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胚胎干细胞(ESC)能无限增殖,具有可以分化成各种细胞和组织的能力,是在组织工程和细胞治疗中理想的细胞资源。尽管在许多研究工作中,开发出了具有生物相容性的培养基质和适合细胞生长的生物反应器,用于体外干细胞的培养和维持,但是昂贵的细胞生长因子和多能性维持试剂依然使得对ESC进行大量生产是十分困难和具有挑战的。如今,传统中草药(TCHM)由于自身对疾病的治疗效果和对细胞毒性作用低等原因,开始得到了广泛关注。除了疾病治疗外,一些草药还可以通过激活淋巴细胞、增加自然杀伤细胞和抗氧化等方式提高机体免疫力,因此,TCHM也成为了拥有潜在促进ESC增殖能力的新型药物资源。本研究建立了一种简单、高效、可靠和高通量的筛选方法,用于评估TCHM提取物对细胞生长的作用效果。这一筛选平台建立在聚对苯二甲酸乙二酯(PET)为支架进行三维(3D)细胞培养的基础之上,选用转染后稳定表达绿色荧光蛋白(GFP)的小鼠ESC、人乳腺癌和结肠癌细胞系,并采用改良的384荧光孔板对细胞表达的荧光强度进行在线监测,从而对细胞生长动力学进行实时分析,实现动态反映药物对细胞生长影响的效果。通过检测不同浓度下脱氧胆酸、灵芝孢子粉(Gls)、银杏和淫羊藿的水提取物对细胞增殖和细胞毒性的作用,得到的检测结果与已有相关报道中的结果一致。在可靠性分析中,Z检验结果为0.5和1.0之间,证明这种细胞水平药物筛选(CBDS)平台提供的筛选结果变异性小,适合用于TCHM的高通量筛选(HTS)。Gls浓度为0.01%(w/v)时,mESC在旋转瓶中3D动态培养5d后扩增倍数为18.5,与没有添加药物的对照组(扩增13.6倍)相比,扩增倍数提高了36.1%,同时mESC对SSEA-1和Oct-4的表达维持在90%以上。分别将水溶性的灵芝多糖(PSS)和脂溶性的灵芝三萜(TTS)进行分离和提取,并在3D荧光CBDS系统中检测这两种有效成分对mESC细胞的影响,结果显示当PSS和TTS单独作用于mESC细胞时,没有增殖促进效果。对另外6种TCHM在ESC生长中的作用进行了考察,发现三七(Pn)、白术(Ram)、川芎(Rc)和Gls表现出促进ESC增殖的潜力。对这4种药物搭配成的11种药物组合继续进一步筛选,结果显示将Pn和Gls等量混合后,提取物(Pn/Gls)对ESC生长的促进效果十分明显,与没有药物处理的细胞相比,Pn/Gls在较低的剂量下(0.01%w/v)使ESC的比生长速率提高了29.5%(p <0.01),在较高剂量(0.1%w/v)时也使比生长速率增加了34.2%(p <0.05)。之后在旋转瓶反应器中对Pn/Gls在大规模培养环境中促进细胞生长的效果进行验证,5天培养结束后,添加0.01%Pn/Gls的培养基中生长的ESC扩增倍数达到了29.3,而对照组扩增倍数为16.8。此外,在Pn/Gls作用下生长的ESC,生长速率提高的同时对全能性基因阶段特异性胚胎抗原(SSEA-1)和Oct-4基因的表达水平并没有下降,而且细胞核型也没有受到破坏。因此,这种3D荧光细胞水平的筛选方法能够提供高效、可靠的方式,从TCHM中筛选ESC生长促进因子;而通过这种筛选体系得到的药物Pn/Gls在大规模生产高质量ESC的应用当中也具有很好的前景。