-3(IL-3)
IL-3称为肥大细胞生长因子，是一个具有多效性的细胞因子，主要由激活的T淋巴细胞产生，能够刺激多能HSC和不同谱系定向祖细胞的增殖与分化。IL-3还可激活细胞外信号调节激酶(ERK)途径和JNK途径，诱导干细胞的生长、增殖与存活[6]。
白细胞介素-6(IL-6)
IL-6是一种多向性细胞因子，通过调节免疫和炎症反应，在防御中发挥重要作用。IL-6由T细胞、单核细胞、成纤维细胞、内皮细胞和角质形成细胞产生，具有多种生物学功能。它可以促进 B 细胞分化和抗体产生，协同IL-3在巨核细胞发育和血小板产生中发挥作用，调节骨代谢[7]。
FLT3配体(FL)
FLT3配体是调节早期造血细胞增殖的生长因子。其与表达酪氨酸激酶受体FLT3的细胞结合。FLT3配体本身并不刺激早期造血细胞的增殖，而是与其他CSFs和白细胞介素协同诱导生长和分化[8]。
Fms样酪氨酸激酶3(FLT3)
CD34+CD38dim细胞高度表达FLT3，通过与其特异性酪氨酸激酶活性的受体(TKR)结合，向细胞内传递信号。FL3作用于HSC/HPC，通过与在细胞表面的有TKR结合而发挥造血调控作用[9]。
转化生长因子-β(TGF-β)
TGF-β、TGF-β1、β2和β3三种亚型通过同一受体发出信号，引起相似的生物学反应。它们可以调节细胞增殖、生长、分化和运动，以及细胞外基质的合成和沉积。TGF-β由骨髓基质细胞产生，抑制早期HSC/HPC进入S期，使大多数HSC/HPC处于G0期[10]。
巨噬细胞炎性蛋白-1β(MIP-1β)
MIP-1β与MIP-1α相伴而生，是MIP-1α的天然拮抗剂，可以解除MIP-1α对早期HSC/HPC的抑制作用，阻止HSC重新返回静止状态[11]。
p38
p38作为一个信号传递分子属于丝裂原激活蛋白激酶(MAPK)家族的一员，在常氧条件下抑制HSC的体外扩增[12]。
粒-巨噬细胞-集落刺激因子(GM-CSF)
GM-CSF是临床上用于各种原因引起的白细胞或粒细胞减少症的药物。常被用做细胞动员剂，GM-CSF除能增加外周血造血干细胞的数量外，还有辅助心脏功能等作用[13]。
粒细胞-集落刺激因子(G-CSF)
G-CSF的作用一般有抗原呈递、增强巨噬细胞作用、促进造血干细胞增殖等。G-CSF是骨髓干细胞的强力动员剂，能刺激自体骨髓干细胞增殖，动员骨髓干细胞从骨髓到外周血[14]。
促红细胞生成素(EPO)
EPO是造血分化中的主要刺激因子，能促进造血干细胞向原始红细胞分化、加速红细胞的分裂增殖、促进血红蛋白的合成，同时在红细胞诱导分化研究中也发挥重要的作用[15]。
上述内容简要概括了造血干细胞培养过程中起到调节作用的重要生长因子及其作用，造血干细胞的分离与研究在干细胞领域开展较早，发展相对完善，但是由于其获得的特殊性，目前仍存在诸多影响因素与困难亟待解决，本系列的后续文章将会对造血干细胞的获取，培养等具体操作进行详细介绍。
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