无血清培养基助力血管组织工程新突破：细胞片技术迎来更安全高效的替代方案！

图1. 用于血管平滑肌细胞成片的无血清培养基。

无血清培养基实现细胞片高效形成，结构更致密、机械性能更强

研究团队采用商品化无血清内皮细胞培养基（C140JV）培养VSMC，并在7天内成功形成完整的细胞片。与10% FBS培养相比，SFM组细胞片在面积上无显著差异，但厚度显著增加（p < 0.01），且杨氏模量更高（153.27 ± 9.89 kPa vs. 130.88 ± 11.22 kPa，p < 0.05），表明其在结构致密性和机械强度方面表现更优。

组织学染色（H&E和Masson）进一步证实，SFM组细胞片结构均匀、细胞排列紧密，胶原沉积增强，提示其在组织工程应用中具备更好的支撑性能。

细胞表型更稳定：α-SMA与SM22表达显著上调

免疫荧光、qRT-PCR和Western blot结果显示，SFM组细胞中α-SMA和SM22（血管平滑肌细胞关键表型标志物）表达显著升高。其中，α-SMA在mRNA水平上升1.8倍，SM22上升2倍（p < 0.0001），蛋白水平也呈现一致趋势。这表明，SFM有助于维持VSMC的收缩表型，促进细胞骨架重塑和功能性适应，为构建具有生物活性的血管移植物奠定基础。

增殖能力不逊色，细胞活性更高

通过EdU和CCK-8实验，研究人员发现SFM组细胞在增殖能力方面与FBS组相当，甚至在早期（P2代）表现出更高的细胞数量积累。Calcein/PI染色结果也显示，SFM组细胞存活率略高于FBS组，提示其在减少细胞应激、提升培养稳定性方面具有潜在优势。不过，随着传代次数增加，SFM组细胞增殖能力下降更快，提示其在长期扩增应用中仍需优化。

ECM分泌增强：胶原蛋白合成大幅提升

胶原是维持血管结构和机械性能的关键成分。研究通过免疫荧光、Western blot、qRT-PCR及羟脯氨酸定量分析发现，SFM组细胞中COL1和COL3表达显著上调，总胶原含量提升约40%（p < 0.01）。这一结果表明，SFM通过激活TGF-β等信号通路，在转录和翻译水平上促进胶原合成，为细胞片在血管组织工程中提供更强的结构支持。

代谢模式转变：糖酵解活性增强，满足快速增殖需求

代谢分析显示，SFM组细胞的乳酸脱氢酶（LDH）活性、NAD+/NADH比值和乳酸浓度均显著升高，提示其代谢活动增强，倾向于通过糖酵解途径快速供能。

研究者指出，这种代谢重编程可能是细胞在营养相对匮乏的无血清环境中，为适应快速增殖和ECM合成而采取的“能量策略”，类似于肿瘤细胞的Warburg效应。

关键发现

1、无血清培养基（SFM）制备的血管平滑肌细胞片更厚、弹性模量更高，结构完整无损。

2、细胞收缩表型标志物α-SMA与SM22表达显著上调，胶原分泌总量提升约40%。

3、糖酵解代谢增强，早期增殖更快，全程性能持平或优于传统胎牛血清体系。

未来展望与应用潜力

本研究以无血清培养基（SFM）替代传统胎牛血清体系，系统证实其在血管平滑肌细胞片制备中可同时实现结构完整、表型稳定、胶原丰富与代谢激活，全程性能持平甚至更优，为组织工程血管移植物提供了一条更安全、可控且可放大的培养路径。下一步将用多组学解析分子机制，把无血清策略从细胞分离贯穿到细胞片收获，并在动物模型验证长期通畅性与免疫安全性，为进入临床 GMP 级生产奠定标准。

参考来源：Yang J, Sun X, Jiang H, et al. Serum-free endothelial cell culture medium for vascular smooth muscle cells sheet formation. Journal of Biological Engineering. 2025;19:51. 10.1186/s13036-025-00522-y.