關于間充質(zhì)干細胞,看完這篇你就全懂了!
間充質(zhì)干細胞,又稱多潛能基質(zhì)細胞,簡稱MSCs,是屬于中胚層的一類多能干細胞,主要存在于結(jié)締組織和器官間質(zhì)中,包括:骨髓、臍帶、脂肪、粘膜、骨骼、肌肉、肺、肝、胰腺等組織以及羊水、羊膜、胎盤等。在適宜條件下可分化為脂肪、骨、軟骨等多種組織細胞。
先來幾張圖看看間充質(zhì)干細胞的一些神奇特質(zhì):
①體外培養(yǎng)的間充質(zhì)干細胞迅速增值,并爭先恐后地去搶占地盤,這種“定向遷移”的能力,對損傷修復至關重要:
②哪里有血管,哪里就有間充質(zhì)干細胞:
(圖中灰色管狀是毛細血管,紅色是間充質(zhì)干細胞)
③如下圖,將活細胞染為紅色,死亡的心肌細胞染為青色,間充質(zhì)干細胞不斷遷移,箭頭所指部位間充質(zhì)干細胞逐漸與死亡細胞融合成為雙核,400分鐘時死亡的心肌細胞開始奇跡般地復活:
④間充質(zhì)干細胞可以沿著膠原纖維等胞外基質(zhì)四處爬行:
1976年,F(xiàn)reidenstein首次發(fā)現(xiàn)骨髓間充質(zhì)干細胞。后研究發(fā)現(xiàn)間充質(zhì)干細胞具有多向分化潛能、造血支持和促進干細胞植入、免疫調(diào)控和自我復制等潛能。間充質(zhì)干細胞被認為接近臨床應用的干細胞產(chǎn)品。
間充質(zhì)干細胞是繼胚胎干細胞、造血干細胞之后的又一科研熱點,是一種能夠治療多種系統(tǒng)疾病的“實用型干細胞”:
1999年
美國Horwitz等用間充質(zhì)干細胞治療小兒成骨不全和Ⅰ型膠原缺乏
2002年
美國O·N·Koc等用間充質(zhì)干細胞治療粘多糖病
2003年
意大利Mazzini等用間充質(zhì)干細胞治療肌營養(yǎng)不良性側(cè)索硬化癥
法國Fouillard等用間充質(zhì)干細胞治療再生障礙性貧血
2005年
美國用間充質(zhì)干細胞治療股骨頭壞死
韓國用間充質(zhì)干細胞治療腦中風
俄羅斯M·F·Rasulov等用間充質(zhì)干細胞治療皮膚燒傷
……
2011年
解放軍463醫(yī)院利用間充質(zhì)干細胞治療229例腦癱患者,患者日常生活能力提高,效果明顯;
2014年
18例再障貧血患者接受廣州第十二人民醫(yī)院的間充質(zhì)干細胞治療,總有效率達72.2%
2015年
神經(jīng)再生膠原支架結(jié)合間充質(zhì)干細胞治療脊髓損傷進入臨床研究
2016年
北醫(yī)三院利用間充質(zhì)干細胞治療早衰癥
……
間充質(zhì)干細胞的基本特性包括:
1)強大的增殖能力和多向分化潛能:在適宜的體內(nèi)或體外環(huán)境下分化為成骨細胞、軟骨細胞、脂肪細胞、肌細胞、神經(jīng)細胞、肝細胞、內(nèi)皮細胞、基質(zhì)細胞等多種細胞的能力。
2)免疫調(diào)節(jié)功能:通過細胞間的相互作用及產(chǎn)生細胞因子干擾樹突狀細胞功能并抑制T細胞的增殖及其免疫反應,從而發(fā)揮免疫重建的功能。
3)來源多樣、取材方便,易于分離、培養(yǎng)、擴增和純化,多次傳代擴增后仍具有干細胞特性。
以上是對于間充質(zhì)干細胞的通??捶?,隨著研究深入發(fā)現(xiàn)間充質(zhì)干細胞在醫(yī)療中的價值遠遠高過胚胎干細胞、多效誘導多能干細胞等“干細胞明星”,有必要對其進行重新認識:
1、組織支持的"土壤細胞":
間充質(zhì)干細胞是一種滋養(yǎng)層細胞,可能存在于所有組織中,支持多種細胞的生存和生長,包括:造血細胞、胚胎干細胞、腫瘤細胞、神經(jīng)細胞、肝細胞、內(nèi)皮細胞等;
2、組織修復的“微藥廠”:
間充質(zhì)干細胞在體內(nèi)發(fā)生炎癥損傷,釋放出炎癥信號時,持續(xù)地分泌相關抗炎性分子、抗凋亡分子等,在體內(nèi)形成一個促進組織修復及再生的微環(huán)境;
3、信號開關功能:
間充質(zhì)干細胞可能具有自身開/關調(diào)控機制,而這個調(diào)控機制的關鍵可能在于體內(nèi)是否存在有炎癥信號;
4、抗菌作用:
間充質(zhì)干細胞可以分泌一種被稱為hCAP-18/LL37具有抗菌作用的抗菌肽;
5、纖維化作用:
可以修復血管纖維化、肝纖維化、肺纖維化等;
6、抗排斥作用:
間充質(zhì)干細胞可以抑制GVHD(移植物抗宿主反應),能夠促進造血干細胞植入,還可以降低細胞或器官移植后的免疫排斥反應;
7、激活內(nèi)源性干細胞
同種異基因移植間充質(zhì)干細胞,主要通過分泌細胞因子調(diào)節(jié)微環(huán)境,激活內(nèi)源性干細胞發(fā)揮組織修復作用;
8、“一過性”使命:
同種異基因移植間充質(zhì)干細胞,必要時可以直接參與組織分化與修復,在完成使命后逐步被內(nèi)源性組織細胞替換,并不長期滯留體內(nèi);
9、超級起始材料:
間充質(zhì)干細胞體外擴增方便,具有多潛能性,可望成為組織工程、細胞重編程,以及細胞轉(zhuǎn)分化理想的起始材料;
10、伴隨生命全過程:
有了間充質(zhì)干細胞,才有組織發(fā)生:單細胞生物只有集落,原腸胚階段的生物有內(nèi)胚層和外胚層,仍沒有組織分化,每個細胞都可以獨立生存;當生命進化或發(fā)育到三胚層階段真正意義上的組織才誕生,而間充質(zhì)干細胞就起源于中胚層;
11、身體的腳手架:
間充質(zhì)干細胞是組織的建造者和功能維持者:間充質(zhì)干細胞在組織形態(tài)發(fā)生中負責搭建腳手架,分化出骨骼、軟骨、脂肪、纖維等結(jié)締組織,構(gòu)成器官發(fā)育框架結(jié)構(gòu);而且,間充質(zhì)干細胞可以分泌數(shù)十種因子,為各種分化細胞提供所需營養(yǎng);
12、建造細胞微環(huán)境:
間充質(zhì)干細胞是各種細胞niche的建造者和維護者:機體各種細胞處在特有的niche之中才能夠正常發(fā)揮功能,間充質(zhì)干細胞負責建造各種niche、并分泌所需的各種因子維護其功能,如:肌細胞niche、神經(jīng)細胞niche、造血干細胞niche、上皮細胞包niche、腫瘤細胞niche等等;另一方面,間充質(zhì)干細胞還通過免疫調(diào)節(jié)作用隔離不同niche,避免不同性質(zhì)niche的相互沖突;
13、組織功能維護者:
間充質(zhì)干細胞是維護組織功能的基礎,任何疾病都與間充質(zhì)干細胞有直接關系:各種物理、化學、生物因素均直接和間接作用在組織的腳手架和細胞niche上,從而引起損傷、感染、過敏、壞死、免疫力下降、內(nèi)分泌紊亂、神經(jīng)失調(diào)、衰老、癌變等等。
14、遍布所有組織:
間充質(zhì)干細胞與血管相伴,存在于機體所有的組織、組織液和分泌物中:除了骨髓間充質(zhì)干細胞、臍帶干細胞、脂肪干細胞、宮內(nèi)膜干細胞、外周血干細胞、毛囊干細胞、牙髓干細胞、粘膜干細胞、羊膜干細胞、乳汁干細胞、尿液干細胞等等均含有或本身就是間充質(zhì)干細胞;
臍帶中含有大量的間充質(zhì)干細胞,根據(jù)目前的研究結(jié)果,臍帶中的間充質(zhì)干細胞含量較高,增殖能力、免疫調(diào)節(jié)能力強,分泌細胞生長因子的總量也非常高。
同時,來源于臍帶的間充質(zhì)干細胞因取材方便,無道德倫理爭議,可獲取的細胞數(shù)量多、活力強,便于擴增和傳代,同時又沒有配型、排異等問題,極其適合于臨床研究和應用。