包括胚胎干细胞以及诱导干细胞在内的人类多能干细胞，具有广阔的生物医学应用空间，如组织工程、细胞替代性疗法甚至器官工程，以及高通量药理毒理筛选。所有这些应用都需要大量的高质量干细胞，但长久以来可控的工业产业放大方法成为了制约干细胞应用的原因，尤其是临床应用方面。由于干细胞的生长需要特殊通路对其刺激与诱导，而目前现有的平面培养方法本身决定了可扩展性差，因此这也成为了干细胞培养的瓶颈。

在最近的《美国科学院院刊》发表的文章中，一组研究人员采用了一种简单的、可工业化生产的三位培养技术来获得大量高质量的干细胞。三维细胞培养是指在一定的环境条件下，将细胞种植在三维支架中，构建出具有特定形态和功能细胞的方法。

该三维培养方法采用一种自动感温的热敏凝胶，联合可控的生产条件，完全不需要任何人源或动物源性的因子。在优化的条件下，该培养体系可生产长期的、生长迅速的多种来源的干细胞，生长速度约为每5天20倍扩增，产量及细胞纯度都达到了较高的水平。甚至在此体系下能够形成单细胞的扩增，这比任何一种现有的生产手段都具有更大的优势。

干细胞的三维球状形态与干细胞特性密切相关，如胚胎干细胞在滋养层上以克隆形态生长，神经干细胞以神经球的形态生长；干细胞分化后失去克隆样形态。本研究取得更重要的结果是，该培养体系可以形成三维诱导的干细胞分化，形成多个细胞系，包括可以产生多巴胺的神经细胞。而这些细胞的产生不需要外界对其加入DNA、RNA及蛋白质。

随着干细胞生物学研究的不断发展，人们已经发展出方法使得人类多能干细胞分化成许多细胞类型，比如神经嵴细胞、运动神经元、少突胶质细胞先祖细胞、胰腺祖细胞、肝细胞样细胞、视网膜细胞等。其中有些已经应用到了临床。研究人员认为，这些技术可以整合至三维水凝胶培养技术，从而使得更为经济、有效、多产的细胞培养成为可能。研究者们还认为，该培养体系可以满足从生物学研究到临床开发所有阶段的要求。（作者：李秋实)

参考文献：《Proceedings of the National Aca- demy of Sciences》2013:E5039-E5048