骨髓基質(zhì)干細(xì)胞臨床探究進(jìn)展

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1、骨髓基質(zhì)干細(xì)胞臨床探究進(jìn)展［摘要］隨著細(xì)胞研究的發(fā)展，骨髓基質(zhì)干細(xì)胞的臨床應(yīng)用越來(lái)越受到重視。本文對(duì)骨髓基質(zhì)干細(xì)胞的生物學(xué)特性、取材、分離、培養(yǎng)、臨床前期研究成果和面臨的問(wèn)題進(jìn)行了綜述。［關(guān)鍵詞］骨髓基質(zhì)干細(xì)胞；生物學(xué)特性；取材；分離;培養(yǎng)；臨床應(yīng)用［中圖分類號(hào)］R329.2［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］A［文章編號(hào)］1673-7210(2009)02(a)-011-021867年，Cohnheim首先提出了骨髓內(nèi)含有骨髓基質(zhì)干細(xì)胞(MSCs)的觀點(diǎn)；而Frieden-stein于1966年首先發(fā)現(xiàn)，它是骨髓基質(zhì)的組成成分，能分化為成骨細(xì)胞、軟骨細(xì)胞和脂肪細(xì)

2、胞。骨髓是由造血干細(xì)胞和非造血干細(xì)胞組成的器官，非造血干細(xì)胞(即MSCs)由骨前體細(xì)胞、軟骨前體細(xì)胞、脂肪前體細(xì)胞、神經(jīng)細(xì)胞和肌細(xì)胞前體細(xì)胞組成，因此,MSCs是由骨髓組織干細(xì)胞或前體細(xì)胞和軀體組織干細(xì)胞組成的成分及功能復(fù)雜的細(xì)胞群體［1］。許多年來(lái)，MSCs基礎(chǔ)研究和臨床應(yīng)用的前期研究取得了重大進(jìn)展，但是仍有許多問(wèn)題尚待解決。1細(xì)胞形態(tài)MSCs具有3種細(xì)胞形態(tài)：①梭形細(xì)胞；②巨大扁平細(xì)胞;③體積非常小的球形細(xì)胞［2］。2生物學(xué)特性MSCs有以下生物學(xué)特性：①自我更新能力。MSCs在體內(nèi)具有很強(qiáng)的自我更新能力，是傳代細(xì)胞［3］。②很強(qiáng)的黏附性

3、。體外培養(yǎng)收集細(xì)胞時(shí)MSCs容易與骨髓基質(zhì)分離形成細(xì)胞懸液，體外低密度培養(yǎng)時(shí)MSCs迅速黏附，反復(fù)沖洗可與非黏附的造血干細(xì)胞分離［2］。③可塑性。MSCs具有可塑性，即具有多向分化的潛能。骨髓脂肪細(xì)胞株在體內(nèi)可分化為真正的骨組織［4］,骨髓網(wǎng)狀細(xì)胞在體內(nèi)可轉(zhuǎn)變?yōu)橹炯?xì)胞。在適宜的微環(huán)境下，MSCs可分化為成骨細(xì)胞、軟骨細(xì)胞、脂肪細(xì)胞、肌細(xì)胞、星形細(xì)胞、少突樹(shù)突細(xì)胞及神經(jīng)細(xì)胞等,而且能跨胚層分化，屬于不同胚層的MSCs或前體細(xì)胞還能分化成與本身組織不相關(guān)的其他胚層組織，如骨髓中存在成肌細(xì)胞前體細(xì)胞，神經(jīng)干細(xì)胞能重新分化成造血細(xì)胞，骨髓細(xì)胞分化為

4、神經(jīng)細(xì)胞和肝細(xì)胞［5-7］o④快速增殖形成克隆的能力°MSCs能迅速產(chǎn)生單細(xì)胞源克隆，而且這些克隆均來(lái)源于單細(xì)胞克隆-克隆形成單位成纖維細(xì)胞(CFU-F)［5-7］o⑤可移植性。MSCs具有自我更新能力和可塑性，因此具備了可以移植的前提條件。一些臨床前期研究表明MSCs移植可治療某些疾病。3生物學(xué)特性的改變MSCs在體內(nèi)骨髓微環(huán)境下生長(zhǎng)并保持特有的生物學(xué)特性，但經(jīng)體外適宜環(huán)境條件下培養(yǎng)后，許多生物學(xué)特性發(fā)生改變。①“歸巢”能力喪失。大多數(shù)研究表明，原代MSCs體外培養(yǎng)并輸注移植后，在受體中不能檢測(cè)到或只能部分檢測(cè)到供體的MSCs［8］o②分化

5、潛能喪失。MSCs體外培養(yǎng)后，有的失去分化成脂肪細(xì)胞的能力，有的失去分化成軟骨細(xì)胞和成骨細(xì)胞的能力［9,10］。③細(xì)胞形態(tài)異質(zhì)性喪失。原代MSCs具有細(xì)胞形態(tài)的異質(zhì)性，但經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的體外培養(yǎng)(傳代3次)，形態(tài)的異質(zhì)性逐漸喪失，細(xì)胞形態(tài)主要為巨大扁平細(xì)胞［11］。④細(xì)胞融合入或核融合。當(dāng)人MSCs與熱休克損傷的上皮細(xì)胞共同培養(yǎng)時(shí)，部分細(xì)胞直接轉(zhuǎn)化成上皮細(xì)胞而與其他細(xì)胞或上皮細(xì)胞融合變成雙核細(xì)胞且表達(dá)上皮細(xì)胞表面抗原［12］o細(xì)胞融合入或核融合的機(jī)制和生物學(xué)意義目前尚未明確。4細(xì)胞的采集和培養(yǎng)MSCs的取材一般采用骨髓穿刺法，操作方便，創(chuàng)傷小，

6、可反復(fù)取材而不影響細(xì)胞活力及機(jī)體功能。分離骨髓基質(zhì)細(xì)胞的方法主要有三種：貼壁篩選法、密度梯度離心法和流式細(xì)胞分選術(shù)(flowcytometer,FCM)0貼壁篩選法經(jīng)濟(jì)方便但純化程度有限，有待進(jìn)一步改進(jìn)。密度梯度離心法得到的細(xì)胞純度可達(dá)95%［13］。流式細(xì)胞分選術(shù)可根據(jù)MSCs與造血細(xì)胞的表面標(biāo)記的不同，用帶有熒光標(biāo)記的抗體從混合細(xì)胞群中獲取高純度的MSCs。BioWhittakerInc.用表面分子CD105、CD166、CD29、CD44陽(yáng)性和CD14、CD34、CD45陰性篩選法得到幾乎完全純化的MSCs[14]o靜態(tài)單層培養(yǎng)法是目前

7、較為經(jīng)典的細(xì)胞培養(yǎng)方法。這種方法簡(jiǎn)便易操作，成本低廉；缺點(diǎn)是培養(yǎng)細(xì)胞數(shù)量受培養(yǎng)器皿底面積限制，且不符合體內(nèi)的生理環(huán)境。隨著骨組織工程的研究，構(gòu)建功能性組織工程骨已成為理想目標(biāo)，進(jìn)而對(duì)種子細(xì)胞的培養(yǎng)提出了更高的要求。生物反應(yīng)器的使用使得MSCs的體外動(dòng)態(tài)培養(yǎng)環(huán)境更接近于體內(nèi)，從而使種子細(xì)胞功能形狀等各方面更加完善。有研究表明，運(yùn)用灌流式生物反應(yīng)器不但可以進(jìn)行多組織培養(yǎng)，而且還可以獲得4.22X107/ml的細(xì)胞密度，長(zhǎng)時(shí)間培養(yǎng)仍能保持細(xì)胞的多分化特性[15]oMSCs體外培養(yǎng)需要種子數(shù)量較大，使用常規(guī)的培養(yǎng)方法往往需要長(zhǎng)時(shí)間培養(yǎng)、多次傳代才能完

8、成。微載體培養(yǎng)法[16]在這一方面具有顯著的優(yōu)點(diǎn)：①兼有單層培養(yǎng)和懸浮培養(yǎng)的優(yōu)點(diǎn)，且是均相培養(yǎng)；②細(xì)胞所處的培養(yǎng)環(huán)境均一；③培養(yǎng)條件（溫度、pH值、C02等）容易調(diào)