間充質干細胞最新研究進展

　　間充質干細胞具有低免疫原性及向缺血或損傷組織歸巢的特征,輸入宿主體內后，可歸巢于特定部位，在微環境影響下定向分化為內胚層、中胚層以及外胚層3個胚層來源組織的細胞，如骨、軟骨、肌腱、脂肪、肝、腎、皮膚、肌肉、神經甚至胰腺等10余種成熟細胞，因而成為再生醫學中器官修復的理想種子細胞。

　　最初是在骨髓中發現含有間充質干細胞，但是需要開展高度侵入性的骨髓捐獻實驗，另外隨著年齡的增加間充質干細胞數目和分化潛能下降。最近，臍帶血因為獲取方法造成的損傷更少也被作為間充質干細胞的一種替代性來源。還有一個大有希望的間充質干細胞來源就是脂肪組織。這篇綜述從形態、分離間充質干細胞的成功率、克隆集落形成頻率、擴增潛能、多向分化能力和免疫表型這些方面對這三種間充質干細胞來源進行比較，表明臍帶血和脂肪組織均可作為用于分離間充質干細胞的骨髓組織替代來源。另外，還人們還不斷發現間充質干細胞也存在于臍帶血、牙周韌帶、羊水、真皮、骨膜、骨骼肌、胎肺、胎肝、胎盤和胰腺中。

　　間充質干細胞具有廣闊的臨床應用前景，可用于治療神經系統疾病、肝腎損傷、自身免疫疾病、心臟疾病、骨疾病、軟骨疾病、缺血性血管疾病、糖尿病并發癥和腫瘤等疾病。它們也可用于組織工程和面部整形中。另外，它們也可與造血干細胞共同移植治療血液疾病。 基于此，小編針對間充質干細胞近年來取得的研究進展，進行一番盤點，以饗讀者。

　　1.TEPCM：磁性間充質干細胞有望改善機體的軟骨修復

　　doi:10.1089/ten.tec.2019.0001

　　攜帶超順磁性氧化鐵納米顆粒（SPIOs，superparamagnetic iron oxide nanoparticles）的細胞能夠通過外加磁場定向移動到特定位置中去，其有利于進行組織修復。

　　近日，一項刊登在國際雜志Tissue Engineering Part C： Methods上題為“In Vitro Safety and Quality of Magnetically Labeled Human Mesenchymal Stem Cells Preparation for Cartilage Repair”的研究報告中，來自日本廣島大學的科學家們通過研究評估了這種磁性標記的間充質干細胞（MSCs）在修復軟骨缺陷上的安全性和有效性。

　　研究者Naosuke Kamei博士表示，這項研究中我們通過核型分析、克隆形成實驗和總增殖實驗證明了磁性標記的MSCs的安全性，在標記后我們僅發現了間充質干細胞的微小差異。研究人員能通過軟骨細胞的分化及其對磁力的反應性來評價干細胞的質量，研究結果表明，適宜濃度的超順磁性氧化鐵納米顆粒在保證磁性吸引力的同時，還有助于優化間充質干細胞的分化能力。

　　2.Nat Commun：鑒別出調節腫瘤中血管發生的關鍵蛋白

　　doi:10.1038/s41467-019-10946-y

　　近日，一項刊登在國際雜志Nature Communications上的研究報告中，來自巴塞羅那生物醫學研究所的科學家們通過研究發現，抑制p38蛋白的功能或能抑制人類和小鼠結腸癌中血管的生成，這一過程稱之為血管發生（angiogenesis），其對于癌細胞生長至關重要，能夠促進癌癥進展以及轉移的發生。

　　研究者Angel R. Nebreda博士表示，我們發現，p38的活性對于間充質干細胞（MSCs，mesenchymal stem cells）非常重要，這類干細胞具有較高的可塑性，其能集中在血管周圍，這些細胞能在多個關鍵過程中參與并發揮作用，比如腫瘤形成等，本文研究闡明了腫瘤血管生成的分子機制。如今研究人員描述了癌細胞中p38的活性，然而截至目前為止他們并不清楚該蛋白在MSCs中扮演的關鍵角色，甚至很少知道該蛋白如何參與到腫瘤的血管發生過程中。

　　這項研究中，研究人員就通過研究在腫瘤血管發生期間闡明了蛋白質p38在心血管生成過程中扮演的關鍵角色，尤其是其如何促進MSCs發育的；研究者表示，p38能通過在MSCs細胞中發揮作用來抑制血管發生，利用遺傳修飾的小鼠模型，研究者發現，抑制p38或能刺激腫瘤中心血管的生產，在機體損傷組織的修復過程中同樣也會出現這種狀況。

　　3.EBioMedicine：研究人員開發出以骨轉移為靶點、同時保留骨組織的癌癥治療方法

　　doi:10.1016/j.ebiom.2019.06.047

　　加州大學歐文分校(university of california，Irvine，UCI)的研究人員開發了一種治療方法并在老鼠身上測試，這種方法利用工程干細胞來靶向并殺死骨組織中的癌癥轉移灶，同時保存骨頭。發表在《EBioMedicine》雜志上的這一新方法，為工程的間充質干細胞配備了靶向劑，促使它們轉移到骨轉移部位，在那里它們釋放治療藥物。

　　"這種策略的強大之處在于，我們提供了一種抗腫瘤和抗骨吸收劑的組合，這樣我們就可以有效地阻斷癌癥及其骨位之間的惡性循環，"該研究的主要作者、藥學科學和生物醫學工程副教授Weian Zhao說。"與化療相比，這是一種安全且幾乎無毒的治療方法，而化療常常會給患者帶來終身問題。"

　　4.Chem Sci：世界上首次！科學家成功利用細菌歸巢特性將干細胞引導到心臟組織中治療心臟病！

　　doi:10.1039/c9sc02650a

　　近日，一項刊登在國際雜志Chemical Science上的研究報告中，來自布里斯托大學通過研究在世界上首次開發出了一種新方法，將干細胞直接引導到心臟組織中，這或許有望從根本上改善心血管疾病患者的治療手段。

圖片來源：University of Bristol。

　　在英國心血管疾病會引發超過四分之一的人群死亡；截至目前為止，利用干細胞進行的臨床試驗往往會產生非常有希望的結果，即從患者或供體機體中提取出干細胞進行培養，并注射到患者的心臟中再生損傷的組織。然而，盡管這些新一代的細胞療法即將出現，但仍然存在于干細胞分布相關研究的重大挑戰，心臟中較高的血流能與多種組織相結合，并不斷循環接觸，也就意味著大多數的干細胞最終會進入肺臟和脾臟中。

　　這項研究中，研究人員通過研究開發了一種新方法克服上述問題，即利用特殊的蛋白修飾干細胞使其能夠回到心臟組織中。研究者Adam Perriman博士表示，在再生細胞療法的幫助下，我們能夠在患者心臟病發作后對其實施救治，然而細胞很少會到達我們希望它們去的地方，我們的研究目的就是利用這種新技術對細胞膜進行重新改善，以便當其被注射后能夠“歸巢”到特定的組織中去。

　　而某些細菌的細胞就具有這樣的特性，其能幫助自身進行檢測并且回到疾病組織中去，比如口腔中的細菌就會引發膿毒性咽喉炎，如果其進入到血流中就會到達心臟中的損傷組織中并引發感染性心內膜炎，研究者的想法就是復制細菌這種歸巢能力（homing ability）并將其應用到干細胞中。研究者所開發的這種新技術能幫助觀察細菌細胞如何利用粘附素來回到心臟組織中，基于這一理論，研究人員就能夠制造出與粘附素相結合的人工細胞膜，在動物模型中，研究人員發現，這種新開發的細胞修飾技術能通過指導干細胞進入到小鼠心臟中來發揮作用。

　　5.Exper Biol Med：中國科學家新成果！有望開發出治療2型糖尿病和肥胖癥的新型干細胞療法！

　　doi:10.1177/1535370219839643

　　近日，一項刊登在國際雜志Experimental Biology and Medicine上的研究報告中，來自上海第九人民醫院和上海交通大學醫學院的研究人員通過研究有望開發一種治療肥胖和2型糖尿病的新療法，文章中，研究者表示，通過移植脂肪組織衍生的間充質干細胞或能改善動物模型機體的代謝平衡并降低驗證表現。

　　靜坐生活方式，連同高脂肪和高糖飲食使得糖尿病成為全球人群中的一種流行病，據世界衛生組織數據顯示，目前全球大約有347萬糖尿病患者，其中大約90%的患者為2型糖尿病患者；在2型糖尿病患者中，其機體無法正確利用胰島素，這一過程稱之為胰島素耐受（insulin resistance）。

　　起初，胰腺能夠制造額外的胰島素，但隨著時間延續，其并不能制造足夠的胰島素，隨后機體血糖水平就會上升；如果未能及時治療的話，較高水平的血糖就會損傷機體心臟、腎臟、神經和眼睛；肥胖是2型糖尿病的促成因素，肥胖患者機體中的炎癥常常也會加劇胰島素耐受性的出現，一項初步的臨床研究結果表明，移植間充質干細胞或能改善2型糖尿病患者機體的代謝平衡，脂肪組織衍生的間充質干細胞（ADSCs）較為豐富，且研究者能利用微創的手段對其進行收獲，然而目前研究者并不清楚這種操作是否能有效改善2型糖尿病或肥胖患者機體的代謝功能。

　　當前研究中，研究人員對高脂肪飲食喂食的小鼠進行研究，評估了ADSCs改善機體胰島素耐受性的能力，接受ADSCs的高脂肪飲食喂食小鼠表現出了血糖水平的下降及胰島素敏感性的增加；更重要的是，這些保護效應的產生或許是機體骨骼肌和脂肪組織炎癥的抑制劑葡萄糖攝入的增加所致，相關研究結果表明，ADSC的移植能夠通過多種機制來改善高脂肪飲食喂食小鼠機體的葡萄糖耐受和代謝平衡。研究者Wang說道，我們發現，神經調節蛋白（neuregulin）的過表達能夠改善ADSCs在改善胰島素耐屬性和其它肥胖相關代謝性障礙上的效率，其或有望作為一種新型治療手段來治療肥胖、胰島素耐受性和2型糖尿病。

　　6.J Biomed Mater Res A：磁性氧化石墨烯處理的骨髓間充質干細胞誘導的濃度依賴性細胞行為和成骨分化作用

　　doi:10.1002/jbm.a.36791

　　無支架細胞片在基于干細胞的再生中起重要作用。氧化石墨烯（GO）賦予具有特殊特征的納米顆粒（NP），因此近年來引起了越來越多的關注。然而，GO及其衍生物中毒性的存在限制了它們促進成骨分化的能力。磁性氧化石墨烯（MGO）是Fe3O4和GO的新型組合，具有多種獨特的性質，尚未在骨組織工程中進行研究。

　　在這項研究中，MGO被制造出來，并且首次研究了先前未被發現的關系-包括細胞行為和成骨分化的影響以及MGO在大鼠骨髓間充質干細胞（BMSCs）中的相關機制。在這里，我們發現MGO不僅在低濃度下具有生物相容性，而且還可以顯著加速BMSCs中的成骨分化。用MGO處理的BMSC中的細胞行為和骨形成分化均顯示出濃度依賴性特征。此外，用MGO處理的BMSC中成骨分化的調節可能與Wnt/β-連環蛋白和BMP信號傳導途徑有關。此外，MGO在BMSCs中表現出比GO更好的成骨分化能力。

　　目前的工作表明MGO納米復合材料支架在生物相容性和骨再生中的重要用途，可以為未來的骨再生提供新的見解。

　　7.J Crohns Colitis：間充質干細胞治療克羅恩病肛瘺遠期療效評價

　　doi:10.1093/ecco-jcc/jjz116

　　來自荷蘭的研究人員報告，接受異體骨髓間充質干細胞（bmMSC）治療肛瘺的大多數克羅恩病患者四年后仍未見復發。

　　大約25%的克羅恩病患者會出現肛瘺，即使接受治療后也只有37%的復雜肛瘺患者能獲得長期治愈。在之前的研究中，研究團隊證明了接受30,000,000bmMSC治療的患者，肛瘺數量減少了86%。

　　這次的研究，研究人員們通過13名接受了bmMSC治療的患者和3名接受了安慰劑治療的患者評估了四年間bmMSC治療的安全性和有效性。在接受治療24周后，1千萬bmMSC治療組有67%的患者瘺管關閉，3千萬bmMSC組為86%，9千萬組為29%，而安慰劑組的患者為33%。在4年里，75%的1千萬bmMSC治療組患者瘺道臨床愈合，3千萬組為100%，9千萬組為20%。安慰劑組的三位患者，沒有任何一位在4年后瘺道部分或完全愈合。經MRI評估后，67%接受bmMSC治療的患者未見新生瘺道。同時，研究人員表示，這種療法也與降低疾病臨床活動度及改善患者生活質量相關。但他們同樣表示，還需要更多來自臨床試驗和臨床應用的長期數據來評估bmMSC療法的安全性。

　　8.Dent Mater J：R.T.R?上調BMPs/SMAD誘導的cbfa1表達促進骨髓間充質干細胞成骨分化

　　doi:10.4012/dmj.2018-306

　　研究分離培養大鼠的骨髓間充質干細胞(BMSCs)，并使用Bio-Oss?和R.T.R?材料對細胞時間刺激。檢測每組的堿性磷酸酶活性(ALP)以及成骨分化相關指標。

　　結果顯示，Bio-Oss?和R.T.R?促進BMSCs粘附和增殖的能力隨著時間的延長而延長，但是R.T.R?在所有時間節點的作用均要明顯高于Bio-Oss? (p<0.05)。與Bio-Oss?相比，R.T.R?能夠促進BMSCs ALP活性及骨形成相關轉錄因子骨形成蛋白-1 (BMP-1)， Cbfa1和成骨細胞標志性基因ALP， I型膠原， 骨橋蛋白， 骨粘素和骨鈣素的表達。BMSCs中施加R.T.R?刺激并下調BMP-1的表達會抑制Cbfa1， ALP， I型膠原， 骨橋蛋白， 骨粘素和骨鈣素的表達水平。R.T.R?能夠通過BMPs/SMAD信號通路上調 BMP-1和cbfa1的表達，以此促進ALP， I型膠原， 骨橋蛋白， 骨粘素和骨鈣素的表達水平和成骨分化。

　　9.Front Endocrinol：Chordin-Like 1通過增強BMP4-SMAD通路改善骨髓間充質干細胞的成骨作用

　　doi:10.3389/fendo.2019.00360

　　Chordin-like 1（CHRDL1）是一種分泌型糖蛋白，具有重復的富含半胱氨酸的結構域，可與BMPs家族配體結合。雖然據報道它在幾個系統中發揮重要作用，但CHRDL1對人骨髓間充質干細胞（hBMSCs）成骨的確切作用仍有待探索。本研究旨在探討CHRDL1在hBMSCs成骨分化中的作用及其潛在的分子機制。

　　我們發現CHRDL1在hBMSCs成骨過程中上調，rhBMP-4給藥可以劑量和時間依賴性方式增強CHRDL1 mRNA的表達。敲除CHRDL1不影響hBMSCs增殖，但抑制BMP-4依賴性成骨分化，顯示成骨標志物的mRNA表達水平降低和礦化減少。相反，CHRDL1的過表達增強了BMP-4誘導的hBMSCs的成骨分化。此外，通過將CHRDL1基因修飾的hBMSCs移植到裸鼠體內實驗，有缺陷的股骨模型在CHRDL1過表達組中顯示出更高的新骨形成，但與對照組相比，CHRDL1敲低組中的新骨形成更低。與骨形成率一致，CHRDL1過表達組中有缺陷股骨的新骨形成區域中CHRDL1蛋白表達增加，而CHRDL1敲低組中CHRDL1蛋白表達與對照組相比減少。這些表明CHRDL1可以在體內促進成骨細胞分化。此外，機制研究表明，CHRDL1在hBMSCs的成骨分化過程中改善了BMP-4誘導的SMAD1/5/9磷酸化。此外，BMP受體I型抑制劑LDN-193189可阻斷成骨分化的促進和CHRDL1對SMAD磷酸化的激活。

　　總之，我們的研究結果表明，CHRDL1可以通過增強BMP-4-SMAD1/5/9通路的激活來促進hBMSCs的成骨分化。

　　10.DCR：脂肪來源的間充質干細胞治療經肛門括約肌隱窩瘺的效果分析

　　doi:10.1097/DCR.0000000000001333

　　經括約肌的隱窩瘺的管理仍然是一個具有挑戰性的問題，間充質干細胞越來越多地被用于治療肛周克羅恩病，它提供了治療隱窩瘺的新療法。本研究旨在評估使用自體間充質干細胞治療經括約肌隱窩瘺的安全性和可行性。

　　研究人員篩選了患有經括約肌隱窩瘺的男性和女性患者。主要結果為間充質干細胞在治療經括約肌瘺患者中的安全性，可行性和有效性。

　　15例患者（8名女性，平均年齡39.8歲）患有經括約肌瘺，接受間充質干細胞治療，隨訪6個月。研究入組時的疾病持續時間中位數為3年。沒有嚴重的不良事件發生。6個月時，3例患者完全臨床愈合，8例部分愈合，4例患者無臨床癥狀改善。15例患者中有11例出現影像學改善。

　　由此可知，自體間充質干細胞治療經括約肌隱窩瘺是安全可行的，并可以使大多數患者完全或部分愈合。