間充質基質/干細胞（MSC）由于其顯著的治療潛力而在再生醫(yī)學領域引起了極大的關注。間充質干細胞在維持組織穩(wěn)態(tài)中發(fā)揮著關鍵作用，并在各種器官的組織修復和恢復中具有多種功能。這些細胞的特點是易于獲取、很少有倫理問題以及對體外培養(yǎng)的適應性，使它們成為多種臨床條件下細胞治療的寶貴資源。

多年來，研究表明間充質干細胞的真正治療能力不在于細胞植入和替代，而在于它們產(chǎn)生關鍵旁分泌因子的能力，包括細胞因子、生長因子和外泌體 (EXO)，這些因子調節(jié)組織微環(huán)境和促進修復和再生過程。因此，MSC衍生產(chǎn)品，例如condi目前正在廣泛評估其潛在的醫(yī)療應用，與長期使用整個MSC相比具有優(yōu)勢。然而，由于不同細胞來源的選擇和非標準化生產(chǎn)方法造成的內在差異，基于MSC的治療效果在臨床試驗中存在差異。為了解決這些問題并增強MSC的治療潛力，研究人員探索了許多啟動策略，包括暴露于炎癥分子、缺氧條件和三維培養(yǎng)技術。這些方法優(yōu)化了間充質干細胞功能因子的分泌，使其具有針對特定醫(yī)療條件的增強的免疫調節(jié)、血管生成和再生特性。

事實上，各種啟動策略在治療多種疾病方面顯示出前景，從免疫相關疾病到急性損傷和癌癥。目前，為了充分發(fā)揮間充質干細胞療法的治療潛力，最重要的挑戰(zhàn)是優(yōu)化間充質干細胞的調節(jié)以獲得針對特定臨床疾病的適應性細胞療法。換句話說，為了釋放間充質干細胞在再生醫(yī)學中的全部潛力，確定最合適的組織來源并開發(fā)針對所治療疾病類型的體外操作方案至關重要。

間充質干細胞目前無法應用到臨床的原因是什么？增強干細胞治療的策略有哪些？

增強間充質干細胞治療效果的啟動策略

在過去的十年中，啟動或預處理MSC的概念作為一種通過調節(jié)旁分泌因子的分泌并根據(jù)特定醫(yī)療條件調整其作用來增強MSC治療潛力的方法已獲得可信度。與免疫細胞類似，間充質干細胞已被證明可以在過渡到新環(huán)境后記住刺激。在這方面，間充質干細胞可以啟動產(chǎn)生短期記憶效應，并且模仿微環(huán)境刺激，這種策略可以在體外使用，以避免在針對特定治療活性時需要體內激活間充質干細胞。這種方法已在免疫調節(jié)、組織再生，甚至癌癥相互作用的背景下得到了廣泛的探索，每種啟動策略都提供了一套獨特的優(yōu)勢和應用。 

主要的啟動策略之一是將間充質干細胞暴露于炎癥分子。大量研究表明，間充質干細胞的免疫抑制特性不是固有的，而是需要炎癥因子的啟動。事實上，根據(jù)具體的炎癥狀況，MSC表型可以分為以促炎特性為特征的1型MSC，或具有免疫抑制能力的2型MSC。已實施多種策略來調節(jié)和增強MSC中免疫調節(jié)分子的分泌。用炎性細胞因子（包括干擾素-γ、白細胞介素 (IL)-1α/β、IL-6、腫瘤壞死因子 (TNF)-α 和 IL-17）治療MSC可以顯著增強其免疫調節(jié)特性。

這種啟動方法可增加關鍵功能因子的產(chǎn)生和分泌，例如肝細胞生長因子 (HGF)、轉化生長因子 (TGF)-β、IL-6、前列腺素E2 (PGE2)、白血病抑制因子 (LIF)、粒細胞集落 -刺激因子、IL-10、巨噬細胞炎癥蛋白（MIP）-1α、吲哚胺2,3-雙加氧酶（IDO）、細胞間粘附分子、程序性死亡配體（PDL）1-2、單核細胞趨化蛋白（MCP）-1、單核因子由干擾素-γ、干擾素-γ誘導蛋白10和MIP-1β誘導。這些因素反過來又賦予MSC增強的旁分泌免疫調節(jié)特性，使其成為T細胞增殖的有效抑制劑和抗炎M2巨噬細胞極化的激活劑。此外，炎癥細胞因子治療被證明可以改善間充質干細胞來源的細胞外囊泡（EV）的免疫調節(jié)能力，進一步凸顯了這種啟動策略在免疫調節(jié)背景下的多功能性。 

缺氧啟動是增強MSC功能的另一種關鍵方法。MSC的低氧預處理被證明可以刺激必需生長因子的分泌，例如血管內皮生長因子（VEGF）和HGF，這對于血管生成和組織再生至關重要。在缺氧條件下，MSCs激活信號通路，包括HIF-1α-GRP78-Akt軸，導致促血管生成因子的過量產(chǎn)生。這種方法在各種急性損傷中產(chǎn)生顯著的益處，包括缺血再灌注損傷（IRI）、腎損傷和心肌梗死。此外，低氧預處理可有效促進肝組織再生，增加HGF、VEGF等因子的表達。這在肝損傷和纖維化的情況下特別有利。缺氧的MSC還表現(xiàn)出分泌能夠刺激組織重塑的功能性EV的能力，有助于腦組織的組織修復。此外，缺氧的MSC衍生的EV在體外和體內均表現(xiàn)出增強的活性，特別是在促進人腦微血管內皮細胞的血管生成方面。

有趣的是，這種效應似乎是由microRNA (miRNA)-612介導的。因此，缺氧啟動的MSC產(chǎn)生的幾種功能因子被發(fā)現(xiàn)在刺激血管生成和再生活動中發(fā)揮著至關重要的作用，使這種啟動策略成為增強MSC對急性損傷后組織恢復的治療效果的寶貴工具。 

通過3D培養(yǎng)技術啟動提供了增強MSC治療特性的替代方法。該策略涉及MSC球體的生成，其緊密模仿體內MSC生態(tài)位并增強MSC的功能表型特征。這些球體表現(xiàn)出優(yōu)異的營養(yǎng)和免疫調節(jié)功能，由具有抗炎、血管生成、抗纖維化、抗凋亡和促有絲分裂特性的功能因子的旁分泌分泌驅動。

比較研究表明，MSC的3D培養(yǎng)可以改變其轉錄組圖譜，導致調節(jié)增殖、分化、免疫調節(jié)和血管生成過程的基因過度表達。這些球體被發(fā)現(xiàn)分泌大量的再生和免疫調節(jié)因子，包括基質細胞衍生因子-1α、生長調節(jié)癌基因α、MCP-1/3、IL-4、IL-10、EGF、LIF、胎盤生長因子-1、VEGF-A/D、HGF、胰島素樣生長因子1、TNFAIP6、斯鈣素1、PDGFB、TGF-β、PGE2和IDO。這些因子參與促進組織修復和再生，使得3D培養(yǎng)的MSC在再生醫(yī)學的各種應用中具有價值。

改善間充質干細胞臨床應用的啟動策略

這些啟動策略的應用不僅限于基礎研究。他們發(fā)現(xiàn)在治療各種臨床病癥方面具有實際用途（表1）。例如，在慢性免疫相關疾病的背景下，用促炎細胞因子引發(fā)的間充質干細胞表現(xiàn)出增強的免疫調節(jié)特性，使其在結腸炎、自身免疫性腦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啟動MSC有望減輕膿毒癥的副作用，主要是通過誘導巨噬細胞極化為抗炎M2表型。同樣，使用 TNF-α引發(fā)的MSC可以減輕GVHD和腹膜炎的癥狀，并顯示促炎細胞因子減少和抗炎因子增加。此外，在3D培養(yǎng)條件下引發(fā)的MSC在治療以未解決的炎癥為特征的疾病方面的功效是顯而易見的，因為這些球體過度表達TSG-6并在減少炎癥方面表現(xiàn)出更顯著的影響。

表1：間充質基質/干細胞的主要啟動策略及其在各種疾病模型中的應用。

表1：MSC：間充質基質/干細胞；BM-MSC：骨髓來源的間充質基質/干細胞；UC-MSC：臍帶來源的間充質基質/干細胞；AdMSC：脂肪來源的間充質基質/干細胞；CB-MSC：臍帶血來源的間充質基質/干細胞；DP-MSC：牙髓來源的間充質基質/干細胞；PMSCs：胎盤來源的間充質干細胞；AF-MSC：羊水來源的間充質基質/干細胞；SMSC：滑膜來源的間充質基質/干細胞；GVHD：移植物抗宿主病；IRI：缺血再灌注損傷；IFN：干擾素；TNF：腫瘤壞死因子；IL：白細胞介素；3D：三維。

間充質干細胞的治療潛力還延伸到急性損傷的治療，其中啟動策略可以在增強其再生能力方面發(fā)揮關鍵作用。例如，在急性心肌損傷的情況下，低氧預處理可顯著改善血流恢復，影響心臟重塑，并增強缺血組織的再生。這些效應歸因于缺氧引發(fā)的MSC增加了促生存和促血管生成因子的產(chǎn)生，包括HIF-1α、ANGPT1、VEGF、Flk-1、Bcl-2和 Bcl-xL。缺氧MSC與受損組織的整合增強，具有改善的存活、增殖和再生效果。與此同時，3D培養(yǎng)的MSC在骨和軟骨修復方面顯示出潛力，突出了它們在各種情況下刺激組織再生的能力。

近年來，間充質干細胞與癌癥之間的相互作用也引起了人們的廣泛關注。事實上，間充質干細胞在腫瘤微環(huán)境中發(fā)揮著至關重要的作用，因為它們能夠調節(jié)免疫細胞和腫瘤細胞的功能/生存，最終達到促進或抑制癌癥的效果。

總之，啟動策略代表了一種管理MSC治療潛力、根據(jù)不同臨床條件調整其分泌因子和相互作用的通用方法。這些策略在再生醫(yī)學、免疫相關疾病以及MSC與癌癥之間復雜的相互作用方面顯示出巨大的前景（圖1）。

通過暴露于炎癥分子、缺氧環(huán)境、3D培養(yǎng)條件或其他新的啟動策略，間充質干細胞可以轉化為高度專業(yè)化的治療工具，擴展其在各種臨床環(huán)境中應用的可能性，并擴大我們對間充質干細胞在治療中動態(tài)作用的理解。健康和疾病。該領域正在進行的研究有望在優(yōu)化基于間充質干細胞的療法方面取得進一步進展，為患有多種疾病的患者帶來新的希望。

間充質基質/干細胞可以通過各種刺激被激活，以增加功能因子的產(chǎn)生。根據(jù)所采用的啟動類型，可以實現(xiàn)不同的效果，例如免疫抑制、誘導血管生成和細胞增殖，這些效果可用于損傷后的組織修復/再生。相反，當不同的啟動策略（例如免疫刺激、抑制增殖和誘導細胞凋亡）誘導不同的效應時，可以利用這些效應進行抗癌治療。

討論

盡管間充質干細胞的研究及其臨床應用正在蓬勃發(fā)展，但了解間充質干細胞的多種特性以及如何對其進行最佳調節(jié)以達到所需的治療效果變得越來越重要。不幸的是，間充質干細胞療法的使用由于來源和受試者間的變異性而受到內在的生物變異性的影響。

另一方面，這些療法可能被證明在治療某些涉及多個分子靶點的所謂多因素病理學方面具有決定性作用，例如炎癥相關疾病，包括阿爾茨海默病和帕金森病、癌癥、IRI等。由于間充質干細胞能夠產(chǎn)生能夠同時作用于多個靶點的多種功能因子，基于間充質干細胞的細胞療法可能會成功治療目前缺乏有效治療方法的一些急慢性疾病（圖2）。

A：間充質基質/干細胞 (MSC) 可以從許多組織中分離出來，但主要從骨髓、牙髓、脂肪和胎盤組織中獲取。不同的組織來源會影響MSC的表型和特性。需要建立間充質干細胞的最佳來源，以在無侵入性的情況下獲得有效的治療用途細胞；

B：使用前對MSC進行操作可以影響MSC的臨床效力并指導其針對特定病理狀況的使用；

C：上述策略對于優(yōu)化基于MSC的療法可能非常有用，以治療目前缺乏有效治療的幾種多靶點疾病。

結論

誠然，各種來源的間充質干細胞都具有獨特的治療特性，但令人難以置信的是，它們可以從任何組織中提取并用于治療各種類型的疾病。建立基于間充質干細胞的有效細胞療法的唯一方法是首先以治療效果而言最合適的來源，并采用分離所需的侵入性最小的策略。

隨后，應研究適當?shù)捏w外操作策略，以促進其擴增并觸發(fā)特定的治療功能，以便建立針對待治療疾病類型的MSC操作方案。我們未來的目標應該是釋放間充質干細胞的全部潛力，促進對其卓越治療能力的更深入認識，并積極為再生醫(yī)學的持續(xù)進步做出貢獻。

參考資料：Miceli V. 使用啟動策略推進間充質基質/干細胞療法的臨床應用。 世界干細胞雜志 2024；16(1): 7-18 [DOI: 10.4252/wjsc.v16.i1.7 ]

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