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MSC具有低免疫原性，这使得MSC非常适合于自体和同种异体移植环境[1]。MSC的治疗效果主要归因于MSC的特性：抑制炎症反应和趋化到损伤靶点的能力。在这样的环境中，MSC释放各种促再生、抗凋亡和抗纤维化因子，使内源性修复过程成为可能[2]。因此，MSC的生产和制备成为一个很重要的问题，需要良好的培养系统和质量管理体系。 MSC的制造过程是并不复杂，包括获取组织作为起始材料，分离和最常见的MSC培养扩增以产生临床相关的细胞剂量。对于以细胞为基础的产品，需要足够数量的生命细胞和功能细胞。此外，MSC注射液的整个生产和制备过程不得出现微生物污染，需要在制造过程中实施许多质量控制步骤，包括微生物测试（细菌、病毒、真菌、支原体污染以及热原性测试），评估纯度程度的表型分析，功能测试（效价测试）以及安全性测试（致瘤性，基因表达谱，细胞遗传学等）[3-5]。 2016年一个大规模的MSC验证实验[6]，涉及美国的7个GMP制备中心和1个研发中心，但是每个中心的制备工艺略有不同；对其中六个中心的人骨髓MSC进行骨形成测试，发现不同制备中心的MSC的骨形成的数量出现很明显的差异，并且只有三个中心的人骨髓MSC支持造血；这些结果表明，生产工艺制备上的差异导致了不同的MSC功能强弱有差异，包括它们形成骨骼和支持造血的能力。大多数中心用α-MEM为基础培养基，再添加补充培养基，其中六个制备中心使用胎牛血清（FBS，10%至20%）。其中一个制备中心使用10%的FBS加bFGF因子。一个制备中心使用人血小板裂解物（HPL），一个中心使用无血清培养基。芯片检测的结果表明，同一制备中心的骨髓MSC批次之间的变异性小于不同制备中心的变异性。目前还不确定哪些制造因素导致了同一制备中心内部之间和不同制备中心之间的骨髓MSC变异性，可能导致的因素包括供者来源和制造方面的差异。 因此，MSC扩增工艺的确定和培养基的选择可以影响一系列表型特征，包括生长动力学，形态学和多系分化潜能。在治疗性MSC的工业化生产中，人们高度重视MSC总产量的能力，但较少关注不同培养体系导致的MSC功能有差异的后果。MSC的无异种成份培养系统有许多显著优点，包括提高细胞产量，快速生长动力学，消除异种病原体，以及在大规模培养期间改善遗传稳定性。 建立GMP级SF/XF（SF：无血清，XF：无异种成份）培养基配方肯定会改善MSC制造系统在细胞质量和均一性方面的性能，并且还可以绕过与使用FBS和人源化培养基相关的管理障碍。关于SF/XF配方，应区分两种培养基：（1）SF/XF培养基，其含有生长因子、蛋白质和激素，它们直接从人血清中获得和纯化，和（2）完全不含动物和人类衍生成分的SF/XF成份，并且其中所有成份清晰明确。值得注意的是，虽然大多数商用SF/XF培养基的基础培养基确实是化学定义的，但支持MSC粘附和增殖所需的补充剂通常含有人类来源的蛋白质，例如Life Technologies®的StemPro®MSC SFM XenoFree培养基。使用这种培养基配方，成功地促进了来自不同来源的MSC在静态和动态条件下的分离和扩增，而不会损害其多系分化潜力[7-10]。 MesenCult™-XF（干细胞™技术公司）是另一种化学上未定义的SF/XF培养基配方，已被证明有效地促进了脂肪和脐带来源的MSC的增殖[11, 12]，但在培养骨髓MSC却不能超过五代的增殖[13]。化学成份清晰明确的SF/XF介质配方，例如MSCGM-CD™(LONZA)和MSCNutristem XF®(生物工业)也适合用于MSC增殖培养[14, 15]。 作为生长因子的替代品，小分子药物已经在MSC相关研究中用于促进增殖。与生长因子相比，小分子具有一些优势，比如不容易受到蛋白酶降解或展开的影响，生产成本也低。小分子Pam3Cys是一种典型的TLR-2配体，可促进MSC分泌白细胞介素-6，降低MSC的迁移能力，促进MSC增殖[16]。Wnt通路的激动剂小分子如CHIR99021（CHIR）和氯化锂（LiCl）也刺激MSC增殖和增加软骨形成和成骨能力[17]。 除了营养物质和生长因子等生化参数外，氧张力、pH和渗透压等物理化学参数对MSC的培养也同样重要。葡萄糖已被证明是细胞分化和细胞活力方面培养效率结果的决定性因素。高糖水平（4.5g/l）已被证明通过上调自噬机制诱导MSC衰老[18]，而在低糖培养基（1g/l）培养的MSC比其用高糖培养基更具有软骨分化潜能[19]。关于L-谷氨酰胺，由于这种氨基酸在化学上是不稳定的，可以向细胞培养物中添加额外的L-谷氨酰胺（4 mM），以补充这种营养物质因分解导致的损失。另一个替代方案是用比L-谷氨酰胺更稳定的GlutaMAX™（含有二肽L-丙氨酰-L-谷氨酰胺）补充培养基。同样，乳酸浓度也是需要在MSC培养物中持续监测的关键因素，因为高于某一阈值（35.4 mM）的乳酸水平通过增加培养基的酸度来抑制MSC的生长[20]。 关于物理化学参数，氧张力/溶解氧对MSC扩展方案的结果有很大影响。虽然体外扩增方案主要在大气氧水平（21%）下进行，但MSC暴露于大气氧气水平可诱导DNA损伤，从而导致细胞衰老和可能丧失其治疗潜力[21]。当分离培养骨髓MSC时，低氧张力能促进产生更多数量的粘附细胞集落[22-24]。低氧张力同样显著地促进脂肪和脐带MSC的增殖和克隆发生，同时保留了“干性”基因的表达[25, 26]。 化学成份非常清晰的无血清培养基能实现批次之间差异极少的工业化生产，具有更好的一致性、更长的保质期和更容易获得[27]。然而，由于血清提供的营养组分包含很多未知的物质，导致无动物衍生成分和化学定义的培养基尚未实现“突破性”进展，即不能完全取代血清的作用[28]。而且这些无血清培养基含有血清蛋白和细胞因子，所以仍然存在传播异种蛋白、感染、免疫的风险[29]。 化学成份清晰明确的SF/XF培养基配方可能代表MSC的临床级生产的未来。但是，目前用于临床应用的MSC的XF培养基依然需要依赖于HPL（人血小板裂解液）或者HS（人血清）补充剂的使用，才能更有效地促进MSC的大规模培养扩增[30, 31]。
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