干細(xì)胞在組織工程及再生醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用

許瑾 王曉冬 王勝潔

【摘 要】隨著干細(xì)胞技術(shù)的日趨成熟，國際上干細(xì)胞在組織工程、再生醫(yī)學(xué)等方面的應(yīng)用取得諸多進(jìn)展，國內(nèi)近期也剛剛頒布干細(xì)胞臨床研究的管理辦法，邁出了干細(xì)胞臨床轉(zhuǎn)化的第一步。作者總結(jié)了國內(nèi)以及國際上干細(xì)胞治療的最新指導(dǎo)原則及管理法規(guī)的要求，匯總?cè)蜃钚碌母杉?xì)胞治療的研究進(jìn)展及臨床申請(qǐng)情況，并對(duì)干細(xì)胞制劑的藥物毒理學(xué)評(píng)價(jià)方法及要求進(jìn)行了介紹。

【關(guān)鍵詞】干細(xì)胞;組織工程;再生醫(yī)學(xué)

【中圖分類號(hào)】R318 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】B【文章編號(hào)】1002-8714（2020）09-0188-01

1 牙周組織工程相關(guān)的干細(xì)胞

1.1牙周膜干細(xì)胞（periodontalligamentstemcells，PDLSCs）

2004年，Seo等刮首次分離出人PDLSCs，發(fā)現(xiàn)其在體內(nèi)能形成包含牙骨質(zhì)、牙周膜和牙槽骨的類天然牙周組織，而且增殖速度快、增殖能力強(qiáng)，這是其用于牙周組織工程的基礎(chǔ)。在體外誘導(dǎo)條件下，PDLSCs能夠分化為成骨細(xì)胞、脂肪細(xì)胞、軟骨細(xì)胞，不僅具有這些細(xì)胞的形態(tài)、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，而且表達(dá)其表面特異性標(biāo)記物。此外，PDLSCs表達(dá)間充質(zhì)細(xì)胞特異性標(biāo)記分子STRO-1、CD16、CDl05、CDl06及血管周細(xì)胞標(biāo)志分子3G5和α-SMA，為PDLSCs的來源和組織學(xué)定位研究提供了證據(jù)。PDLSCs不同于骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞的特點(diǎn)是表達(dá)腱組織特異性標(biāo)記Scleraxis。PDLSCs的發(fā)現(xiàn)為牙周再生機(jī)制研究和臨床牙周再生治療提供了新途徑，成為牙周病學(xué)研究的熱點(diǎn)和焦點(diǎn)。目前PDLSCs已開始用于前臨床研究，有人將豬PDLSCs與HA/TCP復(fù)合治療自體牙周炎所致的牙周缺損模型，結(jié)果新生牙周組織修復(fù)了牙周缺損。我們也分離了犬PDLSCs，將其與納米羥基磷灰石-膠原一多聚乳酸（nHAC/PLA）復(fù)合，體內(nèi)移植發(fā)現(xiàn)移植體具有很強(qiáng)的成骨能力，并能有效增高犬牙槽嵴、再生牙周組織（結(jié)果待發(fā)表）。這些研究表明，PDLSCs作為牙周直接來源的干細(xì)胞，用于牙周組織工程化再生具有以下優(yōu)點(diǎn)：①取材于因正畸治療需要或阻生拔除的牙齒，不增加患者痛苦且能用于自體治療，解決了組織工程器官應(yīng)用中免疫排斥的難題，簡(jiǎn)便可行;②在牙周局部環(huán)境可直接分化形成牙周3種支持組織，效果可靠;③增殖潛力大，再生效能高。但PDLSCs取材組織量少，干細(xì)胞含量低，體外擴(kuò)增達(dá)到使用量時(shí)細(xì)胞多已分化或老化，因而尋找來源豐富可靠的種子細(xì)胞成為牙周再生的主要課題之一。

1.2骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞（bonemesenchymalstemcells。BMSCs）

BMSCs具有分化為幾乎所有細(xì)胞類型的潛能，是目前研究最成熟、應(yīng)用最多的成體干細(xì)胞，已廣泛應(yīng)用于多種組織或器官再生研究。日本學(xué)者Kawaguehi等采用可注射組織工程骨復(fù)合BMSCs用于犬種植體周圍骨缺損修復(fù)，取得了良好的修復(fù)效果。隨后他們將自體BMSCs與膠原復(fù)合治療犬牙周缺損，發(fā)現(xiàn)缺損部位形成了包含牙骨質(zhì)、牙槽骨和牙周膜在內(nèi)的類天然牙周組織，表明BMSC可能具有與PDLSCs一樣的牙周修復(fù)潛能。他們還將患者自體BMSC和通過外周血獲得的含血小板血漿（PRP）制成凝膠，移植到牙周病患者牙周缺損部位，結(jié)果恢復(fù)牙周附著達(dá)4mm，牙周炎癥狀消失。這些研究為牙周再生研究提供了又一重要而豐富的細(xì)胞來源。BMSCs最大優(yōu)點(diǎn)是來源豐富，可直接從患者骨髓吸取，并能自體應(yīng)用，具有分化為牙周所有組織的潛能，因而近年來BMSCs用于牙周組織工程已受到關(guān)注，被認(rèn)為是很有前途的牙周組織工程種子細(xì)胞。BMSCs的缺點(diǎn)是干細(xì)胞含量少（1/10萬），增殖能力相對(duì)較弱，增殖速度較慢;另外，用于牙周再生臨床還需全麻患者吸取骨髓，增加患者新的創(chuàng)傷和痛苦，目前還不容易為患者所接受。

1.3 ASCs在生物材料上的生長(zhǎng)及成骨分化機(jī)制

生物材料在骨組織工程中占據(jù)著非常重要的地位。良好的生物相容性、生物降解性以及良好的力學(xué)性能是骨組織工程支架材料的必備條件?，F(xiàn)有的骨組織工程支架材料如羥基磷灰石、磷酸三鈣等雖然具有較好的細(xì)胞相容性與體內(nèi)成骨能力，但缺乏對(duì)種子細(xì)胞的成骨誘導(dǎo)活性。因此，開發(fā)可促進(jìn)種子細(xì)胞的成骨分化的生物支架材料一直是骨組織工程研究的重要方向之一。在體外培養(yǎng)過程中，鎂黃長(zhǎng)石（Ca2MgSi2O7）生物陶瓷材料能夠在其表面形成磷灰石層，且能夠向培養(yǎng)液中釋放活性離子，可以很好地促進(jìn)所接種的成骨細(xì)胞的分化。本實(shí)驗(yàn)室研究表明鎂黃長(zhǎng)石與β一TCP生物陶瓷材料相比，有良好的生物相容性;ASCs在其表面粘附和增殖良好，且無論是在成骨誘導(dǎo)條件下還是在未誘導(dǎo)條件下，體外培養(yǎng)至第10天時(shí)，鎂黃長(zhǎng)石都能顯著增強(qiáng)ASCs的成骨表達(dá)。這些研究表明，在體外培養(yǎng)過程中，鎂黃長(zhǎng)石析出至培養(yǎng)液中的Ca、Mg、Si等活性離子具有促進(jìn)ASCs的體外成骨分化能力，且具有時(shí)間和濃度依賴性。隨著近來對(duì)其研究的增多，鎂黃長(zhǎng)石材料被認(rèn)為可以用來進(jìn)行體內(nèi)骨缺損的修復(fù)。筆者初步認(rèn)為，鎂黃長(zhǎng)石生物陶瓷材料具有較好的體外成骨誘導(dǎo)能力，可能是更為理想的、以ASCs為種子細(xì)胞的骨組織工程支架材料。

2 結(jié)語

綜上所述，尋找理想的種子細(xì)胞是當(dāng)前牙周組織工程研究的一大熱點(diǎn)。BMSCs具有形成牙周再生潛能使該領(lǐng)域研究呈現(xiàn)多元化、高效化態(tài)勢(shì)。這些細(xì)胞各有優(yōu)缺點(diǎn)，將多種細(xì)胞優(yōu)勢(shì)集于一體是干細(xì)胞研究的難點(diǎn)，目前已通過體細(xì)胞核移植技術(shù)（somaticcellllucleartransfer，SCNT），也稱治療性克隆技術(shù)，找到了解決這些疑難的新思路，有望為解決組織或器官再生中種子細(xì)胞的來源問題帶來重大突破。

參考文獻(xiàn)

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