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進(jìn)行間充質(zhì)干細胞移植時(shí),間充質(zhì)干細胞的來(lái)源于哪里?

間充質(zhì)干細胞(MSCs)在移植時(shí)可以從多種來(lái)源獲取,主要包括:

進(jìn)行間充質(zhì)干細胞移植時(shí),間充質(zhì)干細胞的來(lái)源于哪里?

  1. 骨髓:骨髓是最常用的間充質(zhì)干細胞來(lái)源之一。這些細胞可以通過(guò)骨髓抽吸術(shù)收集,這是一種相對簡(jiǎn)單且安全的手術(shù)。
  2. 脂肪組織:間充質(zhì)干細胞也可以從脂肪組織中分離,脂肪組織是體內儲存脂肪的組織。這些細胞可以通過(guò)抽脂手術(shù)獲取,即使用中空的不銹鋼管從體內去除脂肪。
  3. 臍帶組織:間充質(zhì)干細胞可以從臍帶組織中獲得,臍帶是連接胎兒和胎盤(pán)的組織。這些細胞可以在出生時(shí)收集并儲存以備將來(lái)使用。
  4. 外周血:間充質(zhì)干細胞在健康成年人的外周血中以少量存在。這些細胞可以通過(guò)一種稱(chēng)為單采術(shù)的程序收集,類(lèi)似于獻血。
  5. 胎盤(pán)組織:間充質(zhì)干細胞也可以從胎盤(pán)組織中獲得。這些細胞可以在出生時(shí)收集并儲存以備將來(lái)使用。

這些來(lái)源提供了間充質(zhì)干細胞的多樣性,使得它們在不同的醫療場(chǎng)景中都有可能被使用。

從哪里可以獲得間充質(zhì)干細胞?

間充質(zhì)干細胞 (MSC) 是具有自我更新能力并表現出多向分化能力的基質(zhì)細胞。MSCs可分離自多種組織,如臍帶、子宮內膜息肉、經(jīng)血、骨髓、脂肪組織等。


間充質(zhì)干細胞 (MSC) 是具有自我更新能力并表現出多向分化能力的基質(zhì)細胞。MSCs可從多種組織中分離得到,如臍帶、子宮內膜息肉、經(jīng)血、骨髓、脂肪組織等。這是因為易于收獲和獲得的數量使這些來(lái)源對于實(shí)驗和可能的臨床應用最實(shí)用。

最近,在新的來(lái)源中發(fā)現了間充質(zhì)干細胞,例如經(jīng)血和子宮內膜??赡苡懈嗟腗SCs來(lái)源等待被發(fā)現,MSCs可能是未來(lái)實(shí)驗或臨床應用的一個(gè)很好的候選者。

間充質(zhì)干細胞的來(lái)源

間充質(zhì)干細胞簡(jiǎn)介

MSC是具有自我更新能力并表現出多向分化能力的基質(zhì)細胞。MSCs可分離自多種組織,如臍帶、子宮內膜息肉、經(jīng)血、骨髓、脂肪組織等( 圖1)。這是因為易于收獲和獲得的數量使這些來(lái)源對于實(shí)驗和可能的臨床應用最實(shí)用。最近,許多間充質(zhì)干細胞來(lái)源于新的來(lái)源,如經(jīng)血和子宮內膜。

圖1。各種新的MSC來(lái)源。細胞經(jīng)過(guò)分離培養,可分化為三個(gè)胚層用于移植
圖1。各種新的MSC來(lái)源。細胞經(jīng)過(guò)分離培養,可分化為三個(gè)胚層用于移植

來(lái)自月經(jīng)的MSC

大約400次月經(jīng)周期發(fā)生在女性的育齡期。通常,月經(jīng)血被丟棄。最近,從月經(jīng)血中發(fā)現了MSCs。這代表了一種新的、無(wú)創(chuàng )的、有效的人類(lèi)MSCs來(lái)源,可用于再生醫學(xué)。大多數來(lái)自月經(jīng)血的MSC具有分化成肌肉的能力,尤其是心肌細胞。這些細胞已被證明具有顯著(zhù)的生肌能力,能夠挽救杜氏肌營(yíng)養不良癥或心肌梗死模型的營(yíng)養不良肌細胞。

因此,來(lái)自月經(jīng)血的間充質(zhì)干細胞有可能成為一種新的、易于獲取的材料來(lái)源,用于基于肌源性干細胞的治療。最近,桑伯格等人顯示月經(jīng)血來(lái)源的干細胞可用于大腦修復。

月經(jīng)來(lái)源的 MSCs 可以在體外分化為神經(jīng)元。這些細胞被用于治療中風(fēng)動(dòng)物模型,并觀(guān)察到通過(guò)似乎不涉及細胞替代的機制的改善。這一發(fā)現帶來(lái)了希望,即月經(jīng)來(lái)源的干細胞不僅是肌源性的,而且是神經(jīng)源性的,并且可能在未來(lái)用于治療中風(fēng)。

來(lái)自子宮內膜的間充質(zhì)干細胞

來(lái)自人類(lèi)子宮的子宮內膜是一種高度再生的組織,在女性的生育期經(jīng)歷了400多個(gè)脫落、生長(cháng)和分化周期。干細胞或祖細胞可能在子宮內膜再生中發(fā)揮重要作用。Gargett及其同事發(fā)現人類(lèi)子宮內膜含有少量MSC樣細胞,這可能是其周期性生長(cháng)的原因。他們發(fā)現CD146是識別這些細胞的良好標記,這可能為組織工程應用提供新的MSC來(lái)源。

來(lái)自子宮內膜息肉的間充質(zhì)干細胞

子宮內膜息肉是子宮內膜腺體和間質(zhì)在血管核心周?chē)木植吭錾^(guò)度生長(cháng),從子宮內膜表面形成無(wú)蒂或有蒂的突起。子宮內膜息肉引起月經(jīng)間期出血、不規則出血和月經(jīng)過(guò)多,可以通過(guò)宮腔鏡檢查發(fā)現。由于子宮內膜息肉是子宮內膜組織的良性過(guò)度生長(cháng),它們可能是MSCs的豐富來(lái)源。

我們從子宮內膜息肉中提取了MSC(圖2A),顯示了傳統的MSC表面標記(圖2B)。MSC還可以分化成脂肪細胞、成骨細胞和神經(jīng)源細胞譜系(圖2C、D)。它們的增殖速度也快于子宮內膜基質(zhì)細胞和骨髓基質(zhì)細胞。我們的研究結果表明,子宮內膜息肉可能具有作為MSCs新來(lái)源的潛力。

圖2:源自人子宮內膜息肉 (EPMSC) 的MSC
圖2:源自人子宮內膜息肉 (EPMSC) 的MSC

(A) 在增殖培養基中生長(cháng)的子宮內膜息肉干細胞的代表性照片。

(B) 表達CD13、CD29、CD44 和 CD90 的子宮內膜息肉干細胞的流式細胞術(shù)。

(C) 成脂分化顯示中性脂泡形成的形態(tài)變化,幾乎所有細胞都含有大量油紅 O 陽(yáng)性脂滴。成骨分化顯示出許多含有礦化基質(zhì)的分化細胞,這些細胞被茜素紅S強烈染色。

(D)在神經(jīng)膠質(zhì)細胞分化中,具有擴展的神經(jīng)突樣結構的折射細胞體的形態(tài)排列成網(wǎng)絡(luò )。通過(guò)針對巢蛋白、Tuj-1、GFAP和NF200的免疫染色鑒定EPMSCs衍生的神經(jīng)膠質(zhì)細胞。

來(lái)自輸卵管的間充質(zhì)干細胞

人類(lèi)輸卵管與子宮具有相同的胚胎邏輯起源。它們有能力在月經(jīng)周期中經(jīng)歷動(dòng)態(tài)內分泌引起的變化,包括細胞生長(cháng)和再生,以提供維持雄性和雌性配子活力、受精、早期胚胎發(fā)育和運輸所需的獨特環(huán)境到子宮。

Jazedje等人最近發(fā)現了源自人類(lèi)輸卵管的MSCs。這些細胞可以分化成脂肪形成的、軟骨形成的、成骨的和成肌的譜系。他們得出結論,人輸卵管間充質(zhì)干細胞可以很容易地分離和擴增。此外,它們呈現間充質(zhì)特征并且能夠分化。

來(lái)自人類(lèi)十字韌帶的間充質(zhì)干細胞

程等和Ge等人從人類(lèi)前后交叉韌帶 (ACL, PCL) 中發(fā)現了MSCs,并發(fā)現這些細胞可以分化成軟骨細胞、脂肪細胞和骨細胞。這些韌帶可以很容易地從全膝關(guān)節或十字韌帶重建手術(shù)后的患者身上獲得。他們得出結論,人類(lèi) MSCs 可以從 ACL 和 PCL 中分離和擴展,并且可以成為再生醫學(xué)中使用的可行替代來(lái)源。

來(lái)自臍帶基質(zhì)的間充質(zhì)干細胞

最近,干細胞也來(lái)源于臍帶基質(zhì)。米切爾等人證明沃頓氏膠 (WJC) 的間充質(zhì)干細胞可以在體外分化為神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)細胞,并證明臍帶沃頓氏膠可能是原始細胞的豐富來(lái)源。與BMSCs相比,WJCs具有更大的擴張能力、更快的體外生長(cháng),并且可以合成不同的細胞因子,并在神經(jīng)退行性疾病、癌癥、心臟病等多種臨床前模型中作為治療細胞。WJC被認為是MSC的替代來(lái)源,值得在長(cháng)期臨床試驗中進(jìn)行檢驗。

間充質(zhì)干細胞的分化途徑

間充質(zhì)干細胞分化途徑

在特定的體外條件下,MSC可以分化為中胚層、外胚層和內胚層的各種譜系,例如骨骼、脂肪、軟骨細胞、肌肉、神經(jīng)元、胰島細胞和肝細胞。分化也受遺傳事件的調節,涉及轉錄因子。向特定表型途徑的分化(圖3)可由一些調節基因控制,這些基因可誘導祖細胞向特定譜系分化。除了生長(cháng)因子和誘導化學(xué)品,用生物材料支架構建的微環(huán)境也可以為MSC提供適當的增殖和分化條件。

圖3:各種途徑對MSCs分化的影響。MSCs可以通過(guò)不同的細胞因子和途徑分化形成不同的譜系。
圖3:各種途徑對MSCs分化的影響。MSCs可以通過(guò)不同的細胞因子和途徑分化形成不同的譜系。
  • 中胚層分化
  • 外胚層分化
  • 內胚層分化

間充質(zhì)干細胞的動(dòng)員

已發(fā)現幾種生長(cháng)因子、細胞因子和趨化因子可介導MSC的動(dòng)員。在動(dòng)物和人體研究中,生長(cháng)因子VEGF、基質(zhì)衍生因子1 (SDF-1)、粒細胞集落刺激因子 (GCSF)、粒細胞集落刺激因子 (G-CSF)、粒細胞巨噬細胞集落刺激因子 ( GM-CSF)、促紅細胞生成素(EPO)、血管生成素-2、成纖維細胞生長(cháng)因子、胎盤(pán)生長(cháng)因子(PlGF)、血小板衍生生長(cháng)因子-CC、干細胞因子(SCF)、白細胞介素(IL)-2、IL-3 、IL-6、IL-8和IL-1β 均已知可刺激和動(dòng)員MSC。在血管生成和血管生成過(guò)程中,由于協(xié)同相互作用的生理需要,來(lái)自骨髓的造血干細胞 (HSC) 和內皮祖細胞 (EPC) 可能會(huì )同時(shí)動(dòng)員。

間充質(zhì)干細胞的歸巢

最近的研究表明,干細胞具有高度遷移性,并且似乎被吸引到大腦病理區域,例如缺血區域,。移植到羊胎中的人類(lèi)MSC將被植入各種組織(骨髓、脾臟、胸腺、肝臟)。循環(huán)造血細胞會(huì )主動(dòng)穿過(guò)不同器官的內皮血管系統并進(jìn)入它們的骨髓壁龕。歸巢也是宿主防御和修復的一部分。生長(cháng)因子、趨化因子和粘附分子是直接歸巢效應的信號。MSC可以遷移并歸巢于組織和器官。

間充質(zhì)干細胞的免疫調節

除了多向分化,MSC還具有強大的免疫調節作用,包括抑制T細胞、B細胞和自然殺傷細胞的增殖和功能。了解這些機制和所涉及分子的確切作用將對未來(lái)臨床應用的發(fā)展有巨大幫助,例如干細胞移植或實(shí)驗應用。

間充質(zhì)干細胞的前景

尋找新的間充質(zhì)干細胞來(lái)源

除了骨髓,MSCs還可以從人體的各種組織中分離出來(lái)。脂肪干細胞可能是一種很有前途的MSC來(lái)源,因為它存在于整個(gè)人體中。然而,來(lái)自胎兒的MSCs,如臍帶和血液,將是一個(gè)不涉及倫理考慮的良好來(lái)源,因為它們在嬰兒分娩后被丟棄。月經(jīng)血和子宮內膜干細胞是其他有希望的MSC來(lái)源,因為它們通常在月經(jīng)或手術(shù)后被丟棄。人體中有多種組織可以作為MSCs的潛在來(lái)源進(jìn)行探索。

分化途徑和免疫調節的研究

一旦發(fā)現了新的 MSC 來(lái)源,接下來(lái)的挑戰就是確定如何區分它們,以便將它們用于臨床應用。影響差異化的因素對于確保它們對人類(lèi)使用是安全的特別重要。對通路了解得越好,MSCs 被操縱成所需類(lèi)型細胞的可能性就越大。免疫調節是MSC移植中的另一個(gè)重要問(wèn)題。由于機制尚不清楚,因此有必要闡明分子在免疫反應中的作用,這可能決定植入是否成功。

間充質(zhì)干細胞動(dòng)員和歸巢的未來(lái)研究

目前,沒(méi)有來(lái)自檢查藥物介導的內源性干細胞動(dòng)員和功能修飾的長(cháng)期臨床研究的可用數據。未來(lái)研究的重點(diǎn)之一應該是闡明調節干細胞水平的分子途徑以及干細胞的功能和基因修飾,從而提高功能能力。將來(lái)有必要開(kāi)發(fā)靶向內皮祖細胞的藥理學(xué)和遺傳學(xué)策略。

結論

可能有許多人類(lèi)MSC來(lái)源等待發(fā)現。它們可能是未來(lái)實(shí)驗或臨床應用的良好候選者。MSCs的分化、動(dòng)員和歸巢機制是復雜的。間充質(zhì)干細胞的多能性使其成為臨床應用的有吸引力的選擇。未來(lái)的研究應該探索 MSCs在分化、移植和各種疾病的免疫反應中的作用。

參考資料:

1.丁 DC,Shyu WC,Lin SZ。間充質(zhì)干細胞。細胞移植。2011;20(1):5-14。doi: 10.3727/096368910X

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