什么是间充质干细胞

前   言

2007年，英国的科学家Anastasia在Nature杂志上撰文指出：成体干细胞对人体自我修复和组织再生至关重要，成体干细胞的减少是人体衰老的主要原因。这一发现对人类理解衰老过程以及干细胞移植具有重要意义。这也是近年干细胞和再生医学研究蓬勃发展的原因。目前，科学家致力于发现和制造一种无伦理学限制、无免疫排斥、对供受者无损害、取材方便、纯度高而又保持生物特性的干细胞，以满足基础研究和临床应用的需要。间充质干细胞就是备受关注的一个成体干细胞群体

1.       什么是间充质干细胞？

间充质干细胞是干细胞家族的又一重要成员，源于发育早期的中胚层和外胚层。间充质干细胞是一种具有自我复制能力和多向分化潜能的成体干细胞，属于非终末分化细胞，它既有间质细胞，又有内皮细胞及上皮细胞的特征。间充质干细胞在体外特定的诱导条件下，可分化为脂肪、软骨、骨、肌肉、肌腱、神经、肝、心肌、胰岛β细胞和内皮等多种组织细胞，连续传代培养和冷冻保存后仍具有多向分化潜能。不论是自体还是同种异源的间充质干细胞，一般都不会引起宿主的免疫反应。

2.       间充质干细胞从哪儿来？为什么骨髓间充质干细胞会存在局限性？

间充质干细胞最早在骨髓中发现，随后还发现存在于人体发生、发育过程的许多种组织中。目前我们能够从骨髓、脂肪、滑膜、骨骼、肌肉、肺、肝、胰腺等组织以及羊水、脐带血中分离和制备间充质干细胞。用得最多的是骨髓来源的间充质干细胞。但骨髓来源的间充质干细胞存在以下问题：随着年龄的老化，干细胞数目显著降低、增殖分化能力大幅度衰退；制备过程不容易质控；移植给异体可能引起免疫反应；取材时对患者有损伤，患者有骨髓疾病时不能采集，即使是健康供者，亦不能抽取太多的骨髓。这都限制了骨髓间充质干细胞临床应用，使得寻找骨髓以外其他可替代的间充质干细胞来源成为一个重要的问题。

3.       脐带间充质干细胞也是干细胞吗？

脐带间充质干细胞是干细胞的一种。因能分化成间质组织而得名，具有亚全能分化潜能，在特定的体内外环境下，能够诱导分化成多种组织细胞。脐带间充质干细胞具有干细胞的共性，即自我更新、多向分化和归巢的能力。被称科学家称之为“功能强大的起源细胞”

4.       脐带间充质干细胞与脐带血造血干细胞是同一种干细胞吗？

脐带间充质干细胞并不等同于脐带血造血干细胞。因为，脐带造血干细胞是单能干细胞，只能起到恢复造血功能的作用。而脐带间充质干细胞则是一种多能的“起源细胞”，可在体内外特定的诱导条件下，分化成骨、软骨、脂肪、心肌、神经等多种组织细胞。被应用于治疗心脑血管疾病、肝病、骨和肌肉衰退性疾病，脑及脊髓神经损伤、老年痴呆及一些免疫性疾病。脐带间充质干细胞安全不易发生免疫排斥反应。不需要配型，可以多次使用。而脐血造血干细胞，需使用专业仪器进行一次性采集和分离，不需要扩增和培养，用于治疗白血病等血液病和免疫缺陷病，且需要经过严格的配型，否则会产生排异反应。

脐带间充质干细胞

脐带血造血干细胞

来源

脐带组织

脐带血液

干细胞数量

10亿个

百万个

是否可以多次使用

可多次使用

只供一次使用

制造工艺

复杂、需要培养和扩增、培养时间14天左右

采集和分离，时间一般3-4个小时

适用范围

广泛，用于组织器官损伤或衰老引起的疾病

主要用于治疗白血病等血液病和免疫缺陷病

家庭成员使用是

否需要组织配型

不需要

需要

5.       为什么选择用脐带间充质干细胞?它的优点是什么？

脐带组织中分离出间充质干细胞，这种组织来源的间充质干细胞不仅保持了间充质干细胞的生物学特性，而且还具备如下优点：①胎盘和脐带中的干细胞是祖细胞更原始，有更强的增殖分化能力。②免疫细胞较为幼稚，功能活性低，不会触发免疫反应及引起移植物抗宿主病。③干细胞含量相对丰富，体外增殖潜能高，并且具有较低的免疫原性，易于分离，纯度高，无肿瘤细胞污染。④扩增时培养体系能统一，便于质控。⑤可制成种子细胞冷冻，多次使用，冷冻后细胞损失小。⑥从新生儿的脐带中分离而得，避免了受到细菌、病毒等病原微生物的污染以及后天疾病的影响。潜伏性病毒和病原微生物的感染及传播几率比较低。⑦采集时对产妇及新生儿无任何危害及损伤。临床应用不存在组织配型的问题⑧采集方便，易于保存和运输，伦理学争议少。因此，脐带来源的间充质干细胞正在逐步成为骨髓间充质干细胞的理想替代物，并具有更大的应用潜能，鉴于间充质干细胞具有多向分化潜能、能支持造血和促进造血干细胞植入、调节免疫以及分离培养操作简便等特点，正日益受到人们的关注。

6.       不同来源的间充质干细胞有什么异同？

来源

伦理问题

取材方便程度

MSC含量/得率

病毒污染风险

对供者损伤

骨髓

轻微

不便

一般/一般

高

有

脂肪

轻微

不便

一般/一般

高

轻微

脐血

无

方便

低/低

低

无

脐带

无

方便

高/高

低

无

7.       脐带间充质干细胞的特点：

1.       干细胞数量丰富，变废为宝，易于采集，采集对母亲和胎儿均没有不良影响。

2.       干细胞繁殖能力强，经过培养可达到10亿个，供多次使用。

3.       基因稳定、不易突变，使用安全可靠。

4.       免疫原性低，且有免疫调节功能，使用一般不引起免疫排斥反应，反倒抑制该反应。

5.       适用范围广泛，治疗疾病种类多

8. 脐带间充质干细胞的用途：

1.       修复损伤或病变的组织器官：用于治疗心脑血管疾病、肝病、骨和肌肉衰退性疾病、脑及脊髓神经损伤、老年痴呆等。

2.       具有较强的免疫调节作用：用于治疗红斑狼疮和硬皮病等自身免疫性疾病，降低细胞或器官移植后的免疫排斥反应，提高细胞或器官移植的成功率。

3.       促进造血恢复功能：与单一造血干细胞移植比较，间充质干细胞和造血干细胞共移植能显著提高白血病和难治性贫血等疾病的治疗效果。

9.     脐带间充质干细胞和脐带血造血干细胞有什么不同？

脐带间充质干细胞

脐带血造血干细胞

来源

脐带组织

脐带血液

干细胞数

10亿个

百万个

是否可以多次使用

可多次使用

只供一次使用

制造工艺

复杂、需要培养和扩增

采集和分离

适用范围

广泛，用于组织器官损伤或衰老引起的疾病

主要用于治疗白血病等血液病和免疫缺陷病

家庭成员使用是

否需要组织配型

不需要

需要

10.   间充质干细胞的体外鉴定标准是什么？

1) 贴壁生长

2）细胞表面标记：CD105、CD73、CD90阳性率大于95%；CD34、CD45、CD14、CD79、HLA-DR表达率小于2%

3）分化能力：软骨，成骨，脂肪组织

11.   间充质干细胞具有以下特性：

1）具有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不仅可分化为造血细胞，还具有分化为肌细胞、肝细胞、成骨细胞、软骨细胞、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。

3）具有来源方便，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，不存在免疫排斥的特性。

12.   间充质干细胞的应用前景

正是由于间充质干细胞所具备的这些免疫学特性，使其在自身免疫性疾病以及各种替代治疗等方面具有广阔的临床应用前景。通过自体移植可以重建组织器官的结构和功能，并且可避免免疫排斥反应。

美国已批准了多项临床试验，主要包括以下几个方面。组织损伤的修复：骨、软骨、关节损伤、心脏损伤；肝脏损伤；脊髓损伤和神经系统疾病自身免疫性疾病：系统性红斑狼疮、硬皮病、炎性肠炎等。作为基因治疗的载体其中移植物抗宿主病、克隆氏病的治疗在美国已经进入到三期临床阶段。我国已开始用间充质干细胞治疗临床上一些难治性疾病，如脊髓损伤、脑瘫、肌萎缩侧索硬化症、系统性红斑狼疮、系统性硬化症、克隆氏病、中风、糖尿病、糖尿病足、肝硬化等，根据我们临床体会，间充质干细胞对这些疾病的治疗都取得明显的疗效。间充质干细胞给未来的再生医学带来了新希望对间充质干细胞更深入的研究和临床应用必将在不远的将来造福人类