大多數(shù)研究表明，單次移植間充質(zhì)干細胞是安全的，不會誘發(fā)免疫反應。

目前，人們正在研究干細胞在治療許多無法治療的疾病中的潛在廣泛用途。如今，現(xiàn)代治療策略愿意使用不同來源的間充質(zhì)干細胞（MSC）。研究人員越來越意識到間充質(zhì)干細胞的性質(zhì)及其使用的新可能性。

由于其特性，特別是其自我再生、分化成多種細胞譜系和參與免疫調(diào)節(jié)的能力，間充質(zhì)干細胞已成為開發(fā)現(xiàn)代有效的未來治療策略的有前途的工具。間充質(zhì)干細胞的巨大潛力和可用性使其在治療許多疑難雜癥方面具有多種臨床應用。除了其許多優(yōu)點和好處外，間充質(zhì)干細胞的使用仍然存在問題。間充質(zhì)干細胞的作用機制是什么？他們?nèi)绾蔚竭_目的地？間充質(zhì)干細胞臨床應用安全嗎？這些是當間充質(zhì)干細胞被視為治療工具時出現(xiàn)的主要問題。

間充質(zhì)干細胞的多樣性、其不同的臨床應用以及尚未徹底研究的許多特征是關于這些細胞的討論和爭議觀點的來源。在這里，我們回顧了目前關于間充質(zhì)干細胞的治療潛力、臨床效果和臨床應用安全性的知識。

什么是間充質(zhì)干細胞？

20世紀60年代，弗里登斯坦等人發(fā)現(xiàn)了一種在體外形成克隆集落的成纖維細胞（CFU-F，Colony Forming Unit-Fibroblast）。弗里登斯坦的觀察發(fā)現(xiàn)了一種特殊類型的細胞，目前被稱為間充質(zhì)干細胞（MSCs）。間充質(zhì)干細胞是原生的、非特化的、非造血的可塑性粘附細胞，具有巨大的增殖潛力和自我更新及分化能力。

2006年，國際細胞治療學會（ISCT）提出了定義人類多能間充質(zhì)基質(zhì)細胞的基本標準，間充質(zhì)干細胞的名稱由此演變而來。間充質(zhì)干細胞在標準培養(yǎng)條件下具有可塑性粘附特性，并具有向成骨細胞、軟骨細胞和脂肪細胞三系分化的能力，此外，95%以上的間充質(zhì)干細胞對三種特異性表面標志物–CD73（SH3/4）、CD90（Thy-1）和CD105（SH2）–呈陽性，不表達CD45、CD34、CD14、CD11b、CD79a、CD19或主要組織相容性復合體（MHC）II類。間充質(zhì)干細胞還表達其他標記物，包括 CD9、CD10、CD13、CD29、CD44、CD49、CD51、CD54（ICAM-1）、CD117（c-kit）、CD146（MCAM）、CD166（ALCAM）和 Stro-1，但這些標記物的特定組合表達似乎取決于宿主組織。盡管已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了多種描述間充質(zhì)干細胞的陽性標記物，但還沒有一種標記物被認為是間充質(zhì)干細胞的特異性標記物。

還應注意的是，不同來源的間充質(zhì)干細胞在分化和增殖方面的潛力可能有很大差異。有研究認為，這些差異是間充質(zhì)干細胞所處的特定微環(huán)境直接影響的結果。

盡管描述間充質(zhì)干細胞的報道越來越多，但關于間充質(zhì)干細胞的正確鑒定卻出現(xiàn)了許多爭議。ISCT提出的標準似乎并不充分，因為從不同組織中分離出來的間充質(zhì)干細胞在分化、增殖能力和細胞表面表達等方面都代表了一個相對異質(zhì)的細胞群體。

間充質(zhì)干細胞的來源

目前，間充質(zhì)干細胞可以從多種來源中分離出來?(圖1）。

截至近日，已提出新的間充質(zhì)干細胞來源。間充質(zhì)干細胞存在于牙髓、牙周膜、肌腱、皮膚、肌肉和其他組織中（圖1）。然而，分離效率存在差異，這與供體組織的可用性、狀況和年齡有關。一個非常重要的問題是供體細胞的年齡。從年輕供體獲得的細胞不易受到氧化損傷和變化的影響，它們在培養(yǎng)物中的老化速度要慢得多，并且增殖率更高。

目前，許多研究集中在間充質(zhì)干細胞在細胞治療中的應用。間充質(zhì)干細胞被用作治療關節(jié)退行性變化以及重建骨骼和軟骨的工具，并用于整形外科、美容醫(yī)學、心血管疾病、內(nèi)分泌和神經(jīng)系統(tǒng)疾病、細胞移植以及受損肌肉骨骼組織的修復。由于這些細胞的特殊性質(zhì)，例如快速增殖、高分化能力以及遷移到損傷部位的能力，新的臨床應用正在接受測試。

干細胞治療的新方法是使用細胞外囊泡 (EV)，它可以用作MSC的替代品。EVs作為治療載體具有旁分泌作用，無需細胞直接參與。它們從干細胞中釋放出來，并向靶位點提供許多成分，例如mRNA、DNA 和蛋白質(zhì)。最近的許多研究都描述了這種方法但仍然需要對干細胞外泌體的作用機制有透徹的了解。

間充質(zhì)干細胞的遷移和歸巢

間充質(zhì)干細胞的治療效果取決于其到達損傷部位的能力，而這種能力是由于間充質(zhì)干細胞能夠遷移、粘附和移植到目標組織中。影響間充質(zhì)干細胞歸巢治療效果的因素有很多。其中，培養(yǎng)條件、傳代次數(shù)、供體年齡、輸送方法和宿主的接受能力起著重要作用。

有研究表明，與體外培養(yǎng)的細胞相比，新鮮分離的細胞具有更高的移植效率，這可能是細胞在體外培養(yǎng)條件下經(jīng)歷衰老/分化過程的結果。培養(yǎng)條件也會對歸巢能力產(chǎn)生重大影響，因為培養(yǎng)條件會改變參與歸巢過程的表面標志物的表達。例如，CXCR4是一種趨化因子受體，參與間充質(zhì)干細胞的遷移。研究表明，在培養(yǎng)過程中細胞因子（如HGF、IL-6）的存在、缺氧條件或使用病毒載體直接導入時，間充質(zhì)干細胞上的CXCR4表達會消失，而細胞因子（如HGF、IL-6）的存在、缺氧條件或使用病毒載體直接導入時，間充質(zhì)干細胞上的CXCR4表達會恢復。

細胞療法的功效很大程度上取決于遞送方法。最常見的MSC給藥方法是靜脈輸注。然而，在細胞到達目標之前，大多數(shù)細胞被困在各個器官的毛細血管內(nèi)，尤其是肺部。這種損耗可以用以下事實來解釋：MSC是相對較大的細胞并表達各種粘附分子。盡管間充質(zhì)干細胞可能被困在肺部，但大量證據(jù)表明它們能夠歸巢于受損組織。有趣的是，最近的數(shù)據(jù)還表明，盡管存在與靜脈輸注相關的問題，但這種途徑與其他 MSC 輸送方式具有相似的功效。在某些情況下，動脈內(nèi)注射似乎是更有效的途徑。研究表明，與通過股靜脈給藥相比，通過頸內(nèi)動脈輸送MSC可以更有效地促進其遷移和歸巢到受傷的大腦中。與該遞送途徑相關的風險包括可能在微血管中出現(xiàn)的閉塞。當間充質(zhì)干細胞直接輸送到心臟受損區(qū)域附近時，到達梗塞周圍區(qū)域的細胞數(shù)量要高得多。

如前所述，有效的間充質(zhì)干細胞療法的必要條件是細胞能夠到達損傷部位并歸巢到受影響的組織。毫無疑問，特定的受體和粘附分子以及與內(nèi)皮細胞的相互作用在這種遷移和歸巢過程中起著至關重要的作用。細胞粘附蛋白在質(zhì)膜中表達，如整合素，參與細胞與細胞外基質(zhì)蛋白（EMC）（如膠原蛋白、纖連蛋白和層粘連蛋白）的粘附。體內(nèi)研究表明，間充質(zhì)干細胞具有趨化特性，靜脈注射后能夠附著在內(nèi)皮細胞上，并在炎癥條件下上調(diào)的因子作用下在內(nèi)皮細胞之間向損傷組織遷移。然而，它們的跨內(nèi)皮遷移（TEM）、透射以及向損傷和炎癥部位歸巢的詳細機制尚未得到詳細解釋。據(jù)推測，這種機制可能與白細胞的機制類似（圖2），但有不同的粘附分子參與。

間充質(zhì)干細胞的免疫學特性

一般認為，間充質(zhì)干細胞不具有免疫原性，因此無需免疫抑制即可移植到異基因宿主體內(nèi)。間充質(zhì)干細胞的作用機制基于其免疫調(diào)節(jié)特性和免疫抑制活性。它們能夠抑制免疫系統(tǒng)不同細胞的增殖和活化。這些相互作用可能直接發(fā)生（即細胞-細胞相互作用），也可能間接發(fā)生（通過可溶性因子），而且這種抑制途徑與間充質(zhì)干細胞和T細胞之間的MHC匹配無關。間充質(zhì)干細胞的免疫調(diào)節(jié)作用體現(xiàn)在許多T細胞特性上，如活化和增殖，從而有效抑制免疫反應。

一般認為，間充質(zhì)干細胞不具有免疫原性，因此無需免疫抑制即可移植到異基因宿主體內(nèi)。間充質(zhì)干細胞的作用機制基于其免疫調(diào)節(jié)特性和免疫抑制活性。它們能夠抑制免疫系統(tǒng)不同細胞的增殖和活化。這些相互作用可能直接發(fā)生（即細胞-細胞相互作用），也可能間接發(fā)生（通過可溶性因子），而且這種抑制途徑與間充質(zhì)干細胞和T細胞之間的MHC匹配無關。間充質(zhì)干細胞的免疫調(diào)節(jié)作用體現(xiàn)在許多T細胞特性上，如活化和增殖，從而有效抑制免疫反應。

間充質(zhì)干細胞療法的安全性

迄今為止，已經(jīng)進行了許多研究來調(diào)查基于MSC的療法的安全性。臨床試驗表明，體外培養(yǎng)的人類間充質(zhì)干細胞不易受到不良變化的影響。

加拿大的一個小組分析了使用BM-MSC的臨床試驗。在對36項研究進行徹底分析后，他們發(fā)現(xiàn)MSC的使用與致瘤潛力之間沒有關系，并且沒有報道該療法的嚴重副作用。

Karussis等人還研究了MSC治療的安全性和影響。多發(fā)性硬化癥和肌萎縮側索硬化癥患者。在一項持續(xù)25個月的研究中，在34名接受檢查的患者中，沒有觀察到治療造成的嚴重不良反應。此外，20名患者在移植后1年接受了檢查，MRI結果沒有顯示任何令人不安的變化。然而，需要對使用間充質(zhì)干細胞療法的安全性進行更長期的研究和觀察。

間充質(zhì)干細胞生物學的缺點

在使用干細胞療法時，應考慮到所有可能出現(xiàn)的不良反應。文獻中廣泛討論了干細胞移植后腫瘤發(fā)生的風險。從某種意義上說，干細胞可與腫瘤細胞相提并論，因為干細胞具有長期增殖能力、高存活率和抗凋亡能力。間充質(zhì)干細胞移植后，許多因素都可能影響潛在的腫瘤發(fā)生，包括供體年齡、宿主組織、受體組織表達的生長調(diào)節(jié)因子，以及控制間充質(zhì)干細胞在目標部位行為的機制。此外，對間充質(zhì)干細胞的操作和長期體外培養(yǎng)也會導致遺傳不穩(wěn)定和染色體畸變。許多累積因素可導致腫瘤自發(fā)轉化。移植干細胞的患者通常要接受長期化療或放療，因此免疫系統(tǒng)無法正常工作，這也可能與腫瘤發(fā)生的風險有關。

間充質(zhì)干細胞生物學的優(yōu)點

間充質(zhì)干細胞對腫瘤的致病性具有雙重性。一些研究也顯示了間充質(zhì)干細胞的抗腫瘤作用。間充質(zhì)干細胞分泌的因子可能具有抗腫瘤特性。Clarke等人的研究表明，與在標準培養(yǎng)基中培養(yǎng)的細胞相比，在間充質(zhì)干細胞條件培養(yǎng)基中培養(yǎng)的乳腺癌細胞表現(xiàn)出明顯的遷移抑制作用。間充質(zhì)干細胞的抗腫瘤作用可能是通過分泌蛋白TIMP-1和TIMP-2發(fā)揮的，這兩種蛋白可抑制參與遷移過程的MMP的活性。

關于間充質(zhì)干細胞在腫瘤發(fā)生中的潛力，目前還沒有明確的答案。事實上，間充質(zhì)干細胞的作用不僅取決于所使用的腫瘤模型，還取決于培養(yǎng)方法、細胞異質(zhì)性、劑量、分泌分子以及其他許多尚未完全明了的因素。

大多數(shù)研究表明，單次移植間充質(zhì)干細胞是安全的，不會誘發(fā)免疫反應。

結束語

干細胞無疑是治療多種疾病的巨大希望。由于它們存在于許多成體組織中并且不會引起倫理問題，因此它們比胚胎干細胞具有巨大的優(yōu)勢。由于其獨特的功能，例如易于分離和培養(yǎng)、在許多組織中的可用性、免疫調(diào)節(jié)特性以及其使用不存在倫理問題，我們相信它們可用于自體和同種異體移植。盡管進行了大量的體外和體內(nèi)研究，但間充質(zhì)干細胞遷移和歸巢的機制仍需要進一步詳細的研究。

盡管如此，毫無疑問這些細胞可以遷移并歸巢到受傷的組織。關于間充質(zhì)干細胞治療潛在的長期風險的更多研究正在涌現(xiàn)。需要進行長期研究和觀察來調(diào)查間充質(zhì)干細胞療法的長期效果，包括負面影響。根據(jù)我們的數(shù)據(jù)，間充質(zhì)干細胞的同種異體臨床應用似乎是再生醫(yī)學中有前途的工具。

參考資料：Musia?-Wysocka A, Kot M, Majka M. The Pros and Cons of Mesenchymal Stem Cell-Based Therapies. Cell Transplant. 2019 Jul;28(7):801-812. doi: 10.1177/0963689719837897. Epub 2019 Apr 24. PMID: 31018669; PMCID: PMC6719501.

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