間充質幹細胞,又稱多潛能基質細胞,簡稱MSCs,是屬於中胚層的一類多能幹細胞,主要存在於結締組織和器官間質中,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,間充質幹細胞可分化爲脂肪、骨、軟骨等多種組織細胞。

先來幾張圖看看間充質幹細胞的一些神奇特質:

1. 體外培養的間充質幹細胞迅速增值,並爭先恐後地去搶佔地盤,這種“定向遷移”的能力,對損傷修復至關重要:

2. 哪裏有血管,哪裏就有間充質幹細胞:(圖中灰色管狀是毛細血管,紅色是間充質幹細胞)

3. 如下圖,將活細胞染爲紅色,死亡的心肌細胞染爲青色,間充質幹細胞不斷遷移,箭頭所指部位間充質幹細胞逐漸與死亡細胞融合成爲雙核,400分鐘時死亡的心肌細胞開始奇蹟般地復活:

4. 間充質幹細胞可以沿着膠原纖維等胞外基質四處爬行:

1976年,Freidenstein首次發現骨髓間充質幹細胞。後研究發現間充質幹細胞具有多向分化潛能、造血支持和促進幹細胞植入、免疫調控和自我複製等潛能。間充質幹細胞被認爲最接近臨牀應用的幹細胞產品。

間充質幹細胞是繼胚胎幹細胞、造血幹細胞之後的又一科研熱點,是一種能夠治療多種系統疾病的“實用型幹細胞”:

1999年,美國Horwitz等用間充質幹細胞治療小兒成骨不全和Ⅰ型膠原缺乏;

2002年,美國O·N·Koc等用間充質幹細胞治療粘多糖病;

2003年,意大利Mazzini等用間充質幹細胞治療肌營養不良性側索硬化症;法國Fouillard等用間充質幹細胞治療再生障礙性貧血。

2005年,美國用間充質幹細胞治療股骨頭壞死;韓國用間充質幹細胞治療腦中風;俄羅斯M·F·Rasulov等用間充質幹細胞治療皮膚燒傷……

2011年,解放軍463醫院利用間充質幹細胞治療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院的間充質幹細胞治療,總有效率達72.2%;

2015年,神經再生膠原支架結合間充質幹細胞治療脊髓損傷進入臨牀研究;

2016年,北醫三院利用間充質幹細胞治療早衰症……

間充質幹細胞的基本特性包括:

強大的增殖能力和多向分化潛能:在適宜的體內或體外環境下分化爲成骨細胞、軟骨細胞、脂肪細胞、肌細胞、神經細胞、肝細胞、內皮細胞、基質細胞等多種細胞的能力。

免疫調節功能:通過細胞間的相互作用及產生細胞因子干擾樹突狀細胞功能並抑制T細胞的增殖及其免疫反應,從而發揮免疫重建的功能。

來源多樣、取材方便,易於分離、培養、擴增和純化,多次傳代擴增後仍具有幹細胞特性。

以上是對於間充質幹細胞的通常看法,隨着研究深入發現間充質幹細胞在醫療中的價值遠遠高過胚胎幹細胞、多效誘導多能幹細胞等“幹細胞明星”,有必要對其進行重新認識:

1. 組織支持的"土壤細胞":間充質幹細胞是一種滋養層細胞,可能存在於所有組織中,支持多種細胞的生存和生長,包括:造血細胞、胚胎幹細胞、腫瘤細胞、神經細胞、肝細胞、內皮細胞等;

2. 組織修復的“微藥廠”:間充質幹細胞在體內發生炎症損傷,釋放出炎症信號時,持續地分泌相關抗炎性分子、抗凋亡分子等,在體內形成一個促進組織修復及再生的微環境;

3. 信號開關功能:間充質幹細胞可能具有自身開/關調控機制,而這個調控機制的關鍵可能在於體內是否存在有炎症信號;

4. 抗菌作用:間充質幹細胞可以分泌一種被稱爲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:間充質幹細胞可以抑制GVHD(移植物抗宿主反應),能夠促進造血幹細胞植入,還可以降低細胞或器官移植後的免疫排斥反應;

7. 激活內源性幹細胞:同種異基因移植間充質幹細胞,主要通過分泌細胞因子調節微環境,激活內源性幹細胞發揮組織修復作用;

8. “一過性”使命:同種異基因移植間充質幹細胞,必要時可以直接參與組織分化與修復,在完成使命後逐步被內源性組織細胞替換,並不長期滯留體內;

9. 超級起始材料:間充質幹細胞體外擴增方便,具有多潛能性,可望成爲組織工程、細胞重編程,以及細胞轉分化理想的起始材料;

10. 伴隨生命全過程:有了間充質幹細胞,纔有組織發生:單細胞生物只有集落,原腸胚階段的生物有內胚層和外胚層,仍沒有組織分化,每個細胞都可以獨立生存;當生命進化或發育到三胚層階段真正意義上的組織才誕生,而間充質幹細胞就起源於中胚層;

11. 身體的腳手架:間充質幹細胞是組織的建造者和功能維持者:間充質幹細胞在組織形態發生中負責搭建腳手架,分化出骨骼、軟骨、脂肪、纖維等結締組織,構成器官發育框架結構;而且,間充質幹細胞可以分泌數十種因子,爲各種分化細胞提供所需營養;

12. 建造細胞微環境:間充質幹細胞是各種細胞niche的建造者和維護者:機體各種細胞處在特有的niche之中才能夠正常發揮功能,間充質幹細胞負責建造各種niche、並分泌所需的各種因子維護其功能,如:肌細胞niche、神經細胞niche、造血幹細胞niche、上皮細胞包niche、腫瘤細胞niche等等;另一方面,間充質幹細胞還通過免疫調節作用隔離不同niche,避免不同性質niche的相互衝突;

13. 組織功能維護者:間充質幹細胞是維護組織功能的基礎,任何疾病都與間充質幹細胞有直接關係: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、內分泌紊亂、神經失調、衰老、癌變等等。

14. 遍佈所有組織:間充質幹細胞與血管相伴,存在於機體所有的組織、組織液和分泌物中:除了骨髓間充質幹細胞、臍帶幹細胞、脂肪幹細胞、宮內膜幹細胞、外周血幹細胞、毛囊幹細胞、牙髓幹細胞、粘膜幹細胞、羊膜幹細胞、乳汁幹細胞、尿液幹細胞等等均含有或本身就是間充質幹細胞;

臍帶中含有大量的間充質幹細胞,根據目前的研究結果,臍帶中的間充質幹細胞含量較高,增殖能力、免疫調節能力強,分泌細胞生長因子的總量也非常高。同時,來源於臍帶的間充質幹細胞因取材方便,無道德倫理爭議,可獲取的細胞數量多、活力強,便於擴增和傳代,同時又沒有配型、排異等問題,極其適合於臨牀研究和應用。

文章來源:細胞王國

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