AbMole丨bFGF（FGF-2）：维持干细胞培养与细胞分化的细胞因子

碱性成纤维细胞生长因子（basic fibroblast growth factor, bFGF），也称为FGF-2，是一种多效的信号分泌蛋白，广泛参与调控细胞增殖、迁移、分化、存活以及血管生成等基本生物学过程。因其强大的生物学活性和复杂的信号网络，bFGF已成为干细胞和类器官研究中不可或缺的工具分子。

一、bFGF（FGF2）的分子特征与信号通路

bFGF（FGF basic，AbMole，M9406）是成纤维细胞生长因子（FGF）家族成员之一。bFGF通过与细胞膜上的成纤维细胞生长因子受体（FGFR1-4）结合而发挥其生物学功能。上述结合可诱导受体二聚化及自磷酸化，进而激活下游多条关键信号通路，包括Ras-Raf-MEK-ERK、PI3K-Akt、PLCγ、p38 MAPK/JNK等通路[1]。

图1. FGF-FGFR介导的信号通路[1]

二、bFGFFGF2）的研究应用

1.bFGF（FGF2）是原代细胞与干细胞培养的关键添加剂

bFGF（重组bFGF蛋白，Human，AbMole，M9406）可维持干细胞（如胚胎干细胞ESCs和诱导多能干细胞iPSCs）的未分化状态，以及自我更新和增殖能力。科研人员通过调控培养基中bFGF的浓度和添加时间，能够有效控制干细胞的增殖与分化进程，为干细胞相关的基础研究，如组织工程中种子细胞的获取、干细胞分化机制研究等提供了强大的实验工具。例如，在牙髓干细胞（DPSCs）和根尖乳头干细胞（SCAPs）的培养中，bFGF（Recombinant Human bFGF Protein）能显著上调其增殖能力（如SCAPs的cyclin B1/cdc2表达增高），同时维持其干性标志物（如Stro-1/CD146）的表达[2]。

2.bFGF（FGF basic）促进间充质干细胞（MSCs）的增殖

间充质干细胞（MSCs）是一种具有多向分化潜能的成体干细胞，在细胞生物学研究、组织工程等领域有着广泛的应用前景，而bFGF（Recombinant Human bFGF Protein，AbMole，M9406）在促进其增殖方面也展现出显著作用。在不同来源的MSCs中，bFGF的促增殖作用均得到了验证。例如，骨髓间充质干细胞（BMSCs）在添加了bFGF的培养基中培养，其增殖速率明显高于对照组，且细胞的活力和增殖潜能能够得到较好的维持[3]。脂肪组织来源的间充质干细胞（ADSCs）在bFGF的作用下，也表现出显著的增殖优势，经过多次传代后仍能保持较强的增殖能力[4]。此外，脐带来源的间充质干细胞（UCMSCs）等其他来源的MSCs，在bFGF的刺激下同样能实现高效增殖[5]。

3.bFGF（FGF2）用于细胞分化的诱导

bFGF用于充质干细胞向其它细胞的分化

bFGF（Recombinant Human bFGF Protein，AbMole，M9406）能够显著促进间充质干细胞（MSCs）向多种细胞类型的分化。例如，在大鼠骨髓间充质干细胞（BMSCs）的研究中，bFGF能够诱导BMSCs向心肌样细胞分化。实验结果显示，bFGF处理组的细胞在形态上呈现心肌细胞的特征，且心肌特异性蛋白（如肌钙蛋白T、α-横纹肌肌动蛋白等）的表达显著增加[6]。此外，bFGF还能诱导BMSCs向牙周膜成纤维细胞（PDLFs）分化，高浓度（10 ng/mL）bFGF的诱导效果优于低浓度（1 ng/mL）[3]。

bFGF（FGF2）促进成骨细胞分化

bFGF（重组bFGF蛋白，Human，AbMole，M9406）在成骨细胞分化中的作用也得到了深入研究。实验发现，40 ng/mL的bFGF浓度能显著提高成骨细胞的增殖、分化和成骨能力，通过激活PI3K/Akt信号通路，促进OPG、Runx2和BMP-2蛋白的表达[7]。此外，bFGF还能改变成骨细胞的形态[7]。

bFGF（FGF2）促进神经细胞分化

bFGF（重组bFGF蛋白，Human，AbMole，M9406）能够刺激神经干细胞的增殖，并与其他生长因子如胰岛素样生长因子（IGF）和血小板衍生生长因子（PDGF）协同作用，共同调节神经干细胞的分化。实验中，bFGF处理组的后干细胞细胞表现出典型的神经细胞形态变化，且神经细胞特异性蛋白（如巢蛋白、神经元特异性烯醇化酶等）的表达显著增加[8]。

4.bFGF（FGF2）用于类器官的培养

bFGF（Recombinant Human bFGF Protein，AbMole，M9406）在类器官培养中也具有重要作用，例如bFGF可与EGF（Recombinant Human EGF Protein，AbMole，M9415）等联合使用，用于培养脑、肝脏、肝癌、肠类器官和肾脏类器官。特别是在类器官培养起始阶段，bFGF的首要作用是促进种子细胞的增殖并维持其干性。例如，在脑类器官培养中，神经干细胞的增殖能力直接影响类器官的大小和结构完整性，添加适宜浓度的bFGF可显著提高神经干细胞的增殖速率，增加神经上皮祖细胞的数量，为后续脑区结构的形成奠定基础[9]。bFGF在类器官培养中还起到诱导组织分化和结构形成的作用。在肺类器官培养中，bFGF可协同转化生长因子-β（TGF-β）等因子，诱导肺上皮细胞向气道上皮细胞和肺泡上皮细胞分化，促进气道分支和肺泡样结构的形成，使肺类器官更接近体内肺组织的层级结构[10]。此外，bFGF通过促进内皮细胞的增殖和迁移，在类器官血管化过程中发挥重要作用。在肿瘤类器官培养中，bFGF可诱导内皮细胞向类器官内部迁移并形成血管样网络[11]，模拟肿瘤微环境中的血管生成过程，为研究肿瘤血管新生机制提供了更贴近体内的模型。

三、范例详解

1.Heliyon. 2024 Aug 27;10(17):e37079.

武汉市第九医院的科研人员在上述论文中探究了牙髓干细胞（DPSCs）的神经分化，以及炎症微环境中的分子机制，特别是ARMCX3基因在其中的作用。研究发现，ARMCX3在炎症微环境中对DPSCs的神经分化和炎症反应有显著影响，其机制可能涉及活性氧（ROS）信号通路。AbMole的bFGF（Recombinant Human bFGF Protein，AbMole，M9406）和EGF（Recombinant Human EGF Protein，AbMole，M9415）被用于支持DPSCs的神经分化。具体地，bFGF和EGF被添加到培养基中，以促进DPSCs向神经细胞分化。这些生长因子在培养基中的作用是提供必要的信号，以维持细胞的增殖和分化能力[12]。

图2. ARMCX3 knockdown facilitates neural differentiation of hDPSCs[12].

参考文献及鸣谢

[1] Y. Xie, N. Su, J. Yang, et al., FGF/FGFR signaling in health and disease, Signal transduction and targeted therapy 5(1) (2020) 181.

[2] T. W. Tsutsui, Dental Pulp Stem Cells: Advances to Applications, Stem cells and cloning : advances and applications 13 (2020) 33-42.

[3]杨临博,高秀秋，等锦州医科大学学报, bFGF对牙周膜成纤维细胞与骨髓间充质干细胞共育影响的体外研究, (001) (2024) 045.

[4]黄勇彬,王涛,娄园一, et al.,间充质干细胞促进肌肉组织修复的应用前景, 28(1) (2024) 107-112.

[5]青莹,黄梦琦,石琦, et al.,人脐带间充质干细胞分离培养及鉴定的相关研究, (4) (2016) 5.

[6]吕洋,王海萍,王浩宇, et al.,碱性成纤维细胞生长因子与丹酚酸B体外诱导骨髓间充质干细胞分化为心肌样细胞, 036(006) (2013) 1026-1029,封2.

[7] A. Q. Zheng, J. Xiao, J. Xie, et al., bFGF enhances activation of osteoblast differentiation and osteogenesis on titanium surfaces via PI3K/Akt signaling pathway, 9(4) (2016) 4680-4692.

[8]施剑明,殷明，等中国修复重建外科杂志,人BMSCs成神经分化过程中Wnt/β-catenin信号通路调控作用研究, 37(10) (2023) 1276-1283.

[9] D. A. Díaz-Piña, N. Rivera-Ramírez, G. García-López, et al., Calcium and Neural Stem Cell Proliferation, International journal of molecular sciences 25(7) (2024).

[10] Sounak Sahu, Shyam K. Sharan, Translating Embryogenesis to Generate Organoids: Novel Approaches to Personalized Medicine, iScience 23(9) (2020).

[11] Yating Sang, Lina Qiao, Lung epithelial-endothelial-mesenchymal signaling network with hepatocyte growth factor as a hub is involved in bronchopulmonary dysplasia, Frontiers in cell and developmental biology 12 (2024).

[12] Quanying Zhou, Yi Lei, ARMCX3 regulates ROS signaling, affects neural differentiation and inflammatory microenvironment in dental pulp stem cells, Heliyon 10(17) (2024).