人类间充质基质细胞（MSC）颗粒的植入用于治疗性血管生成

《Cytotherapy》：Implantation of human mesenchymal stromal cell (MSC)-pellet for therapeutic angiogenesis

间充质干细胞制备的多细胞球通过皮下植入可稳定定植并显著促进小鼠皮肤、胰腺、脂肪组织及股四头肌的毛细血管密度，改善局部组织缺氧，且未观察到肿瘤形成或异常血管形态。该方法为标准化干细胞制备及疗效评估提供了创新预临床模型。

　　这项研究聚焦于人类间充质基质细胞（MSCs）的治疗潜力，尤其是在其体内行为和疗效方面。尽管MSCs在多种疾病中展现出良好的治疗前景，但其在临床试验中的实际效果常常未能达到预期。这种差距可能源于细胞制备的不标准化、体内细胞植入的不稳定性以及对MSCs在活体中适应性（cellular fitness）理解不足。因此，建立一个能够稳定植入并系统分析MSCs行为的实验系统成为提升MSC疗法效率的关键。

MSCs通过释放多种生物活性因子（即“分泌组”）来促进血管生成和加速组织器官的再生。在本研究中，科学家们成功构建了一种无需外源性生物材料即可植入的MSCs团块（MSC-pellet），并验证了其在免疫缺陷小鼠体内的稳定植入性以及对血管生成的促进作用。MSC-pellet不仅在局部组织中形成了密集的毛细血管网络，还在系统层面展现了其促进血管生成的能力，具体表现在多个器官和组织中毛细血管密度的增加。此外，MSC-pellet还成功缓解了因股动脉结扎引起的远端肌肉毛细血管稀疏和组织缺氧问题，这表明其在缺血性疾病治疗中具有显著的潜力。

MSCs的分离和培养是本研究的重要步骤之一。研究人员从237名患者（年龄19至91岁）的皮下白色脂肪组织中提取了MSCs，并成功从这些样本中分离出13个MSC克隆。MSCs的分离过程涉及将组织进行酶解处理，以获得单细胞悬液，然后在特定培养条件下进行扩增。为了评估MSCs的血管生成能力，研究人员使用了人类脂肪内皮细胞（ECs）的类器官培养系统。在体外，MSCs与ECs共培养后，能够刺激ECs的生长和毛细血管网络的形成，表明其具有促进血管生成的潜力。值得注意的是，从65岁以下供体中分离出的MSCs在促进血管生成方面表现更为显著，这提示供体年龄可能对MSCs的功能产生影响。

MSC-pellet的构建方法具有创新性。研究人员将非冷冻的MSCs在多孔聚碳酸酯膜上培养，采用气液界面方式（air-liquid interface）进行16小时的培养，最终形成了可植入的MSC团块。这种团块在体内能够稳定植入，并且其表达的血管生成相关因子在体内保持活跃。这些因子不仅在MSC-pellet内部被检测到，还在受体小鼠的血浆中出现，表明MSCs能够通过分泌组对宿主产生系统性影响。同时，MSC-pellet在局部组织中形成了密集的毛细血管网络，这种网络的形成与MSCs与毛细血管的紧密互动有关，为研究MSCs的体内行为提供了新的视角。

MSC-pellet的植入并未对受体小鼠的基本生理参数（如体重、血压和血红蛋白浓度）产生显著影响，这表明其具有良好的生物相容性。然而，在某些情况下，MSCs的分泌组可能具有一定的促凝血作用，例如组织因子（TF）的检测表明其可能影响血液凝固过程，因此在临床应用前需要进一步评估其潜在的血栓风险。此外，MSCs还分泌其他多种细胞因子和生长因子，这些物质可能对MSCs的治疗效果起到重要作用。特别是MSCs来源的细胞外囊泡（EVs），能够携带RNA、DNA、脂质和线粒体等生物活性物质，对远距离组织产生治疗效应，进一步增强了MSCs的治疗潜力。

在体内实验中，MSC-pellet的植入不仅提升了局部组织的毛细血管密度，还有效改善了缺血后的组织状况。这一发现为MSCs在治疗缺血性疾病方面提供了新的思路。例如，在股动脉结扎模型中，MSC-pellet的植入显著提高了远端肌肉的毛细血管密度，减少了缺氧情况，这表明其在缺血性组织修复方面具有应用价值。然而，由于人体和小鼠在大小和血容量上存在显著差异，未来可能需要在大型动物模型中进一步优化MSC-pellet的尺寸和数量，以实现更有效的治疗。

MSCs的来源和培养条件也是影响其治疗效果的重要因素。本研究主要使用了从脂肪组织中分离的MSCs，但MSCs同样可以从骨髓、脐带、胎盘、牙髓等多种组织中获取。因此，研究方法可以扩展到其他来源的MSCs，并结合基因或化学修饰手段，以进一步增强其治疗能力。此外，供体的年龄、性别、BMI以及既往疾病（如高血压、糖尿病、动脉硬化等）也会影响MSCs的活性和安全性。因此，未来的实验需要关注这些因素对MSCs治疗效果的潜在影响，并制定相应的筛选标准。

MSCs的体内行为还受到宿主免疫系统的影响。由于MSCs具有一定的免疫调节能力，它们在免疫缺陷小鼠中的表现可能与在免疫正常宿主中的情况不同。因此，使用免疫人源化小鼠模型进行进一步研究，有助于更全面地理解MSCs在不同免疫环境下的作用机制。此外，MSCs在某些病理条件下的作用仍存在争议。例如，一些研究表明MSCs可能促进肿瘤生长和转移，而另一些研究则指出MSCs可能具有抗肿瘤效应。因此，在MSC-pellet的临床应用中，需要对其对肿瘤组织的影响进行详细评估，以确保其安全性和有效性。

MSC-pellet的治疗效果不仅限于缺血性疾病的改善，还可能对其他病理状态产生积极影响。例如，MSCs分泌的某些因子（如PEDF、TIMP-1和IGFBP-3）具有神经保护作用，可能在神经退行性疾病或创伤后神经修复中发挥作用。同时，MSCs的分泌组还可能对糖尿病性视网膜病变等疾病中的异常毛细血管形成产生积极影响。这些发现为MSC-pellet在多种疾病的治疗中提供了潜在的应用方向。

此外，MSCs在维持组织稳态和促进修复方面的作用也值得关注。在某些情况下，MSCs的分泌组可能有助于修复受损的组织，例如在糖尿病或肥胖等代谢性疾病中，MSCs可能通过促进胰腺、脂肪组织和骨骼肌中的毛细血管密度来改善葡萄糖代谢。这些效应需要进一步在人类模型中进行验证，以明确其在临床中的适用性。

本研究的成功之处在于建立了一种无需外源性生物材料即可植入的MSCs系统，这为未来MSCs的临床转化提供了便利。同时，该系统允许对MSCs的体内行为进行系统性分析，从而更深入地理解其治疗机制。未来的研究可以进一步优化MSC-pellet的构建方法，探索其在不同疾病模型中的治疗效果，并评估其在不同供体和不同宿主环境中的适应性。通过这些研究，可以推动MSCs从实验室走向临床，为更多患者提供有效的治疗方案。