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间充质干细胞——干细胞行业的“明星”




间充质干细胞治疗各种难治疾病,近年无论在研究理论上的发展,还是临床上的应用都越来越多。我国在有关研究和临床应用上,都领先于国际水平。 





干细胞是一类具有自我更新和多向分化能力的细胞,被认为是再生治疗的理想工具。而间充质干细胞由于来源广泛和无伦理争议等优势在医疗中的潜在价值和安全性远远高过胚胎干细胞、多效诱导多能干细胞等,是一种能够治疗多种系统疾病的“实用型干细胞”,有望为新一代的干细胞“明星”。



间充质干细胞的发现

1976年,Freidenstein首次发现骨髓间充质干细胞,是最早发现的间充质干细胞。


2001年,脂肪间充质干细胞首次从人抽脂术中抽取的脂肪组织悬液中分离获得。



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骨髓间充质干细胞和脂肪间充质干细胞都能在培养中进行自我增殖,但是它们的细胞数量及增殖分化潜能随年龄的增大而下降。且骨髓间充质干细胞需要侵入性的采集过程,对患者有损伤,即使是健康供者,亦不能抽取太多的骨髓。而脂肪间充质干细胞虽然可以通过低侵入性的方法获得,但是它可以分化的细胞的能力相对性比较有限,这些都限制了它们的临床应用。



后来研究发现,间充质干细胞也可以从围产组织中分离出来,包括胎盘、羊膜、脐带等。2006年,我国科学家首次从新生婴儿废弃的脐带组织中得到脐带间充质干细胞。与骨髓间充质干细胞和脂肪间充质干细胞相比,其更重要的是提供了在成人组织中没有的优势——它们的获取避免了与老化相关的潜在问题,近年来被广泛用于异基因细胞的再生医学领域。


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间充质干细胞与血管相伴,存在于机体所有的组织、组织液和分泌物中。除了骨髓间充质干细胞、脂肪间充质干细胞、脐带间充质干细胞外,胎盘干细胞、宫内膜干细胞、外周血干细胞、毛囊干细胞、牙髓干细胞、粘膜干细胞、羊水干细胞、羊膜干细胞、乳汁干细胞、尿液干细胞等等均含有或本身就是间充质干细胞。



间充质干细胞的基本特性及作用机制

基本特性:


1.强大的增殖能力和多向分化潜能:在适宜的体内或体外环境下具有分化为肌细胞、肝细胞、成骨细胞、脂肪细胞、软骨细胞、神经细胞、内皮细胞、基质细胞等多种细胞的能力。


2.具有免疫调节功能,通过细胞间的相互作用及产生细胞因子干扰树突状细胞功能并抑制T细胞的增殖及其免疫反应,从而发挥免疫重建的功能。


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3.来源方便,易于分离、培养、扩增和纯化,多次传代扩增后仍具有干细胞特性。



作用机制:


1.归巢作用

表达大量趋化因子和趋化因子受体(CXCR4)并且能够通过向炎症趋化因子和细胞因子迁移归巢到炎症部位;MSC表面的CD44使间充质干细胞与内皮细胞上的E-选择蛋白结合从而归巢到含内皮细胞的炎症部位。


2.定向分化与多向分化

间充质干细胞通过直接移植或归巢到患病组织器官,到达受损的组织器官在特定微环境诱导下,通过分裂增殖、分化发育为与受损组织器官细胞种类相同的细胞。


3.免疫调节作用

MSC可能先通过免疫激活的T细胞释放IFNγ、TNFα和IL-1等细胞因子,进而刺激MSC产生大量不同趋化因子和一氧化氮(nitric oxide,NO);趋化因子招募T细胞向MSC聚集,MSC生成的NO抑制T细胞增殖, 产生免疫抑制效果。


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4.抗炎作用

MSC可能通过CD4+CD25+FOX P3+Treg细胞和IL1-RA表达来抑制IL-1ß因子的作用;MSC显著下调炎症组织中的炎症因子IL-1ß,TNF和IFN-γ的表达,上调血清中抗炎因子IL-10和CD4+CD25+FOX P3+Treg细胞的表达,进而下调炎症因子和上调抗炎因子的表达来抑制炎症反应。


5.组织修复作用

与归巢和多向分化特性有关。其分化可能通过三种机制来实现,即转录因子随机抑制或激活机制、微环境诱导分化机制和信号转导机制。


6.旁分泌作用

干细胞能够表达、合成、分泌各类生长因子、细胞因子、调节因子、信号肽等多种深生物活性分子,来调节代谢、免疫、细胞分化、增殖、迁移、营养、凋亡等活性因子,并通过这些因子平衡了机体的内稳态,为干细胞免疫调节、抗凋亡等提供了适宜的环境。通俗讲就是通过释放有用的物质,从而达到修复机体的效果。



我国间充质干细胞的临床研究应用发展

按照国家《干细胞临床研究管理办法(试行)》的规定,目前我国干细胞临床研究备案项目达到112个,在这112个干细胞备案项目中,间充质干细胞的项目已超过一半,涉及脑中风、卵巢早衰、糖尿病、肝硬化、银屑病、膝骨关节炎、心梗、系统性红斑狼疮、宫腔粘连、小儿脑瘫等多个系统的疾病,可以说撑起了相关研究的半边天。


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日前,重庆医科大学附属儿童医院“脐带间充质干细胞防治极早早产儿支气管肺发育不良”临床研究项目顺利推进。


近期,由四川大学华西医院与成都康景生物合作的临床研究项目——全球首个干细胞治疗系统性硬化症的细胞药品研发、全国第一个脐带间充质干细胞治疗罕见病领域的研究项目正式进入新阶段。



展望


间充质干细胞给未来的再生医学带来了新希望, 其科学价值与临床价值不断在研究中被证实,越来越多的人认识到它的重要性。它是一种宝贵的医学资源,将这种宝贵的资源存储起来以备将来之需,这种观念正在全球范围内普遍被接受。随着间充质干细胞的临床研究进一步开展,它将为人类医学的发展做出更大的贡献。


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