什么是间充质干细胞 (MSC)？

间充质干细胞 (MSC) 是成体干细胞，能够分化成各种类型的中胚层衍生细胞，在各种医学条件下的临床前研究中显示出可喜的结果。研究继续探索它们在再生医学中的潜力。

什么是间充质干细胞 (MSC)？

间充质干细胞 (MSC) 是从不同来源分离的成体干细胞，可以分化成其他类型的细胞。MSC的来源包括骨髓、脂肪（脂肪组织）和脐带组织。

间充质干细胞 (MSC) 可以自我更新，也可以表现出多向分化。它们可以通过移植来补充人体的干细胞数量，因为它们可以避免人体免疫系统的负面反应^[1]。

间充质干细胞 (MSC) 因其独特的细胞生物学、广泛的临床潜力以及作为快速发展的组织工程领域的核心组成部分而受到广泛研究^[4]。研究间充质干细胞治疗疾病功效的临床研究处于初步开发阶段，特别是用于了解自身免疫性疾病、移植物抗宿主病和癌症。国际细胞治疗协会 (ISCT) 提出了定义间充质干细胞 (MSC) 的标准。

间充质是什么意思？

术语“间充质”是指细胞的胚胎起源，特别是从中胚层胚层产生的细胞。中胚层胚层是在胚胎发育早期形成的三个主要胚层之一。中胚层产生各种类型的结缔组织，例如肌肉、骨骼、软骨和脂肪，以及形成血管、血细胞和泌尿生殖系统的细胞。

什么特征定义了人类间充质干细胞？

国际细胞治疗学会的间充质和组织干细胞委员会建议了用于识别人类间充质干细胞 (MSC) 的最低标准。

1. 第一：间充质干细胞 (MSC) 在标准培养条件下必须具有塑料粘附性。
2. 第二：间充质干细胞 (MSC) 必须表达CD105、CD73和CD90，并且不表达CD45、CD34、CD14或 CD11b、CD79α或CD19以及HLA-DR表面分子。
3. 第三：间充质干细胞 (MSC) 必须在体外分化为成骨细胞、脂肪细胞和成软骨细胞。

尽管识别间充质干细胞 (MSCs) 的标准可能需要随着新知识的出现而调整，但相信ISCT提出的最低标准将导致对间充质干细胞 (MSCs) 的更一致的表征，并促进间充质干细胞 (MSCs) 之间的合作研究人员。

目前，间充质干细胞 (MSC) 研究受到各种细胞分离、扩增和表征方法的阻碍，因此难以比较和对比研究结果。ISCT指南旨在规范间充质干细胞研究。

间充质干细胞 (MSCs) 的分化潜能

间充质干细胞 (MSC) 是一种成体干细胞，可以分化成多种细胞类型，包括成骨细胞（骨细胞）、软骨细胞（软骨细胞）和脂肪细胞（脂肪细胞）。人类间充质干细胞也可以分化成其他细胞类型，如肌细胞（肌细胞）、神经细胞（神经细胞）和基质细胞。

根据发表在《干细胞评论与报告》(Stem Cell Reviews and Reports) 杂志 (3) 上的一项同行评审研究，间充质干细胞 (MSC) 已被证明可以分化成多种细胞类型，包括：

• 成骨细胞（骨细胞）
• 软骨细胞（软骨细胞）
• 脂肪细胞（脂肪细胞）
• 肌细胞（肌细胞）
• 神经细胞（神经细胞）
• 肝细胞（肝细胞）
• 胰腺细胞（胰腺细胞）
• 心肌细胞（心肌细胞）
• 内皮细胞（血管细胞）
• 上皮细胞（排列在表面的细胞）

在国际分子科学杂志上发表的另一项同行评审研究中，间充质细胞可以分化为中胚层谱系细胞，包括成骨细胞、脂肪细胞和软骨细胞，分别作为外胚层和内胚层来源的细胞，如神经细胞和肝细胞。⁽⁴⁾

值得注意的是，间充质干细胞 (MSC) 的分化潜能可能因干细胞来源、扩增条件和培养它们的微环境而异。

什么是分化潜能？

分化是指不太特化的细胞变成更特化的细胞类型。在间充质干细胞中，分化是指干细胞变成特定细胞类型的过程，例如肌肉细胞、神经细胞或骨细胞。

遗传和表观遗传因素的复杂相互作用控制着分化过程。遗传因素包括特定转录因子和信号分子的表达，而表观遗传因素包括DNA甲基化、组蛋白修饰和非编码RNA表达的变化。

分化过程可分为几个阶段。第一阶段是特定基因的激活，导致控制细胞命运的转录因子的表达。第二阶段是细胞增殖的开始和特定细胞类型的形成。最后阶段是细胞的成熟，这导致功能细胞的形成。

多种因素会影响分化潜能

各种因素，如微环境、生长因子的可用性和其他细胞的存在，都会影响分化过程。例如，特定的信号分子，如骨形态发生蛋白 (BMP) 或 Wingless 相关整合位点 (Wnts)，可以分别促进干细胞分化为骨细胞或神经细胞。

在MSCs或多能间充质基质细胞的情况下，分化过程可以由分化剂诱导，例如特定的培养基中的特定生长因子、激素或化合物。间充质干细胞 (MSC) 的分化潜能可能因细胞来源、扩增条件和培养它们的微环境而异。

间充质干细胞 (MSC) 的功能是什么？

分化潜能

间充质干细胞 (MSC) 具有广泛的功能，包括分化成各种细胞类型的能力，例如成骨细胞（骨细胞）、软骨细胞（软骨细胞）和脂肪细胞（脂肪细胞）。此外，间充质干细胞 (MSC) 可以抑制免疫反应并促进组织修复。

免疫调节特性

间充质干细胞 (MSC)以其免疫调节特性而闻名，这意味着它们可以调节免疫系统的活动、减少炎症和抑制免疫反应。这一特性使它们成为各种条件下基于细胞疗法的有希望的候选者，例如自身免疫性疾病、移植物抗宿主病和移植排斥反应。

促进组织修复和再生

间充质干细胞 (MSC) 还可以通过释放生长因子和细胞因子来促进组织修复，这有助于将其他细胞募集到损伤部位。这些生长因子和细胞因子还可以促进组织修复所必需的新血管的形成。

间充质干细胞 (MSC) 也在临床前和临床研究中进行评估，以治疗骨关节炎、成骨不全症、克罗恩氏病、多发性硬化症、帕金森氏症和许多其他疾病。

值得注意的是，虽然间充质干细胞 (MSC) 在临床前研究中显示出令人鼓舞的结果，但仍需要更多的研究来充分了解它们的潜力并开发安全有效的疗法。

在哪里可以找到间充质干细胞 (MSC)？

间充质干细胞 (MSC) 有多种来源，包括：

1. 骨髓是最常用的间充质干细胞 (MSC) 来源。骨髓是骨骼内部的海绵状组织，含有未成熟细胞，包括间充质干细胞。这些细胞可以通过称为骨髓抽吸的程序收集，这是一种相对简单且安全的程序。
2. 脂肪组织（脂肪组织）：间充质干细胞（MSCs）也可以从脂肪组织中分离出来，脂肪组织是体内储存脂肪的组织。脂肪组织可以通过吸脂术获得，这是一种使用空心不锈钢管从体内去除脂肪的手术。
3. 脐带组织：间充质干细胞 (MSC) 也可以从脐带组织中获得，脐带组织是连接胎儿和胎盘的组织。细胞可以在出生时收集，并可以储存以备将来使用。
4. 外周血：在健康成人的外周血中可以发现少量间充质干细胞 (MSC)。这些细胞可以通过称为单采术的程序收集，类似于献血。
5. 胎盘组织：间充质干细胞 (MSC) 也可以从胎盘组织中获得。细胞可以在出生时收集，并可以储存以备将来使用。
6. 滑液：在关节的滑液中可以发现少量的间充质干细胞（MSC）。滑液可以通过称为关节穿刺术的程序获得，这是一种相对简单且安全的程序。
7. 牙髓：在牙齿的牙髓中可以发现少量的间充质干细胞 (MSC)。牙髓可以通过称为根尖切除术的手术获得，这是一种去除牙根尖端的外科手术。

来自脐带组织的细胞，特别是沃顿氏胶质细胞，是可用的最年轻和最原始的MSC。大多数脐带在分娩后被丢弃，这种来源无害且容易获得。

这些细胞的年轻特性使它们具有巨大的潜力，可以转化为体内所需的任何类型的细胞。年轻的细胞也倾向于更快地复制，MSCs不仅可以分化成其他细胞类型，而且可以繁殖以增加它们对身体的治疗效果。研究人员还发现，干细胞的效力与其年龄有关，这使得脐带组织间充质干细胞成为最有能力的细胞之一。

值得注意的是，来自不同来源的MSC的分离和扩展可能会有所不同并具有其他特性。此外，从某些位置（例如外周血和滑液）分离MSC可能比骨髓、脂肪组织或脐带组织来源的间充质干细胞 (MSC) 更具挑战性且效率更低。

间充质干细胞 (MSC) 的缺点是什么？

虽然间充质干细胞 (MSC) 和多能干细胞在临床前研究中显示出可喜的结果，但它们在研究中的应用也存在一些局限性和挑战：

1. 异质性：来自不同来源（例如骨髓和脂肪组织）的 MSC 可能具有其他特性，并且可能无法完全互换。这使得比较不同研究的结果变得困难。
2. 分离和扩增的可变性：来自不同来源的 MSC 的分离和扩增可能会有所不同，并且可能具有其他特性，因此很难将一项研究的结果复制到另一项研究。
3. 有限的分化潜能：虽然 MSCs 可以分化成各种细胞类型，但它们的分化潜能可能会因细胞来源、扩增条件和培养它们的微环境而异。
4. 质量控制：需要标准化的方法来分离、扩增和表征 MSC，这有助于确保研究中使用的细胞的质量和一致性。
5. 安全性和有效性：虽然间充质干细胞在临床前研究中显示出可喜的结果，但还需要更多的研究来了解它们的潜力并充分开发安全有效的疗法。

间充质干细胞 (MSCs) 与造血干细胞 (HSCs)

间充质干细胞（MSCs）和造血干细胞（HSCs）都是成体干细胞，但有明显的区别。

1. 分化潜能：间充质干细胞（MSCs）可以分化成多种细胞类型，如成骨细胞（骨细胞）、软骨细胞（软骨细胞）和脂肪细胞（脂肪细胞），以及其他细胞类型，如肌细胞（肌肉细胞）、神经细胞（神经细胞）和基质细胞。相反，HSC 主要分化为血细胞和免疫系统的细胞，例如红细胞、白细胞和血小板。
2. 来源：间充质干细胞（MSCs）可分离自多种来源，如骨髓、脂肪组织、脐带、外周血、胎盘组织、滑液和牙髓。另一方面，HSC 主要从骨髓中获得，但也可以在外周血中发现少量。
3. 免疫特性：间充质干细胞 (MSC) 具有免疫调节特性，这意味着它们可以调节免疫系统的活性，减少炎症并抑制免疫反应。另一方面，HSC负责产生和维持免疫系统细胞，因此它们不具有相同类型的免疫调节特性。
4. 治疗应用：间充质干细胞 (MSC) 已被研究用于许多治疗应用，包括组织修复、再生医学和各种疾病的细胞疗法。另一方面，HSC 主要用于治疗血液疾病，如白血病、淋巴瘤和镰状细胞性贫血，以及骨髓移植。

值得注意的是，间充质干细胞 (MSC) 和HSC是复杂的细胞类型，关于它们的特性和潜在的治疗应用仍有很多需要了解的地方。

间充质干细胞可用于哪些医疗条件？

间充质干细胞 (MSC) 已被研究用于广泛的治疗应用，包括组织修复、再生医学和针对各种疾病的细胞疗法。研究过MSC的一些医疗条件包括：

1. 骨关节炎：促进软骨修复并减少骨关节炎的炎症，骨关节炎是一种退化性关节疾病，会影响关节中的软骨和骨骼。
2. 类风湿性关节炎：可用于治疗类风湿性关节炎的抗炎和免疫调节特性。这种自身免疫性疾病会导致炎症和关节损伤。
3. 移植物抗宿主病：免疫抑制特性可能使 MSCs 可用于治疗移植物抗宿主病。这种并发症可能发生在骨髓移植后。
4. 心肌梗塞：已经研究了 MSCs 在心脏病发作后促进心脏组织修复的潜力。
5. 脊髓损伤：已经研究了 MSCs 促进受损神经组织和脊髓损伤修复的潜力
6. 自身免疫性疾病： MSC 已被证明具有抗炎和免疫调节特性，这可能有助于治疗自身免疫性疾病，例如多发性硬化症和狼疮。
7. 1型糖尿病：已检查 MSCs 是否有潜力帮助保护 1 型糖尿病患者体内产生胰岛素的细胞
8. 肺部疾病：间充质干细胞在慢性阻塞性肺病 (COPD) 和急性呼吸窘迫综合征 (ARDS) 等疾病中帮助修复肺组织的潜力已被审查。
9. 多发性硬化症 (MS)： MSC 已被证明具有抗炎和免疫调节特性，这可能有助于治疗 MS。这种自身免疫性疾病会影响中枢神经系统。
10. 莱姆病：已经分析了间充质干细胞在帮助修复组织损伤和减少由莱姆病引起的炎症方面的潜力，莱姆病是一种由蜱传播的细菌感染。
11. 帕金森氏病：已经检查了MSCs是否有潜力帮助保护和修复在帕金森氏病（一种影响运动的退化性疾病）中受损的大脑神经细胞。
12. ALS（肌萎缩性侧索硬化症）：已经研究了MSCs在帮助保护和修复ALS中受损的脊髓神经细胞方面的潜力，ALS 是一种影响大脑和脊髓神经细胞的进行性神经退行性疾病。

值得注意的是，尽管MSCs在临床前研究中显示出令人鼓舞的结果，但还需要更多的研究来充分了解它们的潜力并开发安全有效的疗法。此外，仍考虑使用MSCs作为治疗方法。自19世纪末以来，医学界就知道 MSC的存在。然而，直到最近的进步，医生才能够激活和补充这些细胞来治疗各种疾病。

References:

(1) Ullah, I., Subbarao, R. B., & Rho, G. J. (2015, April 28). Human mesenchymal stem cells – current trends and future prospective. Retrieved from https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4413017/.

(2) Ding DC, Shyu WC, Lin SZ. Mesenchymal stem cells. Cell Transplant. 2011;20(1):5-14. doi: 10.3727/096368910X. PMID: 21396235.

(3) Pittenger MF, Mackay AM, Beck SC, Jaiswal RK, Douglas R, Mosca JD, Moorman MA, Simonetti DW, Craig S, Marshak DR. Multilineage potential of adult human mesenchymal stem cells. Science. 1999 Apr 2;284(5411):143-7. doi: 10.1126/science.284.5411.143. PMID: 10102814.

(4) Williams AR, Hare JM. Mesenchymal stem cells: biology, pathophysiology, translational findings, and therapeutic implications for cardiac disease. Circ Res. 2011 Sep 30;109(8):923-40. doi: 10.1161/CIRCRESAHA.111.243147. PMID: 21960725; PMCID: PMC3604746.

(5) Mesenchymal Stem Cells: Biology, Pathways, Translations, and Therapeutic Implications” R. Mishra and S.A. Pittenger, International Journal of Molecular Sciences, 2019.

(6) Comparison of bone marrow- and adipose tissue-derived mesenchymal stem cells: a systematic review” by L. Huang, Y. Liu, P. Cui, and L. Li, Stem Cell Reviews and Reports, 2010.

(7) Standardization of mesenchymal stem cell isolation, expansion and characterization” by C.D. Corcione, R. De Bari, and M.L. Lazzari, Journal of Cellular and Molecular Medicine, 2009.

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