付小兵（1960.08.14- ）中國工程院院士，創(chuàng )傷和組織修復與再生醫學(xué)專(zhuān)家，四川省資陽(yáng)市人。1983年畢業(yè)于第三軍醫大學(xué)，馬德里大學(xué)博士?，F任解放軍總醫院生命科學(xué)院院長(cháng)、教授、創(chuàng )傷外科研究員、博士生導師。擔任國際創(chuàng )傷愈合聯(lián)盟執委、亞洲創(chuàng )傷愈合聯(lián)盟主席、國務(wù)院學(xué)位委員會(huì )學(xué)科評議組成員，國家技術(shù)發(fā)明獎、國家科技進(jìn)步獎評委，中國生物材料學(xué)會(huì )候任理事長(cháng)、中國博士后基金會(huì )理事、中華醫學(xué)會(huì )組織修復與再生分會(huì )主任委員、中華醫學(xué)會(huì )創(chuàng )傷學(xué)分會(huì )名譽(yù)主任委員、國家973“創(chuàng )傷和組織修復與再生項目”首席科學(xué)家，國家重點(diǎn)研發(fā)計劃項目負責人，國家自然科學(xué)基金創(chuàng )新群體負責人。1995年國家杰出青年基金獲得者。（引自搜狗百科）

基于間充質(zhì)干細胞(MSC)的治療被認為是針對多種難治性疾病的有前途的方法，因為間充質(zhì)干細胞具有顯著(zhù)的多種效應，例如多向分化、免疫調節特性和促再生能力。

然而移植物植入不良，移植間充質(zhì)干細胞存活率低，以及宿主年齡/疾病下供體-MSC潛能受損導致治療結果還不夠令人滿(mǎn)意。

增強策略，包括遺傳操作、預激活和培養方法的改變，已被研究以產(chǎn)生高功能的MSC。

解放軍總醫院付小兵院士：提高間充質(zhì)干細胞療效，為臨床提供滿(mǎn)意效果！

中國工程院、解放軍總醫院生命科學(xué)院院長(cháng)付小兵院士帶領(lǐng)團隊成員發(fā)文總結了目前間充質(zhì)干細胞預激活的方法并進(jìn)一步分類(lèi)，分析了這些操作的科學(xué)原理和主要特點(diǎn)，并闡述了各種預激活策略的優(yōu)缺點(diǎn)。

本文摘錄其中部分內容做一分享！

多種不利條件將導致各種問(wèn)題，例如：

• 移植細胞的存活率低
• 間充質(zhì)干細胞的遷移和歸巢差，并限制了注射細胞的功能。
• 來(lái)自不同個(gè)體的間充質(zhì)干細胞在它們的生物學(xué)效應上是不同的，如來(lái)自老年供體的MSCs顯示出增殖和分化受損、免疫調節抑制和生物活性分子分泌減少。
• 再則由于暴露于惡劣的宿主微環(huán)境，包括缺氧、氧化應激以及慢性炎癥，MSCs可能很快發(fā)生凋亡。
• 此外，大多數輸注的間充質(zhì)干細胞滯留在肺微血管而不是靶組織中。

嘗試優(yōu)化干細胞的策略大致分為兩類(lèi)，即基因修飾和非基因修飾(預激活)。

在基因修飾方面，間充質(zhì)干細胞將產(chǎn)生或過(guò)量表達功能基因，使其能夠抵抗不利的微環(huán)境和凋亡，增加遷移和歸巢，并增強旁分泌效應。幾項研究表明，基因轉染的間充質(zhì)干細胞比野生型間充質(zhì)干細胞具有更好的治療潛力。

然而，安全性是轉基因間充質(zhì)干細胞未來(lái)臨床治療應用的最大障礙。據報道，病毒表達系統可以在宿主中引發(fā)免疫和炎癥反應，并且病毒在宿主基因組中的整合會(huì )造成腫瘤風(fēng)險。此外，基因工程間充質(zhì)干細胞的治療潛力和長(cháng)期功能改善需要充分闡明。

開(kāi)發(fā)高效的非基因修飾方法，在這里統稱(chēng)為預激活，是改善間充質(zhì)干細胞治療結果的一種替代和可操作的方法。

間充質(zhì)干細胞可以被預激活以實(shí)現所需的功能并逆轉其失活，因為它們可以識別微環(huán)境中的刺激并記住它們。

回顧目前的文獻，間充質(zhì)干細胞的預激活主要是基于間充質(zhì)干細胞存活的體內生理微環(huán)境而在體外模擬的，稱(chēng)為“生理微環(huán)境模擬預激活”?；蛘哒f(shuō)間充質(zhì)干細胞的體外適應性調節是基于疾病的病理微環(huán)境，稱(chēng)為“病理微環(huán)境模擬預激活”。

生理微環(huán)境模擬預激活

原代培養的間充質(zhì)干細胞數量有限。它需要在體外擴增以達到治療相關(guān)的細胞數量，過(guò)度的離體操作導致衰老、干細胞減少和再生能力受損。

在體外保持MSCs的“年輕”是非常重要的。在這方面，在體外重建復雜的體內微環(huán)境將為MSC的生產(chǎn)提供一個(gè)強有力的工具，并保持其固有的生物學(xué)特性。低氧和三維(3D)培養是迄今研究得最深入的。

缺氧預激活

在體外培養條件下，MSCs通常暴露于平均氧分壓約為21%的環(huán)境中。然而，間充質(zhì)干細胞通常存在于低氧微環(huán)境中，其生理氧濃度在體內為1-11 %。

幾項研究表明，高氧濃度在培養的MSCs中引起環(huán)境應激，然后誘導DNA損傷和衰老，并減少他們的活動(dòng)。因此，缺氧是MSCs生理微環(huán)境的重要組成部分。

低氧預激活對間充質(zhì)干細胞有多種有益作用。包括有：低氧培養環(huán)境維持MSCs的未分化狀態(tài)。

低氧促進(jìn)了MSCs的增殖和存活，與常氧狀態(tài)(20%?O2)相比，導致了更高的擴增和更多的ASCs產(chǎn)量，在體外遷移試驗中，低氧預充促進(jìn)了MSCs的動(dòng)員，改善MSCs在體內的歸巢。

低氧預充可以保護MSCs對抗不利的微環(huán)境，維持基因的穩定性。當暴露于低氧時(shí)，MSCs表現出延長(cháng)的壽命并避免復制性衰老，與常氧培養相比，表達較少的衰老相關(guān)β-半乳糖苷酶。缺氧條件下的間充質(zhì)干細胞表現出基因穩定性，DNA損傷減少，染色體畸變減少。

低氧培養后，MSCs的分泌模式發(fā)生變化，旁分泌功能增強。例如，在缺氧條件下，MSCs中促血管生成因子如VEGF、HGF和堿性成纖維細胞生長(cháng)因子(bFGF)的分泌增加。相反，抗血管生成因子，如血小板反應蛋白-1和纖溶酶原激活物抑制劑-1，在間充質(zhì)干細胞中減少。此外MSCs在低氧情況下的免疫抑制特性得到改善。

大量實(shí)驗研究發(fā)現，低氧預激活的MSCs比未經(jīng)處理的MSCs顯示出更顯著(zhù)的治療效果。在肺纖維化模型中，與常氧培養的MSCs相比，低氧預激活的MSCs可以明顯減輕肺水腫，減輕肺纖維化，并改善肺功能。此外，與含氧量正常的骨髓間充質(zhì)干細胞相比，將含氧量低的骨髓間充質(zhì)干細胞移植入大鼠心肌梗死模型后，損傷部位的血管生成增加，梗死面積減小。

因此，與常氧的MSCs相比，缺氧預處理的MSCs表現出更好的特性并具有更好的治療潛力。此外，低氧預激活具有簡(jiǎn)單、成本低、易于推廣、適合大規模細胞生產(chǎn)的優(yōu)點(diǎn)。然而，在低氧間充質(zhì)干細胞進(jìn)一步應用于臨床之前，有幾個(gè)問(wèn)題需要解決。有必要優(yōu)化低氧預激活中的氧濃度，因為MSCs生活的生理龕中的氧濃度因組織來(lái)源而異(骨髓中1%至7%，脂肪組織中10%至15%，出生相關(guān)組織中1.5%至5%)，此外，還應該揭示缺氧的最佳持續時(shí)間。更重要的是，生物安全是基于干細胞的治療最關(guān)心的問(wèn)題，在臨床應用前應仔細確定。

3D培養預激活

與二維(2D)培養環(huán)境相比，三維培養系統模擬了體內的天然MSC微環(huán)境，并提供了增強的細胞間相互作用或細胞-ECM相互作用，這可以顯著(zhù)改善MSCs的生物學(xué)行為，如增殖、免疫調節和定向分化。

MSCs的三維培養體系，包括多細胞球體、支架和水凝膠，已經(jīng)引起了越來(lái)越多的關(guān)注。

• 球形培養

球體培養是一種相對簡(jiǎn)單的增強間充質(zhì)干細胞生物學(xué)活性的方法。已經(jīng)開(kāi)發(fā)了各種方法來(lái)產(chǎn)生MSC球體，例如懸滴技術(shù)、低附著(zhù)方法以及強制聚集技術(shù)。隨著(zhù)生物材料的發(fā)展，基于支架的MSC球體培養平臺得到了發(fā)展。

球形培養系統可以通過(guò)增加干細胞和促進(jìn)分化成不同的細胞譜系而有益于間充質(zhì)干細胞的治療潛力。Cheng等人的研究結果表明，殼聚糖膜球形培養可使MSCs去分化為更原始的狀態(tài)，間充質(zhì)譜系標志物CD29、CD90和CD105下調，多能性相關(guān)標志物Sox2、Oct4、Nanog上調。球狀體來(lái)源的MSCs改變了它們的分化偏好，并可以轉分化為非間充質(zhì)譜系細胞，如神經(jīng)細胞和肝細胞。

球形培養系統可以通過(guò)提高增殖、遷移和歸巢效率而有益于MSCs的治療潛力。與單層MSC培養相比，球體來(lái)源的MSC表現出更高的增殖活性。

球形培養系統可以通過(guò)促進(jìn)治療因子的分泌，包括免疫調節和促血管生成細胞因子，來(lái)助力MSCs的治療潛力。

球形培養優(yōu)化了間充質(zhì)干細胞的生物學(xué)特性，使其在體內具有更好的治療效果。

然而，球體培養系統的一些缺點(diǎn)限制了用于體內應用的MSC球體的大規模生產(chǎn)。例如，球體培養技術(shù)影響球體大小，球體大小的可變性影響MSCs的治療性能。因此，在臨床實(shí)踐中使用球體來(lái)源的MSC之前，有必要區分臨床需求，開(kāi)發(fā)可重復的球體培養系統，并利用動(dòng)物模型和臨床試驗來(lái)確認其安全性和有效性。

• 基于支架的培養

細胞外基質(zhì)(Extracellular matrix，ECM)是干細胞生態(tài)位的重要非細胞成分之一，被認為是干細胞的“土壤”。

生物材料的最新進(jìn)展促進(jìn)了MSCs人工ECM培養系統的發(fā)展，出現了多種天然和合成生物材料。它們應該滿(mǎn)足基質(zhì)力學(xué)、可降解性和生物相容性的特性。

現有的工程化細胞外基質(zhì)可以改善間充質(zhì)干細胞的生物學(xué)特性，如增殖、歸巢、譜系分化和旁分泌。

支架、薄膜、水凝膠和海綿形式的工程化ECM已被開(kāi)發(fā)并用于擴增MSCs并增強其生物學(xué)特性，藻酸鹽已廣泛用作組織工程中的生物相容性載體。

接種在工程化ECM支架上的間充質(zhì)干細胞的旁分泌和免疫調節作用也顯著(zhù)改變。接種在生物材料中的MSCs顯示出抗炎調節因子如PGE2和TSG-6的上調，以及抗炎調節因子如單核細胞趨化蛋白-1?(MCP-1)、IL-6和核因子κB受體激活因子(NF-κB)配體(RANKL)的下調。

因此，基于支架的三維培養賦予MSCs比2D培養更優(yōu)異的生物學(xué)活性和更突出的治療效果。隨著(zhù)人們對生物材料的認識，其生物學(xué)性能也在不斷拓展。僅使用生物材料，就可以制造出具有多種功能的仿生復合材料。

病理微環(huán)境模擬預激活

MSC既然進(jìn)入體內，就會(huì )面臨疾病導致的病理微環(huán)境。在這種情況下，有多種破壞性因素可導致移植細胞的氧化應激和凋亡，并顯著(zhù)損害MSCs固有的治療特性。

研究人員致力于針對惡劣環(huán)境微調細胞的特性，使其適合目標疾病?；贛SCs的可塑性和記憶能力，創(chuàng )傷微環(huán)境中的信號，如環(huán)境因素(缺氧)、化學(xué)因素(炎癥因子和細胞因子)，將是MSCs體外操作的首要考慮因素。

此外，新的途徑也在不斷探索，如藥物、中藥、小分子化合物等也成為MSC啟動(dòng)的新興途徑。

另一個(gè)值得關(guān)注的問(wèn)題是，患者內源性MSCs的生物學(xué)特性會(huì )隨著(zhù)疾病的發(fā)展而改變，表現出功能的喪失和下降。

因此，改善間充質(zhì)干細胞的生物學(xué)活性，提高其治療效果，特別是開(kāi)發(fā)患者個(gè)性化的治療性間充質(zhì)干細胞具有重要意義。

缺氧預激活間充質(zhì)干細胞

缺氧也是病理環(huán)境的重要組成部分。

體外低氧培養可以誘導MSC對損傷微環(huán)境的記憶，從而獲得更好的治療效果。

然而，干細胞龕和受損組織之間的氧濃度是不同的。此外，受損組織中的局部氧濃度在不同的修復期有所不同。因此，干細胞預處理的氧濃度因目的而異。、

炎癥因子預激活間充質(zhì)干細胞

炎癥因子和細胞因子的預激活被認為是模擬體內炎癥微環(huán)境的最常見(jiàn)手段，在調節干細胞的免疫調節功能中發(fā)揮重要作用。

• TNF-α

越來(lái)越多的證據表明，用疾病相關(guān)的刺激對間充質(zhì)干細胞進(jìn)行適當的預處理可以改善其生物學(xué)功能，起到更好的治療作用。TNF-α在缺血和損傷組織中表達，通常用于模擬急性炎癥環(huán)境。

• 干擾素γ

促炎細胞因子IFN-γ也是用于MSC預激活的代表性因子。間充質(zhì)干細胞對IFN-γ有明顯的免疫抑制反應，一些抗炎因子如HGF、TGF-β1、IDO、前列腺素和環(huán)氧化酶2 (COX-2)的表達增加。多個(gè)證據表明，間充質(zhì)干細胞可以被炎癥信號激活，并足以加強其免疫調節特性和治療效果。

• 白細胞介素-1β

IL-1β也是單核細胞和巨噬細胞產(chǎn)生的炎癥組織中普遍存在的炎性細胞因子。已有研究表明，IL-1β預激活增加了MSCs中許多粘附分子的表達。

• 其他促炎細胞因子和TLR配體

此外，一些其他炎癥因子如IL-17A和IL-25最近被報道為替代的預激活手段，并獲得了有希望的結果。

• 聯(lián)合促炎細胞因子

MSCs經(jīng)各種促炎因子預激活后，其生物學(xué)活性各不相同，因此科學(xué)家們設想是否可以通過(guò)聯(lián)合不同的炎癥細胞因子對MSCs進(jìn)行預處理，以彌補較低的效率并使治療效果最大化。

因此，炎癥細胞因子預激活不僅可以提高間充質(zhì)干細胞抵抗氧化應激的能力，還可以在很大程度上增強間充質(zhì)干細胞的免疫抑制特性，增強其治療效果。

用生長(cháng)因子或再生細胞因子預激活間充質(zhì)干細胞

最近出現了用生長(cháng)因子或再生細胞因子預充間充質(zhì)干細胞，并證明是一種有吸引力的方法。如bFGF、SDF-1、SDF-1α、p38絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)等。

同樣的，用生長(cháng)因子混合物預激活MSCs顯示了增強其生物學(xué)功能的協(xié)同效應。

然而，選擇最佳的細胞因子來(lái)預激活MSCs并賦予其所需的生物學(xué)功能是一個(gè)重要的步驟。是選擇在各種疾病中共同變化的細胞因子，還是使用疾病特異性細胞因子作為預激活條件，是一個(gè)需要深入研究的問(wèn)題?；蛘?，細胞因子預激活的方法不夠經(jīng)濟，因為大規模生產(chǎn)預激活的MSCs需要大量的細胞因子。

用生物活性化合物預激活間充質(zhì)干細胞

生物活性化合物是一種很有前途的預激活方法，用于增強間充質(zhì)干細胞的生物學(xué)特性。

目前，用于刺激間充質(zhì)干細胞的生物活性化合物根據其來(lái)源可分為天然(如從中藥中提取的)和合成化合物；從生物活性化合物的篩選原理來(lái)說(shuō)，要么對MSCs有生物調節作用，要么對靶疾病有治療作用；鑒于其對間充質(zhì)干細胞的生物學(xué)機制，生物活性化合物可分類(lèi)如下：促進(jìn)存活和遷移，增強分泌活性，逆轉和修復受損的間充質(zhì)干細胞。

• 促進(jìn)間充質(zhì)干細胞存活和遷移

實(shí)際上，發(fā)揮間充質(zhì)干細胞固有的治療特性需要移植細胞在惡劣和受損的環(huán)境中存活和發(fā)揮功能。許多研究集中于通過(guò)使用生物活性化合物來(lái)修飾MSCs以增強其抗凋亡和遷移能力。譬如曲美他嗪、他達拉非、阿托伐他汀、維生素E等。近年來(lái)，中藥或其提取物對間充質(zhì)干細胞的有益作用已被研究。譬如丹參、姜黃素、迷迭香酸(RA)和gigantol等等，都可以發(fā)展為細胞保護劑，為成功的間充質(zhì)干細胞移植。

• 增強間充質(zhì)干細胞的免疫調節、旁分泌和治療潛力

事實(shí)上，間充質(zhì)干細胞的免疫調節和旁分泌特性與其治療效果密切相關(guān)。最近的數據表明，藥物刺激可以促進(jìn)間充質(zhì)干細胞的旁分泌和免疫調節潛力。譬如鐵螯合劑去鐵胺(DFX)、前列環(huán)素類(lèi)似物曲前列環(huán)素、白藜蘆醇(Resveratrol，RSV)、補陽(yáng)還五湯(BHD)等等。

• 逆轉和修復受損間充質(zhì)干細胞

隨著(zhù)體外大規模擴增，來(lái)自圍產(chǎn)期組織的MSCs將發(fā)生復制性衰老，來(lái)自老年供體的MSCs普遍呈現早衰表型，來(lái)自患者的MSCs表現出MSC生物學(xué)功能的下降。這些間充質(zhì)干細胞通常在增殖、遷移、分化和免疫調節方面表現出下調的細胞功能，治療能力受損。因此，逆轉這些間充質(zhì)干細胞的功能，即間充質(zhì)干細胞的再生，對于基于間充質(zhì)干細胞的治療至關(guān)重要。幸運的是，最近的研究表明，細胞功能衰退或早衰是可以挽救的。一般來(lái)說(shuō)，拯救MSCs的方法可以廣義地定義為降低細胞內氧化應激的水平，可以通過(guò)表觀(guān)遺傳修飾的調節來(lái)重編程MSCs，以及使用抗衰老藥物等。

• 抑制過(guò)度氧化應激

數據顯示，ROS作為細胞代謝產(chǎn)生的天然副產(chǎn)物，在MSCs中維持在低水平，并且對于MSCs的增殖和分化是必需的。在年齡老化或病理條件下誘導的高水平ROS將導致嚴重的細胞毒性和細胞損傷。幾項研究報道，功能異常的MSCs可以通過(guò)調節細胞內ROS聚集和氧化代謝而逆轉?？寡趸瘎┮殉蔀樽匀坏倪x擇，幾種抗氧化劑用于MSCs的抗衰老研究。如n-乙酰半胱氨酸(NAC)和依達拉奉等?？偟膩?lái)說(shuō)，ROS可以作為細胞內信使，幫助執行重要的生物功能，不過(guò)通過(guò)調節抗氧化劑的量來(lái)控制ROS的最佳濃度至關(guān)重要。

• 改變表觀(guān)遺傳失調

表觀(guān)遺傳調控是一種重要的編程機制，它通過(guò)改變基因表達而不是DNA序列來(lái)改變細胞表型。其特點(diǎn)是遺傳性和可逆性，包括DNA甲基化和組蛋白修飾，并對MSC的命運有深遠的影響。與年輕來(lái)源的間充質(zhì)干細胞相比，老年來(lái)源的間充質(zhì)干細胞的DNA甲基化普遍降低。

利用目前的技術(shù)，對老化干細胞進(jìn)行重新編程的方法主要有兩種方式，完全重新編程和部分重新編程。前者是指表觀(guān)遺傳時(shí)鐘的重置，最終獲得誘導多能干細胞(iPSCs)。而后者部分重編程涉及不完全去分化，被認為是表觀(guān)遺傳返老還童，這可以通過(guò)使用生物活性化合物調節DNA甲基化和組蛋白修飾來(lái)實(shí)現。

抗衰老藥物的使用

抗衰老療法是指應用抗衰老藥物來(lái)選擇性地消耗衰老細胞或延遲衰老的開(kāi)始，從而使組織再生并減少與年齡相關(guān)的病理的發(fā)生。

據報道，一些化合物具有潛在的抗衰作用，如navitas (ABT-263)、槲皮素、達那唑、煙酰胺核苷、達沙替尼和二甲雙胍。不同藥物的組合可以達到更顯著(zhù)的療效。譬如一些發(fā)現表明，達沙替尼和槲皮素的混合物可以減輕衰老細胞的負擔，并改善重要組織如脂肪、骨、主動(dòng)脈和腦的功能。

總的來(lái)說(shuō)，這些發(fā)現表明生物活性化合物具有改善受損間充質(zhì)干細胞和修復衰老間充質(zhì)干細胞的特性。幾項研究表明，使用生物活性化合物作為MSC移植的伴隨劑也比單獨干細胞移植具有更好的治療效果。然而，間充質(zhì)干細胞的衰老是一個(gè)非常復雜的過(guò)程，徹底了解衰老的潛在機制將有助于我們找到更有效的方法來(lái)恢復衰老的間充質(zhì)干細胞。

用疾病相關(guān)效應細胞或患者血清預激活間充質(zhì)干細胞

“個(gè)體化間充質(zhì)干細胞治療”是指通過(guò)體外預激活獲得的間充質(zhì)干細胞具有定制的功能，能夠特異性地針對患者的疾病，從而達到更好的治療效果。因此，作為基于MSC治療的增強策略，直接使用效應細胞或其釋放的活性物質(zhì)作為預激活條件，而不是用典型的促炎因子、細胞因子或生物活性化合物進(jìn)行教育。

肥大細胞(MCs)在速發(fā)型超敏反應和過(guò)敏反應中起重要作用，也是特應性皮炎(AD)發(fā)病機制中的主要效應細胞?；罨腗Cs釋放含有大量生物活性物質(zhì)的顆粒，如促炎細胞因子、蛋白質(zhì)介質(zhì)、脂質(zhì)介質(zhì)和生長(cháng)因子，這些物質(zhì)可引發(fā)過(guò)敏反應。一些研究表明，在共培養系統中，MSCs抑制MC活化和脫顆粒，并誘導MC凋亡。因此，用效應細胞或其衍生的活性物質(zhì)預激活的MSCs可以準確地靶向疾病發(fā)展中的主要致病因素，并在體內快速反應和應答，以實(shí)現更高效的治療結果。

另外已經(jīng)在多種疾病中發(fā)現血液循環(huán)中的炎癥因子、趨化因子、生長(cháng)因子、細胞因子和微泡的改變，包括阿爾茨海默病、腎病和心臟病。它們作為疾病診斷、治療和預后的指標，以及個(gè)體間的差異。用患者來(lái)源的血清預激活擴增的間充質(zhì)干細胞可能允許間充質(zhì)干細胞對宿主微環(huán)境產(chǎn)生積極反應。

Tang等人的研究表明，與注射對照血清預激活MSCs的大鼠相比，注射中風(fēng)血清預激活MSCs的大鼠在腦缺血再灌注損傷模型中表現出明顯改善的行為，炎癥細胞因子減少，腦損傷和凋亡細胞減少，營(yíng)養生長(cháng)因子增加。

此外，在葡聚糖硫酸鈉誘導的結腸炎大鼠模型中也揭示了用疾病來(lái)源的血清增強間充質(zhì)干細胞的治療效果。在用來(lái)自結腸炎大鼠或正常大鼠的血清預激活MSCs后，收集兩種預激活細胞的條件培養基用于治療結腸炎。與后者相比，前者在結腸炎大鼠中顯示出更有效地阻止疾病進(jìn)展，更好地改善臨床特征，以及更低的組織學(xué)損傷評分。

因此，疾病特異性預激活可能是實(shí)現“MSC定制臨床治療”的一種有前途的手段，而準確捕捉疾病特異性是這一策略的必要前提，這就需要對疾病的生物學(xué)機制進(jìn)行全面深入的探索和分析。

遠景展望

除了通過(guò)重建生理和病理微環(huán)境來(lái)預激活間充質(zhì)干細胞之外，還有其他方法來(lái)預激活間充質(zhì)干細胞，包括光刺激、磁電刺激和熱休克(HSP)等。

低水平激光療法(LLLT)有利于調節多種細胞的生物功能。例如，與未受刺激的ASCs相比，受低強度激光刺激的ASCs的生物活性增強，表現為存活率增加、分泌增加和再生愈合加快。此外，最近證明脈沖電磁場(chǎng)通過(guò)調節Akt/Ras信號通路和上調Bad和Bcl-xL等存活蛋白對BMSCs起保護作用。此外，研究表明，熱休克蛋白可以誘導細胞保護蛋白，增加抵抗不良外部環(huán)境的能力。

一般來(lái)說(shuō)，現有的預激活方法的目的是充分利用MSCs的功能可塑性，并預先賦予MSCs所需的特性，以便當MSC再次遇到類(lèi)似的環(huán)境時(shí)，啟動(dòng)細胞保護機制，快速激活反應機制，并迅速做出相應的生物反應。

盡管如此，預激活間充質(zhì)干細胞的應用仍面臨一些挑戰。首先是選擇合理有效的MSC預激活方法。

迄今為止，已經(jīng)提出了許多補充方法來(lái)提高間充質(zhì)干細胞的治療效果，尋找最佳的預激活方法是我們未來(lái)研究的重要目標。每一個(gè)預處理的目標都是改善MSCs的一個(gè)特定方面，不同策略的最佳組合可以使MSCs的治療效果最大化。

二是間充質(zhì)干細胞的異質(zhì)性，主要表現在兩個(gè)方面：一是不同來(lái)源間充質(zhì)干細胞的生物學(xué)特性在分化、表型譜和分泌譜方面存在差異，這意味著(zhù)作為一種新型細胞藥物，來(lái)自不同組織的間充質(zhì)干細胞對同一疾病的治療效果不一致。有必要深入了解每種組織來(lái)源的間充質(zhì)干細胞的獨特生物學(xué)特性，并結合不同的疾病模型來(lái)確定每種間充質(zhì)干細胞的疾病營(yíng)養特性。

第三是開(kāi)發(fā)評估預激活間充質(zhì)干細胞安全性和治療特性的標準平臺。大量研究證據證實(shí)，間充質(zhì)干細胞主要依靠旁分泌發(fā)揮生物學(xué)效應。MSCs分泌產(chǎn)物的總和可視為分泌組，主要包含可溶性蛋白和細胞外小泡，其中前者包括細胞因子、趨化因子、生長(cháng)因子，后者可分為外泌體和微泡(圖1)。因此，準確地選擇一種成分既作為預激活的指標又作為受教育MSCs的治療效果的指標是一個(gè)棘手的問(wèn)題。然而MSCs的體內生物學(xué)機制遠比我們想象的復雜，一些抑制和對抗干細胞凋亡作為MSC預激活常用的評價(jià)指標是值得斟酌的。

初始間充質(zhì)干細胞向預處理間充質(zhì)干細胞向臨床治療轉化的周期，預處理的間充質(zhì)干細胞獲得了良好的治療效果，增強了損傷修復和疾病恢復。

最后，MSC體內治療的本質(zhì)是遞送促修復調節因子和細胞外小泡等。因此，研究人員已經(jīng)開(kāi)始使用MSC衍生的可溶性蛋白質(zhì)和細胞外小泡來(lái)替代干細胞進(jìn)行治療，其釋放受到精確的調節，并且其組成隨著(zhù)預激活條件而變化。這種方法可以避免MSCs在體內增殖、分化和分泌不可預測的旁分泌因子的風(fēng)險。最近的研究結果表明，通過(guò)密度梯度離心將MSCs去核為“無(wú)核細胞Cargocytes‘’，形成了一種生物啟發(fā)的遞送方法。Cargocytes保留旁分泌能力，不增殖，或永久移植在宿主體內。cargocytes的應用不僅避免了與直接使用MSCs相關(guān)的不良事件，如肺栓塞或腦栓塞，而且改善了生物分布并增強了體內靶向靶組織的能力。因此，來(lái)源于間充質(zhì)干細胞的干細胞可能成為治療載體，以可控和有效的方式傳遞具有治療疾病潛力的治療藥物。

結論

總之，盡管預激活的間充質(zhì)干細胞仍然存在問(wèn)題，但由于其巨大的再生潛力，它們仍然為各種難治性疾病的治療提供了相當大的希望。

迄今為止，越來(lái)越多的人一致認為，在各種病理條件下，預激活的間充質(zhì)干細胞確實(shí)比未激活的間充質(zhì)干細胞表現出更好的治療效果。

今后，我們應該有效地利用“預激活”工具，一方面最大限度地發(fā)揮間充質(zhì)干細胞的治療潛力，另一方面將其改造為適合靶向疾病，為間充質(zhì)干細胞的臨床應用開(kāi)啟新的篇章。（本文由公眾號“細胞PLUS”編譯，轉載請注明）

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