间充质干细胞目前无法应用到临床的原因是什么？增强干细胞治疗的策略有哪些？

间充质基质/干细胞（MSC）由于其显着的治疗潜力而在再生医学领域引起了极大的关注。间充质干细胞在维持组织稳态中发挥着关键作用，并在各种器官的组织修复和恢复中具有多种功能。这些细胞的特点是易于获取、很少有伦理问题以及对体外培养的适应性，使它们成为多种临床条件下细胞治疗的宝贵资源。

多年来，研究表明间充质干细胞的真正治疗能力不在于细胞植入和替代，而在于它们产生关键旁分泌因子的能力，包括细胞因子、生长因子和外泌体 (EXO)，这些因子调节组织微环境和促进修复和再生过程。因此，MSC衍生产品，例如condi目前正在广泛评估其潜在的医疗应用，与长期使用整个MSC相比具有优势。然而，由于不同细胞来源的选择和非标准化生产方法造成的内在差异，基于MSC的治疗效果在临床试验中存在差异。为了解决这些问题并增强MSC的治疗潜力，研究人员探索了许多启动策略，包括暴露于炎症分子、缺氧条件和三维培养技术。这些方法优化了间充质干细胞功能因子的分泌，使其具有针对特定医疗条件的增强的免疫调节、血管生成和再生特性。

事实上，各种启动策略在治疗多种疾病方面显示出前景，从免疫相关疾病到急性损伤和癌症。目前，为了充分发挥间充质干细胞疗法的治疗潜力，最重要的挑战是优化间充质干细胞的调节以获得针对特定临床疾病的适应性细胞疗法。换句话说，为了释放间充质干细胞在再生医学中的全部潜力，确定最合适的组织来源并开发针对所治疗疾病类型的体外操作方案至关重要。

间充质干细胞目前无法应用到临床的原因是什么？增强干细胞治疗的策略有哪些？

增强间充质干细胞治疗效果的启动策略

在过去的十年中，启动或预处理MSC的概念作为一种通过调节旁分泌因子的分泌并根据特定医疗条件调整其作用来增强MSC治疗潜力的方法已获得可信度。与免疫细胞类似，间充质干细胞已被证明可以在过渡到新环境后记住刺激。在这方面，间充质干细胞可以启动产生短期记忆效应，并且模仿微环境刺激，这种策略可以在体外使用，以避免在针对特定治疗活性时需要体内激活间充质干细胞。这种方法已在免疫调节、组织再生，甚至癌症相互作用的背景下得到了广泛的探索，每种启动策略都提供了一套独特的优势和应用。 

主要的启动策略之一是将间充质干细胞暴露于炎症分子。大量研究表明，间充质干细胞的免疫抑制特性不是固有的，而是需要炎症因子的启动。事实上，根据具体的炎症状况，MSC表型可以分为以促炎特性为特征的1型MSC，或具有免疫抑制能力的2型MSC。已实施多种策略来调节和增强MSC中免疫调节分子的分泌。用炎性细胞因子（包括干扰素-γ、白细胞介素 (IL)-1α/β、IL-6、肿瘤坏死因子 (TNF)-α 和 IL-17）治疗MSC可以显着增强其免疫调节特性。

这种启动方法可增加关键功能因子的产生和分泌，例如肝细胞生长因子 (HGF)、转化生长因子 (TGF)-β、IL-6、前列腺素E2 (PGE2)、白血病抑制因子 (LIF)、粒细胞集落 -刺激因子、IL-10、巨噬细胞炎症蛋白（MIP）-1α、吲哚胺2,3-双加氧酶（IDO）、细胞间粘附分子、程序性死亡配体（PDL）1-2、单核细胞趋化蛋白（MCP）-1、单核因子由干扰素-γ、干扰素-γ诱导蛋白10和MIP-1β诱导。这些因素反过来又赋予MSC增强的旁分泌免疫调节特性，使其成为T细胞增殖的有效抑制剂和抗炎M2巨噬细胞极化的激活剂。此外，炎症细胞因子治疗被证明可以改善间充质干细胞来源的细胞外囊泡（EV）的免疫调节能力，进一步凸显了这种启动策略在免疫调节背景下的多功能性。 

缺氧启动是增强MSC功能的另一种关键方法。MSC的低氧预处理被证明可以刺激必需生长因子的分泌，例如血管内皮生长因子（VEGF）和HGF，这对于血管生成和组织再生至关重要。在缺氧条件下，MSCs激活信号通路，包括HIF-1α-GRP78-Akt轴，导致促血管生成因子的过量产生。这种方法在各种急性损伤中产生显着的益处，包括缺血再灌注损伤（IRI）、肾损伤和心肌梗死。此外，低氧预处理可有效促进肝组织再生，增加HGF、VEGF等因子的表达。这在肝损伤和纤维化的情况下特别有利。缺氧的MSC还表现出分泌能够刺激组织重塑的功能性EV的能力，有助于脑组织的组织修复。此外，缺氧的MSC衍生的EV在体外和体内均表现出增强的活性，特别是在促进人脑微血管内皮细胞的血管生成方面。

有趣的是，这种效应似乎是由microRNA (miRNA)-612介导的。因此，缺氧启动的MSC产生的几种功能因子被发现在刺激血管生成和再生活动中发挥着至关重要的作用，使这种启动策略成为增强MSC对急性损伤后组织恢复的治疗效果的宝贵工具。 

通过3D培养技术启动提供了增强MSC治疗特性的替代方法。该策略涉及MSC球体的生成，其紧密模仿体内MSC生态位并增强MSC的功能表型特征。这些球体表现出优异的营养和免疫调节功能，由具有抗炎、血管生成、抗纤维化、抗凋亡和促有丝分裂特性的功能因子的旁分泌分泌驱动。

比较研究表明，MSC的3D培养可以改变其转录组图谱，导致调节增殖、分化、免疫调节和血管生成过程的基因过度表达。这些球体被发现分泌大量的再生和免疫调节因子，包括基质细胞衍生因子-1α、生长调节癌基因α、MCP-1/3、IL-4、IL-10、EGF、LIF、胎盘生长因子-1、VEGF-A/D、HGF、胰岛素样生长因子1、TNFAIP6、斯钙素1、PDGFB、TGF-β、PGE2和IDO。这些因子参与促进组织修复和再生，使得3D培养的MSC在再生医学的各种应用中具有价值。

改善间充质干细胞临床应用的启动策略

这些启动策略的应用不仅限于基础研究。他们发现在治疗各种临床病症方面具有实际用途（表1）。例如，在慢性免疫相关疾病的背景下，用促炎细胞因子引发的间充质干细胞表现出增强的免疫调节特性，使其在结肠炎、自身免疫性脑脊髓炎和移植物抗宿主病（GVHD）等疾病中更有效。

值得注意的是，用IL-1β启动MSC有望减轻脓毒症的副作用，主要是通过诱导巨噬细胞极化为抗炎M2表型。同样，使用 TNF-α引发的MSC可以减轻GVHD和腹膜炎的症状，并显示促炎细胞因子减少和抗炎因子增加。此外，在3D培养条件下引发的MSC在治疗以未解决的炎症为特征的疾病方面的功效是显而易见的，因为这些球体过度表达TSG-6并在减少炎症方面表现出更显着的影响。

表1：间充质基质/干细胞的主要启动策略及其在各种疾病模型中的应用。

表1：MSC：间充质基质/干细胞；BM-MSC：骨髓来源的间充质基质/干细胞；UC-MSC：脐带来源的间充质基质/干细胞；AdMSC：脂肪来源的间充质基质/干细胞；CB-MSC：脐带血来源的间充质基质/干细胞；DP-MSC：牙髓来源的间充质基质/干细胞；PMSCs：胎盘来源的间充质干细胞；AF-MSC：羊水来源的间充质基质/干细胞；SMSC：滑膜来源的间充质基质/干细胞；GVHD：移植物抗宿主病；IRI：缺血再灌注损伤；IFN：干扰素；TNF：肿瘤坏死因子；IL：白细胞介素；3D：三维。

间充质干细胞的治疗潜力还延伸到急性损伤的治疗，其中启动策略可以在增强其再生能力方面发挥关键作用。例如，在急性心肌损伤的情况下，低氧预处理可显着改善血流恢复，影响心脏重塑，并增强缺血组织的再生。这些效应归因于缺氧引发的MSC增加了促生存和促血管生成因子的产生，包括HIF-1α、ANGPT1、VEGF、Flk-1、Bcl-2和 Bcl-xL。缺氧MSC与受损组织的整合增强，具有改善的存活、增殖和再生效果。与此同时，3D培养的MSC在骨和软骨修复方面显示出潜力，突出了它们在各种情况下刺激组织再生的能力。

近年来，间充质干细胞与癌症之间的相互作用也引起了人们的广泛关注。事实上，间充质干细胞在肿瘤微环境中发挥着至关重要的作用，因为它们能够调节免疫细胞和肿瘤细胞的功能/生存，最终达到促进或抑制癌症的效果。

总之，启动策略代表了一种管理MSC治疗潜力、根据不同临床条件调整其分泌因子和相互作用的通用方法。这些策略在再生医学、免疫相关疾病以及MSC与癌症之间复杂的相互作用方面显示出巨大的前景（图1）。

通过暴露于炎症分子、缺氧环境、3D培养条件或其他新的启动策略，间充质干细胞可以转化为高度专业化的治疗工具，扩展其在各种临床环境中应用的可能性，并扩大我们对间充质干细胞在治疗中动态作用的理解。健康和疾病。该领域正在进行的研究有望在优化基于间充质干细胞的疗法方面取得进一步进展，为患有多种疾病的患者带来新的希望。

间充质基质/干细胞可以通过各种刺激被激活，以增加功能因子的产生。根据所采用的启动类型，可以实现不同的效果，例如免疫抑制、诱导血管生成和细胞增殖，这些效果可用于损伤后的组织修复/再生。相反，当不同的启动策略（例如免疫刺激、抑制增殖和诱导细胞凋亡）诱导不同的效应时，可以利用这些效应进行抗癌治疗。

讨论

尽管间充质干细胞的研究及其临床应用正在蓬勃发展，但了解间充质干细胞的多种特性以及如何对其进行最佳调节以达到所需的治疗效果变得越来越重要。不幸的是，间充质干细胞疗法的使用由于来源和受试者间的变异性而受到内在的生物变异性的影响。

另一方面，这些疗法可能被证明在治疗某些涉及多个分子靶点的所谓多因素病理学方面具有决定性作用，例如炎症相关疾病，包括阿尔茨海默病和帕金森病、癌症、IRI等。由于间充质干细胞能够产生能够同时作用于多个靶点的多种功能因子，基于间充质干细胞的细胞疗法可能会成功治疗目前缺乏有效治疗方法的一些急慢性疾病（图2）。

A：间充质基质/干细胞 (MSC) 可以从许多组织中分离出来，但主要从骨髓、牙髓、脂肪和胎盘组织中获取。不同的组织来源会影响MSC的表型和特性。需要建立间充质干细胞的最佳来源，以在无侵入性的情况下获得有效的治疗用途细胞；

B：使用前对MSC进行操作可以影响MSC的临床效力并指导其针对特定病理状况的使用；

C：上述策略对于优化基于MSC的疗法可能非常有用，以治疗目前缺乏有效治疗的几种多靶点疾病。

结论

诚然，各种来源的间充质干细胞都具有独特的治疗特性，但令人难以置信的是，它们可以从任何组织中提取并用于治疗各种类型的疾病。建立基于间充质干细胞的有效细胞疗法的唯一方法是首先以治疗效果而言最合适的来源，并采用分离所需的侵入性最小的策略。

随后，应研究适当的体外操作策略，以促进其扩增并触发特定的治疗功能，以便建立针对待治疗疾病类型的MSC操作方案。我们未来的目标应该是释放间充质干细胞的全部潜力，促进对其卓越治疗能力的更深入认识，并积极为再生医学的持续进步做出贡献。

参考资料：Miceli V. 使用启动策略推进间充质基质/干细胞疗法的临床应用。 世界干细胞杂志 2024；16(1): 7-18 [DOI: 10.4252/wjsc.v16.i1.7 ]

免责说明：本文仅用于传播科普知识，分享行业观点，不构成任何临床诊断建议！杭吉干细胞所发布的信息不能替代医生或药剂师的专业建议。如有版权等疑问，请随时联系我。