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来源：干细胞者说 作者：老狼、东海先生 两位对间充质干细胞均赞赏有加，并积极看好间充质干细胞临床前景的研究者就间充质干细胞的部分问题展开了深入讨论和论战，形成一篇精彩深入的间充质干细胞深度科普文章。希望读完此文，你能更加理解间充质干细胞的临床前景，和对于未来医学的意义。 间充质干细胞，又称多潜能基质细胞，简称MSCs，是属于中胚层的一类多能干细胞，主要存在于结缔组织和器官间质中，包括：骨髓、胎盘、脐带、脂肪、粘膜、骨骼、肌肉、肺、肝、胰腺等组织以及羊水、羊膜等。在适宜条件下可分化为脂肪、骨、软骨等多种组织细胞。 △间充质干细胞庐山真面目 1976年，Freidenstein首次发现在骨髓里存在一群贴壁生长细胞，形态和成纤维细胞相似，呈克隆性增殖，命名为骨髓间充质干细胞。后研究发现间充质干细胞来源于发育早期的中胚层和外胚层，属于多能干细胞，广泛存在于人体的许多种组织中，具有多向分化潜能、造血支持和促进干细胞植入、免疫调控和自我复制等潜能。 △间充质干细胞拯救死亡细胞：活细胞染为红色，死亡的心肌细胞染为青色，间充质干细胞不断迁移，箭头所指部位间充质干细胞逐渐与死亡细胞融合成为双核，400分钟时死亡的心肌细胞开始奇迹般地复活。 老狼： 间充质干细胞的基本特性包括： （1）强大的增殖能力和多向分化潜能：在适宜的体内或体外环境下分化为成骨细胞、软骨细胞、脂肪细胞、肌细胞、神经细胞、肝细胞、内皮细胞、基质细胞等多种细胞的能力。 （2）免疫调节功能：通过细胞间的相互作用及产生细胞因子干扰树突状细胞功能并抑制T细胞的增殖及其免疫反应，从而发挥免疫重建的功能。 （3）来源多样、取材方便，易于分离、培养、扩增和纯化，多次传代扩增后仍具有干细胞特性。 以上是对于间充质干细胞的通常看法，随着研究深入发现间充质干细胞在医疗中的价值远远高过胚胎干细胞、多效诱导多能干细胞等“干细胞明星”，有必要其进行重新认识: ↓↓↓视频：间充质干细胞的迁移与分裂 细胞生长过程72h延时视频中间充质干细胞细胞四处爬行，分裂前会突然聚集成亮亮的圆球，然后一分为二。 组织支持的'土壤细胞' 间充质干细胞是一种滋养层细胞，可能存在于所有组织中，支持多种细胞的生存和生长，包括：造血细胞、胚胎干细胞、肿瘤细胞、神经细胞、肝细胞、内皮细胞等； 组织修复的“微药厂” 间充质干细胞在体内发生炎症损伤，释放出炎症信号时，持续地分泌相关抗炎性分子、抗凋亡分子等，在体内形成一个促进组织修复及再生的微环境； 信号开关功能 间充质干细胞可能具有自身开/关调控机制，而这个调控机制的关键可能在于体内是否存在有炎症信号； 抗菌作用 间充质干细胞可以分泌一种被称为hCAP-18/LL37具有抗菌作用的抗菌肽； 抗纤维化作用 可以修复血管纤维化、肝纤维化、肺纤维化等； 抗排斥作用 间充质干细胞可以抑制GVHD（移植物抗宿主反应），能够促进造血干细胞植入，还可以降低细胞或器官移植后的免疫排斥反应； 激活内源性干细胞 同种异基因移植间充质干细胞，主要通过分泌细胞因子调节微环境，激活内源性干细胞发挥组织修复作用； “一过性”使命 同种异基因移植间充质干细胞，必要时可以直接参与组织分化与修复，在完成使命后逐步被内源性组织细胞替换，并不长期滞留体内； 超级起始材料 间充质干细胞体外扩增方便，具有多潜能性，可望成为组织工程、细胞重编程，以及细胞转分化理想的起始材料； 伴随生命全过程 有了间充质干细胞，才有组织发生：单细胞生物只有集落，原肠胚阶段的生物有内胚层和外胚层，仍没有组织分化，每个细胞都可以独立生存；当生命进化或发育到三胚层阶段真正意义上的组织才诞生，而间充质干细胞就起源于中胚层； 遍布所有组织 间充质干细胞与血管相伴，存在于机体所有的组织、组织液和分泌物中：除了骨髓间充质干细胞、脐带间充质干细胞外，脂肪干细胞、胎盘干细胞、宫内膜干细胞、外周血干细胞、毛囊干细胞、牙髓干细胞、粘膜干细胞、羊水干细胞、羊膜干细胞、乳汁干细胞、尿液干细胞等等均含有或本身就是间充质干细胞； 身体的脚手架 间充质干细胞是组织的建造者和功能维持者：间充质干细胞在组织形态发生中负责搭建脚手架，分化出骨骼、软骨、脂肪、纤维等结缔组织，构成器官发育框架结构；而且，间充质干细胞可以分泌数十种因子，为各种分化细胞提供所需营养； 建造细胞微环境 间充质干细胞是各种细胞niche的建造者和维护者：机体各种细胞处在特有的niche之中才能够正常发挥功能，间充质干细胞负责建造各种niche、并分泌所需的各种因子维护其功能，如：肌细胞niche、神经细胞niche、造血干细胞niche、上皮细胞包niche、肿瘤细胞niche等等；另一方面，间充质干细胞还通过免疫调节作用隔离不同niche，避免不同性质niche的相互冲突； 组织功能维护者 间充质干细胞是维护组织功能的基础，任何疾病都与间充质干细胞有直接关系：各种物理、化学、生物因素均直接和间接作用在组织的脚手架和细胞niche上，从而引起损伤、感染、过敏、坏死、免疫力下降、内分泌紊乱、神经失调、衰老、癌变等等。 虽然间充质干细胞被认为最接近临床应用的干细胞产品，但随着研究深入，研究者也应对间充质干细胞的局限性予以重视：（以下局限性有另一位研究者逐条提出了不同意见，本文将摘取不同意见同样附于文末） 1.间充质干细胞为异质性细胞群体，定义不明确，大小形态各异，不同组织来源细胞表观遗传印迹不同； 2.间充质干细胞体外扩增能力有限，有效传代次数仅3-7； 3.间充质干细胞体内归巢缺乏特异性，多向慢性炎症部位聚集，难以有效抵达目标组织； 4.间充质干细胞静脉输注绝大多数被肺部截留，系统输注疗效似是而非； 5.间充质干细胞往往并不表现干细胞行为，异基因细胞输注后一般不在体内增殖，不参与定植、分化； 6.间充质干细胞一般不直接参与组织修复，异基因细胞输注后数天至2周内均被免疫系统所清除； 7.间充质干细胞生物学效应繁杂，缺乏明确治疗靶点； 8.间充质干细胞主要生物功能可被生物活性分子组合所取代。 近十年来，国际上共有包括间充质干细胞、胚胎干细胞、神经干细胞等在内的二十多个干细胞制品进入临床人体观察，用于开展治疗心血管疾病、免疫性疾病、神经性疾病、组织损伤等的临床研究。到目前为止共有10个干细胞制品以先进医疗产品、孤儿药、生物制品或药品形式获准上市。 东海先生： 老狼在文中简要的罗列了间充质干细胞的八点局限性，遗憾的是，这一点了解并不足于比较客观地认识间充质干细胞，以至出现认识上的偏差。本文本着科学严谨、立足于文献数据的态度，针对这一文的八点局限性进行逐一分析。 第一条：间充质干细胞为异质性细胞群体，定义不明确，大小形态各异，不同组织来源细胞表观遗传印迹不同。 分析：间充质干细胞虽然是异质性细胞群体，但定义已经非常明确，国际细胞治疗协会（ISCT）于2006年提出间充质干细胞的最低定义标准： （1）贴壁培养； （2）表达细胞表面标记物（CD105、CD90、CD73表达不低于95%，CD34、CD45、CD14或CD11b、CD79或CD19、HLA-DR的表达不高于2%）； （3）具有分化为软骨细胞、成骨细胞、成脂细胞的能力（Cytotherapy, 2006(8):315-317）。“不低于95%”和“不高于2%”的规定就是为了尽可能地减少异质性，保证了绝大部分的细胞都具有相对性的同质性。 严格来说，大小形态各异并没错（比如理论上每个人都不一样，干细胞也是如此），但也有一定的自身特点和规律，体外培养的间充质干细胞典型形态是梭型，但随着培养时间的延长，会出现胞体变得扁宽或伪足增多增宽而成类似的多边型（Cell Cycle; 2009(15):2923-2924）。 目前比较清楚的是不同组织来源的间充质干细胞分泌细胞因子的量有差异、细胞增殖能力有强弱、免疫调节能力有差异等（Haematologica. 2006 ;91:1017-26、BBM Transplantation 2007; 13:1477-1486、PLoS One 2015;10(6):e0127992、Transplantation2015;99(6):1113-1118等）。和健康人的间充质干细胞相比较，某些患者的间充质干细胞也出现某种功能的减弱或异常（参考下图）。但是，尚为见有文章报道同组织来源的间充质干细胞表观遗传印迹不同。 免疫治疗是继外科手术、放疗、化疗之后的第四种癌症疗法。和前三种疗法不同，免疫治疗利用自身的免疫系统攻击癌细胞，理论上具有更高的特异性。T细胞的活化依赖主要组织相容性复合物（MHC）呈递的抗原，然而癌细胞往往通过下调MHC的表达逃脱T细胞的识别和攻击。 第二条：间充质干细胞体外扩增能力有限，有效传代次数仅3-7； 分析：间充质干细胞的体外扩增能力确实有效，但是有效传代次数不限于3-7代。这里理解的“有效传代”应该指的是经过传代后，间充质干细胞的特性没有变化（至少符合最低定义标准）。有效传代超过7代，已经不是什么难事，不少实验室已经能做到传代10代以上，甚至是30代（Haematologica2006;91(8):1017-1026、Cancer Res 2007;67(19):9142-9149、Cell Death Dis 2013;4e950等）。 第三条：间充质干细胞体内归巢缺乏特异性，多向慢性炎症部位聚集，难以有效抵达目标组织； 分析：间充质干细胞具有归巢趋化特性，向高浓度趋化因子的部位趋化迁移，不仅是慢性炎症，还是急性炎症，或者没有炎症的损伤组织部位，都能吸引间充质干细胞的聚集，但是间充质干细胞并不是选择性地“多向慢性炎症部位聚集”，间充质干细胞不能区分是急性炎症还是慢性炎症。至于是否有效抵达目标组织，取决于输入的间充质干细胞的数量，而且目前尚未研究清楚修复组织的最低有效细胞数，因此，“难以有效抵达目标组织”的论断缺少科学性。可参考文献Stem Cells 2008;26(9):2287-2299等。 第四条：间充质干细胞静脉输注绝大多数被肺部截留，系统输注疗效似是而非； 分析：在健康状态下，静脉输入间充质干细胞，确实大部分在肺部滞留，然后被肺部清除，然后随着血液循环聚集在肝脏、脾脏、少部分会归巢到骨髓（Stem Cells2009;27:2865-2874、Circulation 2005;112(10):1451-1461等）。即使是静脉输入这个途径，其治疗某些疾病的效果还是不错的，优于对照组，比如治疗肝功能衰竭（Stem Cells Transl Med2012;1(10):725-731）和类风湿性关节炎（Stem Cells Dev 2013;22(24):3192-3202.） 第五条：间充质干细胞往往并不表现干细胞行为，异基因细胞输注后一般不在体内增殖，不参与定植、分化； 分析：干细胞的定义非常明确，即同时具备（1）自我复制更新和（2）分化功能。 间充质干细胞不仅能在自我复制更新增殖，而且能分化为成骨细胞、成软骨细胞、成脂细胞、肝细胞、肌腱细胞等（Science1999;284(5411):143-147、AnnuRev Pathol 2011;6457-478）； 间充质干细胞本身就符合干细胞的定义，表现出干细胞的一些特异性行为（参考下图，AnnuRev Pathol 2011;6457-478）。 即使间充质干细胞具有很低的免疫原性，不引起免疫排异反应，但是异基因的间充质干细胞进入机体后，也会被机体清除，由于停留时间较段而不能长期定植分化和增殖，这也是异体间充质干细胞治疗安全性的一个重要原因（长期定植分化和增殖，则具有肿瘤细胞的特性，很可能出现癌变）（Stem Cells2009;27:2865-2874、Circulation 2005;112(10):1451-1461等）。 在免疫缺陷的动物实验中发现，间充质干细胞能在体内分化为有功能的组织细胞，比如肝细胞等，完全演绎了其干细胞行为（Gut 2008;57(2):223-231.）。  第六条：间充质干细胞一般不直接参与组织修复，异基因细胞输注后数天至2周内均被免疫系统所清除； 分析：间充质干细胞通过旁分泌作用机制直接参与组织修复，局部分泌众多抗炎因子和生长因子，比如治疗肝脏疾病、心肌梗塞、心肌缺血等；也可以通过调节免疫细胞来间接参与修复，比如治疗类风湿性关节炎。异基因的间充质干细胞进入机体后，小鼠大概在22天左右被完全清除（Stem Cells2009;27:2865-2874），大部分在1-2周左右被清除（Circulation 2005;112(10):1451-1461）。但是，在机体有损伤的情况下，间充质干细胞在体内存留的时间延长，比如肺损伤会延长间充质干细胞在肺部的存留时间（Cytotherapy2015;17(5):560-570.）。参考传统药物在人体和动物体内代谢速率的差异，推测间充质干细胞在人体内的存留时间长于大鼠和小鼠，因此，异基因的间充质干细胞输入后被免疫系统清除的时间应该长于2周。 第七条：间充质间充质干细胞生物学效应繁杂，缺乏明确治疗靶点； 分析：间充质干细胞具有多重生物学功能，比如免疫调节功能、分化功能、支持造血功能、促进血管再生功能、促进机体本身的干/祖细胞增殖的功能；但是，具体到某种疾病，其治疗机制有所针对性偏重，而且治疗靶点比较明确。比如间充质干细胞治疗造血干细胞移植后出现的移植物抗宿主病（GVHD），作用机制在于抑制免疫排异反应和促进造血干细胞的植入（Lancet2008;371(9624):1553-1554）。比如治疗肝病，其治疗机制涉及5个方面，而且作用靶点细胞是肝细胞和肝星状细胞（Stem Cell Res2013;11(3):1348-1364）。 第八条：间充质干细胞主要生物功能可被生物活性分子组合所取代。 分析：目前认为间充质干细胞的治疗机制在于通过分泌细胞因子（旁分泌）来减少组织的损伤（组织细胞的凋亡和坏死）和/或促进组织的修复（Regen Med2011;6(4):481-492、Nat Rev Car diol 2010;7(4):204-215、Circulation2005;112(2):214-223、Gastroenterology2008;134(7):2111-2121, 2121 e2111-2113、PLoS One 2007;2(9):e941、J Radiat Res2015;56(4):700-708等）。但是目前还没有数据或文章支持生物活性分子组合可以取代间充质干细胞来治疗疾病；而且间充质干细胞的一些优点是生物活性分子所不具有的，比如趋化聚集到损伤的局部位置、与组织细胞的细胞与细胞间的交流（cell-cell crosstalk）等。 |
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