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本文聚焦多能干细胞来源的间充质干细胞(ps-MSCs)。介绍其来源、特性,对比与体细胞组织来源的间充质干细胞(st-MSCs)的差异,阐述在疾病治疗、发育研究、癌症研究中的进展,同时探讨其面临的挑战与前景。
引言
间充质干细胞(MSCs)最初在骨髓(BM)中被发现,由 Arnold Caplan 在 1991 年命名。MSCs 是一群多能干细胞,广泛分布于全身,在骨髓、牙髓等骨髓组织,以及胎盘、羊膜、脐带(UC)、牙髓、脂肪(AD)等非骨髓组织中均有存在,也可由多能干细胞(PSCs),如胚胎干细胞(ESCs)和诱导多能干细胞(iPSCs)分化而来。
MSCs 在动物模型中对多种自身免疫和炎症性疾病及损伤治疗有效,基于此已有超 1500 项临床试验注册。有趣的是,MSCs 发挥作用并非依靠其干性(自我更新和分化为多种间充质谱系细胞,如成骨细胞、软骨细胞、脂肪细胞的能力),而是主要通过旁分泌,即分泌抗炎和再生相关分子。因此在 2017 年,Caplan 提议将 MSCs 重新定义为药用信号细胞,强调其作为药物而非干细胞的功能。
作者团队多年来致力于研究 PSCs 来源的 MSCs(ps-MSCs),并与体细胞组织来源的 MSCs(st-MSCs)对比,用于治疗研究。同时,研究 ps-MSCs 的发育潜能,还利用其探究癌症相关成纤维细胞(CAFs)在肿瘤微环境(TME)中的作用。
人类多能干细胞来源的间充质干细胞的来源和特征
人体内各细胞谱系通常可追溯至特定胚层,但 MSCs 较为特殊,它可由人类多能干细胞(hPSCs)经三个胚层分化而来。由于中胚层是间充质的起源,人们开发了多种经中胚层将 hPSCs 分化为 MSCs 的方法。比如,用 FGF2 处理后,hPSCs 分化的中胚层细胞可在体外产生 MSCs,人类 iPSCs 也可用于此分化过程。
多能干细胞来源的间充质干细胞的治疗应用
人类 MSCs(包括 st-MSCs 和 ps-MSCs)在从动物模型到临床试验的研究中,对多种疾病都展现出广泛的治疗效果,涵盖自身免疫和炎症性疾病、皮肤及骨骼损伤等。相比之下,针对 st-MSCs 的研究从多方面进行了大量综述,而关于 ps-MSCs 治疗效果的综述较少。作者团队早期研究中,对 ps-MSCs 在动物模型中的作用进行了探索。
多能干细胞来源的间充质干细胞的发育潜能
尽管 MSCs 在体外已证实有自我更新和分化能力,但因其缺乏体内证据,关于其干性存在争议。在小鼠研究中,研究人员运用基因谱系追踪技术探索 MSCs 的起源和发育,不过用于识别 MSCs 的单一标记并不具有特异性。例如,在胚胎 9.5 天(E9.5)时,血小板衍生生长因子受体(PDGFR)α 阳性细胞被认定为 MSCs 。
利用间充质干细胞模拟癌症相关成纤维细胞进行癌症研究
CAFs 是实体肿瘤 TME 的核心组成部分,对肿瘤发生和转移有重要影响。CAFs 具有高度异质性,其表型和功能会因肿瘤类型及 TME 的动态变化而改变。CAFs 来源广泛,包括驻留成纤维细胞、MSCs、内皮细胞、上皮细胞、间皮细胞、周细胞、脂肪细胞前体,甚至癌细胞本身。
结论和展望
本综述对 ps-MSCs 这一新兴领域进行了概述,并与 st-MSCs 对比。阐述了 hPSCs 经不同中间谱系分化为 ps-MSCs 的方法,以及 ps-MSCs 相较于 st-MSCs 的异同点、优缺点。介绍了 ps-MSCs 在多种动物疾病模型中的治疗应用及早期临床试验情况。最后,对 ps-MSCs 研究面临的挑战和未来发展方向进行了探讨。