干细胞在生物与医学领域的应用多种多样,其潜在应用价值也十分重要。但是在实际操作过程中,总会出现各种各样的问题,导致干细胞的培养过程并不顺利,对研究进展和结果产生不利影响。本篇文章将对干细胞的主要影响因素进行大概总结。
对干细胞存在影响的因素大致可以归结为四大类。
物理因素
影响干细胞的物理因素包含辐射,温度和机械损伤等。辐射影响在生活中十分常见,如手机电脑的电磁辐射,王甜和丁桂荣在文章中总结了电磁辐射对间充质干细胞的影响,大量的相关数据证明,电磁辐射可以影响间充质干细胞的增殖与分化[1]。温度对干细胞的状态也存在很大的影响,苏鸿军等人的文章中详细介绍了温度变化对于间充质干细胞的影响[2]。机械损伤也是十分常见的影响因素,Nava等人研究发现了在经受机械损伤(机械拉伸)时其细胞内的遗传物质也会发生损伤[3]。
化学因素
化学影响因素涵盖了我们生活中的方方面面,可以总结概括为重金属,有机溶剂,药物因素,环境化合物和天然毒素5种。随着人们对材料的需求持续增加,重金属的应用逐渐扩大。今年Yixi Li等人研究发现了重金属中的镉元素可以对神经干细胞产生严重的神经毒性,影响干细胞的正常功能[4]。苯是常见的有机溶剂之一,经常用于合成染料,橡胶树脂等。经Nur Afizah Yusoff等人的研究中证明了苯可以抑制造血干细胞的增殖和分化,导致造血功能受损,同时苯可以靶向造血干细胞引起癌症的发生[5]。为了保证环境的舒适度,在环境保护和农业发展中经常会用到农药等一系列植物药剂。而这些植物药剂的化合物残留对于干细胞也会存在一定影响,如双酚类有机物会引起胚胎干细胞的损伤,并造成胚胎毒性和心脏毒性,如2020年杨仁君在文章所述[6]。在生活压力飞速上升的现在,人们的身体每况日下。在这样的条件下造成多种药物的不断摄入,其中化疗类药物会抑制造血干细胞的分化增殖能力,影响造血干细胞活性[7]。此外,在日常生活中还存在一些会影响干细胞状态的天然毒素,如赤藓糖,Juan Carlos Gallardo‑Pérez等人的文章证明了赤藓糖可以影响脑癌干细胞的状态,调节脑癌干细胞的耐药性,为脑癌治疗提供潜在方式[8]。
环境和遗传因素
最常见的环境影响因素为活性氧和氧气浓度,有相关研究说明活性氧可以损伤干细胞的自我更新能力和细胞活性并影响干细胞的增殖分化能力[9]。且在干细胞的体外培养过程中,低氧条件更适合干细胞的活性维持和功能表达[10]。与此同时,遗传物质的改变也回造成干细胞状态的改变,如表观遗传的影响等[11]。2017年刘小龙研究组的研究成果揭示了表观遗传调控因子Uhrf1可以调控造血干细胞自我更新和分化[12]。2020年Halliwell J等人的文章中讨论了人类PSCs获得的突变类型以及导致其积累的机制。阐述了PSC在基因组损伤的反应中被编程为死亡的现象可能反映了早期胚胎发生的要求[13]。
综上所述,干细胞的生长过程受到多种因素的影响,包括物理因素,化学因素,环境因素和遗传因素几方面。这些因素共同作用,使得干细胞在特定的环境下更健康的成长或更快速的分化为特定类型的细胞,并发挥其相应的功能。
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