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基于细胞的软骨组织损伤再生策略中重要要素之一就是细胞,如何获得大量软骨表型的细胞是当前的重要研究内容。细胞聚团培养不仅能够模拟细胞的体内微环境,从而更好的维持细胞功能,也可被直接应用于基于细胞的治疗策略。本文基于转瓶生物反应器,考察了软骨细胞和间充质干细胞(Mesenchymal stem cells,MSCs)这两种有望应用于软骨组织再生的主要细胞种类的聚团动力学和机制。利用转瓶建立了牛软骨细胞(Bovine articular chondrocyte,bACs)、兔间充质干细胞(Rabbit mesenchymal stem cells,rMSCs)以及此两种细胞混合的聚团培养体系,考察了转瓶搅拌转速和细胞接种密度对细胞成团动力学、聚团尺寸、细胞增殖和胞外基质(Extracellular matrix,ECM)分泌的影响,探讨了细胞聚团的分子机制,并探究了细胞聚团培养对软骨细胞表型和MSCs干性的影响,获得以下主要发现:(1)转瓶分别单独培养bACs和rMSCs形成聚团,转瓶搅拌转速和细胞接种密度都能影响bACs和rMSCs的成团速率及聚团尺寸。在一定范围内,转速越低,细胞成团速率越快,细胞聚团平均尺寸越大;细胞接种密度越高,细胞成团速率越快,细胞聚团平均尺寸越大。培养时间越长,细胞聚团平均尺寸越大。(2)qRT-PCR分析细胞粘附分子和ECM分子的基因表达水平来考察细胞成团的分子机制,结果发现,β1整合素介导的细胞与ECM的相互作用可能参与了bACs聚团形成过程;而钙黏蛋白(Cadherin)介导的细胞与细胞的相互作用可能参与了rMSCs聚团形成过程。(3)基因表达的定量分析发现,转瓶培养bACs形成聚团维持并且改善了软骨分化,Π型胶原和SOX-9的基因表达水平增加,而Aggrecan的基因表达水平得以维持。转瓶培养rMSCs形成聚团提高了干细胞的干性,表现为SOX-2,NANOG,OCT-4干性标志的基因的表达水平都有显著性的提高。(4)转瓶混合培养bACs和rMSCs,也能够形成细胞聚团,而且在这些细胞聚团中,rMSCs主要集中在聚团内核,bACs则分布于聚团外周。综上所述,本文通过建立基于转瓶的培养体系,制备了具有软骨分化潜能的细胞聚团,揭示了培养条件对细胞聚团形成过程的影响规律并初步认识了其分子机制,为后续将细胞聚团大规模应用于软骨组织再生研究奠定了基础。