基于無血清體系的巨核細胞生成效率提升方案解析

本文摘要：iPSC體外誘導血小板存在分化效率不足、培養基成本高昂等難題，該研究驗證全人源hPL可替代傳統HSA構建無血清分化體系，1%添加濃度能穩定提升造血祖細胞與成熟巨核細胞產量，高濃度反而抑制分化。hPL天然富集多種生長因子，搭配接種密度優化、小分子替代重組因子等工藝協同，可將分化周期縮至19天、大幅提升血小板總產量，方案適配細胞治療臨床轉化研發。

關鍵詞：人血小板裂解液、hPL、HSA、誘導多能干細胞、iPSC、巨核細胞分化、無血清培養基、血小板分化、血小板制備

本文由曼博生物科研團隊整理，僅用于科研信息分享與實驗操作參考：

一、iPSC來源血小板的工藝痛點與培養基優化方向

全球臨床用血長期面臨血小板供應短缺的問題，血小板保質期短、依賴獻血者捐獻，供需波動明顯。誘導多能干細胞（iPSC）具備無限擴增能力，可作為可再生來源體外制備血小板，是解決供應瓶頸的潛在方向。

但當前iPSC血小板分化仍存在幾類核心問題：分化異質性高、成熟巨核細胞產量低、細胞因子與培養基成本高、工藝穩定性不足，難以支撐規?；苽?。培養基配方直接決定分化效率與生產成本，是工藝優化的關鍵環節。

傳統無血清分化體系常以人血清白蛋白（human serum albumin，HSA）作為核心的補充劑，雖然可以實現無異種培養，但在分化效率與成本控制上還有優化空間。人血小板裂解液（Human platelet lysate，hPL）富含多種天然生長因子，已在間充質干細胞、內皮細胞等多種細胞培養中驗證可用，其在造血分化與血小板制備中的應用價值也逐步得到驗證。

近期發表于《Stem Cell Reviews and Reports》的一項研究，系統優化了iPSC向血小板分化的完整方案，其中以hPL替代HSA的培養基改造，是實現提效降本的關鍵舉措之一。

圖1. 發表于《Stem Cell Reviews and Reports》的iPSC血小板分化工藝優化研究

二、hPL替代HSA的實驗設計

本次研究使用的科研級人血小板裂解液（hPL,PL-NH-100）來自Sexton Biotechnology，基于優化的擬胚體（embryoid body，EB）接種分化方案，開展了培養基添加組分替換驗證。

2.1 實驗方案

研究采用擬胚體（EB）介導的造血分化路徑，先通過優化初始接種密度（每孔8000個細胞，即P8000方案）提升造血祖細胞的產出，再在此基礎上替換培養基的白蛋白組分，測試hPL對巨核細胞（MK）分化的影響，在本文中我們重點闡述hPL替換白蛋白的實驗結果，接種密度優化部分可詳見文獻原文。

2.2 hPL濃度梯度設置

研究以傳統HSA補充的無血清培養基為對照，設置了多組hPL濃度梯度，先通過1%、3%、5%、10%的寬范圍初篩，再通過0.5%–1.25%的窄范圍細化驗證，尋找適配巨核細胞分化的濃度。所有組別僅替換白蛋白組分，其余培養基成分保持一致，排除其他變量干擾。

三、hPL替換HSA在巨核細胞誘導分化中的實驗結果

實驗從細胞形態、總產出、標志物比例、長期穩定性多個維度，驗證了hPL替代HSA的實際效果。

3.1 hPL濃度依賴的分化效應

測試結果顯示，hPL對iPSC向巨核細胞分化存在濃度依賴性效應：

• 低添加濃度區間（0.5%-1.25%）hPL，可有效支撐造血祖細胞擴增與巨核細胞成熟，其中1%添加組的總細胞產量、成熟CD41+CD24b+巨核細胞產量優于同等條件下的HSA對照組；

• 當添加濃度升高至2%–3%時，分化效率逐步下降；

• 更高濃度（5%、10%）下，過量生長因子會打破體系營養平衡，對細胞產生持續刺激，抑制巨核細胞分化的相關過程。
  綜合以上梯度濃度測試數據可知，在本套iPSC擬胚體分化體系中，1% hPL為該體系下適宜的工作濃度。

圖2.人血小板裂解液（hPL）基本可替代人血清白蛋白（HSA）,可保障巨核細胞的穩定生成；(A) 分別添加HSA、不同濃度梯度hPL培養的EBs及分化細胞在第8、11、14天的明場圖像；(B)細胞總產出量；(C)造血祖細胞（CD34+CD45+）生成量；(D) 成熟巨核細胞（CD41+CD42b+）生成量；(E~G) 第19天對比分析

3.2 造血祖細胞與巨核細胞的產量提高

如圖2所示，對比分化第14天與第19天檢測結果，1% hPL體系的細胞產出優勢可穩定維持至分化后期，不會隨培養時長出現明顯下滑，說明該替換方案可滿足巨核細胞長周期成熟培養需求。

四、hPL在干細胞分化中的作用機制與工藝價值

4.1 hPL成分與信號通路基礎

hPL由裂解的人血小板制備，天然富集血小板α顆粒中的多種生長因子，包括PDGF（platelet derived growth factor）、IGF（insulin-like growth factor）、VEGF（vascular endothelial growth factor）、FGF（fibroblast growth factor）、TGF-β（transforming growth factor-β）等，可多維度調控細胞增殖與分化。

4.2 hPL的臨床轉化價值

hPL 不含動物源組分，可搭建無異種培養體系，相比含異種添加物的培養體系，更契合細胞治療無外源風險的研發方向。相比傳統含血清體系，其病原體風險更低，批次可控性更強，更適配標準化、規?；募毎苽涔に?。

五、hPL與其他優化工藝協同進一步提高血小板產出效率

僅依靠hPL替換 HSA 雖可提升巨核細胞基礎產量，若想要大幅拉高終末血小板總產出，需搭配多重工藝形成協同優化方案。本研究整套優化體系包含四類獨立改造手段，分工明確：

1. 提升 EB 初始接種密度：縮短分化周期，從源頭提升造血細胞基數；

2. 小分子 740Y-P、butyzamide 替代重組 SCF、TPO：降低高價細胞因子使用成本，同時提升批次一致性；

3. blebbistatin聯合616452聯用：促進巨核細胞多倍體化，提高單顆巨核細胞的血小板釋放能力；

4. 1% 濃度hPL替換本體系培養基內原HSA組分：穩定提升造血祖細胞與成熟巨核細胞產量。

四類改造手段同步聯用形成完整優化方案，協同實現分化周期縮短、血小板總產量提升、整體制備成本降低等多重收益，hPL 是該體系中替換 HSA 的核心基礎組分。

如圖3所示，每個iPSC可生成14.9個血小板，該產量源于每個iPSC能分化得到1.42個CD41?巨核細胞（MK），且每個MK平均產生10.5個血小板（圖3J-K）。透射電鏡觀察結果表明，這類誘導多能干細胞來源血小板（iPSC-PLTs）具備典型的血小板結構特征，與PBMC-PLTs特征相近，均可見開放管道系統、顆粒及線粒體（圖3L）;

多維度優化結合后，得到的優化方案可實現單個iPSC產出14.9個功能性血小板，分化周期縮短至19天，且生成的血小板具備正常的超微結構與凝血功能，可支持纖維蛋白凝塊的形成與收縮。

圖3. 優化分化方案（ODS）較基礎分化方案（BDS）提高了人誘導多能干細胞（hiPSCs）生成巨核細胞與血小板產出效率。(A) BDS與ODS的流程示意圖；(B) 第19天總細胞產量；(C) CD34?CD45?祖細胞與CD41?CD42b?巨核細胞的相對生成量；(D) BDS與ODS方案下巨核細胞的形態差異，比例尺：100微米；(E)MKs直徑檢測；(F、G) CD41陽性細胞DNA倍性分析的典型圖譜(F)與統計學分析結果(G)； (H) MKs的VWF、CD42b及DAPI免疫熒光染色；(I) 不同倍性MKsWright-Giemsa染色；(J) 基礎分化方案與優化分化方案中單顆巨核細胞的血小板生成效率；(K) BDS與ODS中單個iPSCs的MKs、血小板生成效率；(L) PB、PBMC、iPSCs來源血小板的透射電鏡圖像； (N) 凝血酶激活后，不同來源血小板在乏血小板血漿中的xue kuai回縮能力。

六、hPL在iPSC血小板分化工藝應用中常見問題

Q1：血小板裂解液為什么能替代白蛋白用于干細胞分化？

A：hPL能提供白蛋白的基礎營養與蛋白保護作用，并且天然富集多種生長因子與細胞活性成分，可同時支撐細胞增殖與分化信號，因此可在無血清體系中替代白蛋白并實現的分化效率的一定提升。

Q2：hPL用于巨核細胞分化的適宜濃度是多少？濃度越高越好嗎？

A：在該iPSC血小板分化體系中，1%為驗證后的適宜工作濃度。在本分化體系中，hPL并非濃度越高，效果越好，超過一定濃度（如本分化體系達到2%及以上）會導致生長因子過量打破體系營養平衡，擾亂細胞穩態，反而對分化過程產生抑制作用。

Q3：hPL替代HSA的分化方案適配臨床轉化么？

A：本研究采用科研級hPL完成 iPSC 向巨核細胞體外分化驗證；hPL 為全人源材料，無異種動物成分，具備搭建無異種培養體系的基礎條件。若采用配套 GMP 級hPL產品，并完成全套臨床級安全驗證，該分化思路有潛力用于臨床血小板制備工藝開發。

Q4：hPL在分化體系中只能替代白蛋白嗎？

A：hPL除可直接替換培養基中的HSA外，其含有的多種內源生長因子能夠減少外源重組細胞因子的使用量；若配套 740Y-P、butyzamide 小分子協同使用，可實現高價 SCF、TPO 的完整替換，共同構建更經濟的分化培養方案。

七、總結

人血小板裂解液（hPL）（可掃描下方圖片訪問曼博生物查看具體信息）作為人源、無動物源的培養基補充劑，在iPSC向巨核細胞與血小板的分化過程中，可有效替代傳統人血清白蛋白，提升細胞產出效率，協同體系內所需的特定小分子的使用可同時降低目的細胞的制備成本。

通過濃度優化與多策略協同，hPL能夠支撐更穩定、更經濟的血小板體外制備工藝，為 iPSC 來源血小板的體外分化基礎研究提供可行的培養基優化思路，若進一步推進臨床制備還需搭配 GMP 級hPL并完成全套安全性驗證。

參考文獻

Yue W, Yang Y, Miao Y, et al. Optimizing the Method for Differentiation of Functional Platelets from Human Induced Pluripotent Stem Cells[J]. Stem Cell Reviews and Reports, 2026.

本文由上海曼博生物基于《Stem Cell Reviews and Reports》期刊公開研究文獻（DOI: 10.1007/s12015-026-11060-5）整理，僅用于科研信息分享與實驗操作參考，若涉及版權問題，煩請聯系我方進行下架處理。

研究中所用科研級人血小板裂解液（hPL, PL-NH-100）由Sexton Biotechnology提供。

本文基于Sexton Biotechnology公開資料由其中國提供商上海曼博生物整理，用于科研信息分享、實驗參考等。上海曼博生物可提供Sexton Biotechnology人血小板裂解液（hPL）、PL-NH-100科研級人血小板裂解液及GMP級hPL相關產品。