饒圣宏
(安徽三聯(lián)學(xué)院 護理系,安徽 合肥 230601)
間充質(zhì)干細胞的研究進展
饒圣宏
(安徽三聯(lián)學(xué)院 護理系,安徽 合肥 230601)
間充質(zhì)干細胞(Mesenchymal stemcells,MSCs)具有低免疫原性、免疫調(diào)節(jié)作用及多向分化潛能,并且來源充足、可避免倫理學(xué)爭議的優(yōu)點,使其有望成為種子細胞,應(yīng)用于臨床干細胞移植治療.目前通過體內(nèi)外誘導(dǎo)等方法已能實現(xiàn)MSCs的擴增和定向分化,本文對MSCs的研究進展作一綜述,希望對今后MSCs的相關(guān)研究與臨床應(yīng)用提供參考.
間充質(zhì)干細胞;免疫原性;分化
間充質(zhì)干細胞(mesenchymal stemcells,MSCs)是一種來源于中胚層具有自我復(fù)制更新和多向分化的成體多能干細胞,研究最早并且最深入的是骨髓間充質(zhì)干細胞(BMSCs)[1].它具有容易獲得、能穩(wěn)定傳代、低免疫原性、可移植性等特征,具有免疫調(diào)節(jié)作用可有效降低GVHD的發(fā)生率及嚴重程度,實驗證明MSCs在特定的條件下能夠誘導(dǎo)分化為骨、軟骨、神經(jīng)等不同組織類型的細胞,給許多疾病的治療展示了美好前景.
間充質(zhì)干細胞廣泛存在于人體骨髓、脂肪、臍帶、胎盤、羊水等組織中[2],可分化成骨、軟骨、心肌樣細胞及神經(jīng)元細胞等多種組織,具粘附性,紡錘形、成纖維細胞樣形態(tài).對于間充質(zhì)干細胞的鑒定,現(xiàn)在還沒有統(tǒng)一標準,國際細胞治療協(xié)會提議,間充質(zhì)干細胞的鑒定標準之一就是細胞表面標志CD105、CD73和 CD90陽性率超過 95%,CD34、CD45、CD14或 CD1lb、CD79a或 CD19 和 HLA-DR陰性率超過95%[3].Saito[4]等人首次證明MSCs具有歸巢的能力,MSCs歸巢是指在移植或自體動員后,干細胞可以定向趨向性遷移越過血管內(nèi)皮細胞至靶向組織并定植存活的過程.自體或外源性MSCs在多種因素作用下,向缺血或損傷組織歸巢是其重要的特征[5].
造血干細胞是最早應(yīng)用于臨床移植的干細胞,主要的并發(fā)癥之一是移植物抗宿主病(GVHD).MSCs由于不表達 HLAⅡ類分子及 Fask、B7-1、CD40等部分共刺激分子,低水平表達或不表達HLAⅠ類分子等,因此能夠逃避免疫系統(tǒng)的攻擊[6].又有實驗證明,在胎羊免疫功能發(fā)育后,將人MSCs植入胎羊體內(nèi),MSCs能長期存活而無排斥反應(yīng).因此人們預(yù)言了MSCs的低免疫原性在臨床移植、組織工程等方面都有巨大潛能[7].
實驗表明,MSCs對機體具有免疫調(diào)節(jié)作用.它可抑制免疫系統(tǒng)對自己發(fā)起的攻擊,其免疫調(diào)節(jié)效應(yīng)是沒有抗原特異性和選擇性的,對各種免疫細胞,如T細胞、B細胞、樹突狀細胞(DC)、自然殺傷細胞(NK)等,均具有免疫調(diào)節(jié)作用[8].在體外實驗中發(fā)現(xiàn)MSCs可抑制T、B淋巴細胞增殖,使其停滯在G0/G1期而發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)作用[9];還能通過誘導(dǎo)調(diào)節(jié)性T細胞的擴增來增強其免疫抑制功能、直接抑制B淋巴細胞分泌抗體等[10],這些均能促進移植物植活及降低GVHD發(fā)生率的作用[11].I期臨床試驗結(jié)果已經(jīng)證實,在接受異基因造血干細胞移植的患者中,同時接受異基因MSCs者的GVHD發(fā)生率明顯降低[12].
間充質(zhì)干細胞能夠向成骨細胞、軟骨細胞分化,Centeno等將BMSCs治療退行性關(guān)節(jié)病變,此方法可促進骨的再生,對于骨關(guān)節(jié)炎和半月板損傷具有重要的治療意義.Miao等將少量軟骨細胞與BMSCs體外共培養(yǎng),均成功形成成熟軟骨樣組織,且發(fā)現(xiàn)含20%軟骨細胞的共培養(yǎng)體系最適合BMSCs成軟骨分化[13].
間充質(zhì)干細胞在體內(nèi)外可被誘導(dǎo)分化為多種上皮細胞,如肺和氣管上皮細胞、腎小管上皮和角膜上皮細胞等,表達上皮細胞特異性標志.MSCs回輸體內(nèi)后,可有效修復(fù)損傷的肺上皮細胞組織,緩解炎癥損傷,減輕腎小管細胞損傷、促進腎小管上皮細胞再生;也可在載體上利用MSCs構(gòu)建生物角膜,進行眼表修復(fù)[14].另外,MSCs還可以向胰腺導(dǎo)管上皮細胞、子宮內(nèi)膜上皮細胞、生精上皮細胞等分化[15],MSCs在臨床治療上皮細胞損傷類疾病中展現(xiàn)出巨大的潛能.
間充質(zhì)干細胞經(jīng)誘導(dǎo)可以向心肌樣細胞分化.研究表明,人臍帶源間充質(zhì)干細胞(HUMSCs)利用5-氮雜胞苷或二甲基亞砜誘導(dǎo)分化后,免疫組化檢測到心肌樣細胞所特有的cT-NI、cTNT和心肌結(jié)蛋白.RT-PCR可以檢測到心肌特異性轉(zhuǎn)錄因子等說明HUMSCs能向心肌樣細胞分化.Scorsin等證實干細胞移植后心臟在體功能改善[16].
間充質(zhì)干細胞經(jīng)誘導(dǎo)可以向肝樣細胞分化.Kakinuma等證明,HUMSCs在體外和體內(nèi)均可誘導(dǎo)成肝樣細胞[17].任紅英等采用改良的二步法肝細胞分化培養(yǎng)體系體外誘導(dǎo)HUMSCs向肝細胞分化,結(jié)果顯示HUMSCs低表達AFP、ALB和細胞角蛋白-19(CK-19)的mRNA和蛋白,在誘導(dǎo)分化后14和28天,高表達肝細胞標志AFP、AIB、CK-19以及色氨酸2,3-雙加氧酶基因.提示HUMSCs在體外能夠分化為有功能的肝樣細胞.
在特定的條件下,間充質(zhì)干細胞經(jīng)過誘導(dǎo)在體內(nèi)和體外均可分化為神經(jīng)元樣細胞,并表達一些神經(jīng)標志性蛋白.在體外利用化學(xué)誘導(dǎo)、神經(jīng)營養(yǎng)因子等多種方法誘導(dǎo)HUMSCs后,可表達神經(jīng)干細胞的標記巢蛋白,神經(jīng)元的標記神經(jīng)元特異性烯醇化酶、神經(jīng)元核抗原、神經(jīng)微絲-M以及星形膠質(zhì)細胞標記膠質(zhì)纖維酸性蛋白[18].而且HUMSCs能表達神經(jīng)營養(yǎng)因子,可以為受損神經(jīng)再生提供營養(yǎng)因子[19].
MSCs研究近年在很多國家都取得了較大的進展,但仍有一些問題亟待解決,如MSCs在體外定向分化的細胞是否為有功能的細胞;如何體外操作MSCs使其成功定向分化;MSCs在體內(nèi)如何干擾損傷的細胞或疾病的病理生理過程以及是否具有遠期的致瘤性等.這些問題的成功解決將在未來促進間充質(zhì)干細胞的研究不斷深入以及組織工程學(xué)的不斷發(fā)展.
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1673-260X(2012)05-0111-02