不同来源的间充质干细胞,为什么建议首选脐带?

白亦谈养护 2024-04-04 06:58:24

间充质干细胞,简称MSC,因其独特的组织修复能力而受到日益重视。值得一提的,MSC并不依赖于分化为特定的组织细胞来实现修复功能,而是通过分泌细胞因子发挥修复作用,这些细胞因子可以有效地减少炎症、降低组织细胞的凋亡,消除纤维化,并促进人体内源性组织器官的祖细胞的增殖。

间充质干细胞最先在骨髓中被发现,并广泛分布在人体里,比如骨髓、脐带、脂肪、脐带血、羊膜、(胎盘)绒毛膜、牙髓、胸腺、滑膜、胎儿血和肝脏等。目前认为MSC在体内存在于大血管周围。

虽然不同组织来源的间充质干细胞均能符合2006年国际细胞治疗协会(ISCT)制定的最低标准(定义),依然有不少研究的结果提示不同组织来源的MSC具有某些差异性,那么,究竟哪种来源的MSC更好呢?今天我们重点阐述不同来源MSC在含量与增殖能力、免疫调节能力和分泌细胞因子谱这几方面的差异。

1

不同组织的MSC含量及增殖能力有差异

骨髓:根据成纤维细胞克隆形成单位(CFU-F)实验,骨髓MSC的含量大概占单个核细胞(MNC)的0.001%-0.01%,同时骨髓也是目前研究最广泛的MSC组织来源。然而,骨髓MSC的增殖能力相较于其他组织来源并不占优势。

细胞核型分析显示,骨髓MSC在培养至18代时出现染色体异常和端粒酶缩短的现象。此外,随着年龄的增长,骨髓MSC的数量和增殖能力出现明显的下降。性别也会影响骨髓MSC的大小和增殖能力,女性骨髓MSC的细胞直径和倍增时间均优于男性骨髓MSC。

脐带:有研究显示,从羊膜和脐带分离到的单个核细胞中,MSC的含量高达80%-100%。脐带来源的MSC具有较短的倍增时间和较强的克隆形成能力,显示出其增殖优势。甚至有实验室能到将脐带MSC的培养有效扩增到40代,依然具有多向分化潜能。而且细胞核型分析显示,脐带MSC在培养至30代才出现染色体异常。

当然,即使是脐带来源,脐带的不同部位(脐带膜、脐带膜下层、脐带血管周、华通氏胶)的MSC也存在一定程度的差异性;华通氏胶(Wharton's Jelly)的MSC含量最多,增殖能力最强。

脐带血:有研究显示,从脐带血中分离的单个核细胞中只有8%是MSC,而脐带血中的MSC数量极少,导致了从脐带血中分离并能培养成功的概率只有5.7%-10% ,比如一研究小组分离118份脐带血的单个核细胞(MNC),只有11份能培养出MSC;甚至有研究提示这些极少的数量经常是检测不到的,无法进行体外扩增。

脂肪:目前不清楚MSC在单细胞脂肪消化液中的比例是多少,但是有相关研究提示其含量不超过50%,而且这50%中还包含内皮细胞、脂肪基质细胞。脂肪来源的MSC与骨髓MSC分离后的P1代细胞长满均需要15-22天左右的时间,两者的倍增时间没有明显差异。

2

不同组织的MSC免疫调节功能有差异

骨髓:骨髓来源的MSC具有较高的免疫原性,其HLA-DR的表达较高,受到炎症环境的影响。在给予TNF-α和IFN-γ刺激时,骨髓MSC会上调HLA-DR的表达。然而,机体内IFN-γ的局部浓度可能影响其作用。

脐带:脐带来源的MSC具有较低的免疫原性和更强的免疫调节作用。其HLA-DR的低表达不受炎症环境的影响。

脐带和羊膜来源的间充质干细胞的免疫调节能力(抑制率分别为80.6%± 4.2%、85.6%±1.2%)明显优于骨髓来源(69.3%±4.7%)和脐带血(44.8%±4%)

脐带血:脐带血来源的间充质干细胞的免疫抑制能力最差。

脂肪:脂肪来源的MSC的免疫调节能力明显优于骨髓MSC,和骨髓MSC相比,对树突状细胞具有更强大的调节能力。

3

不同组织的MSC分泌细胞因子谱有差异

骨髓:骨髓MSC促进造血干细胞克隆形成的能力存在争议,有研究认为优于脐带血和脐带来源,也有研究认为不如脐带血和脐带来源。骨髓MSC分泌的VEGF量较高,在促进血管新生方面有一定优势。此外,骨髓MSC表达较高的NGF。

脐带:脐带MSC分泌的细胞因子(如G-CSF、GM-CSF、HGF、IL-6、IL-8、IL-11)远高于骨髓MSC,支持造血干细胞克隆形成的效果优于骨髓MSC。然而,也有研究显示其促进造血干细胞克隆形成的能力不如骨髓MSC。此外,脐带MSC高表达HGF而低表达VEGF。

脐带血:脐带血MSC分泌更多支持造血的细胞因子,因此支持造血干细胞克隆形成的效果优于骨髓来源的间充质干细胞。

脂肪:脂肪MSC表达BDNF的量高于骨髓MSC,但增殖能力和趋化能力存在差异。商品化的骨髓MSC和脂肪MSC有相似的增殖能力和趋化能力,但实验室培养的不同个体的脂肪MSC的增殖能力和趋化能力却出现明显的差异。

4

总结

①MSC在组织中的含量(细胞丰度):脐带的含量毫无疑问为最高,羊膜和脂肪次之;而脐带血中含量极少,导致检测不到之事常用发生;

②MSC增殖能力:由于MSC具有年龄特性,脐带和羊膜来源的MSC具有明显的优势,脂肪和骨髓次之,脐带血体外扩增能力较差;

③免疫调节能力:脐带、羊膜和脂肪来源的MSC优于骨髓MSC,而胎盘MSC的免疫调节能力最差,脐带血来源的MSC免疫抑制能力最差;

④分泌细胞因子谱:脐带MSC分泌细胞生长因子的总量明显高于骨髓MSC,但是不同来源的分泌细胞因子谱有明显的特点;

另外,根据上图中国家药监局药品审评中心查询的《国内干细胞药物临床试验默示许可清单》显示,截止11月14日,共有56款干细胞药品获得临床默示许可,其中54款为间充质干细胞,2款为造血干细胞,从组织来源看,围产组织来源42款(40款是脐带,1款胎盘,1款羊膜),骨髓来源4款,脂肪来源3款,牙髓1款。宫血1款,其他(未明确)3款。

综上所述,由于具有来源获取方便和高增殖能力等特性,能培养获得大量的MSC细胞数足够满足临床治疗需要,使得脐带来源的MSC最适合作为细胞治疗的组织来源。因此宝爸宝妈们可以根据自身家庭情况合理地把这些资源储存和利用起来,为家人的健康保驾护航。

参考资料:

[1]东海先生:《不同来源的间充质干细胞(MSC)的功能特性比较》

[2] Gopalarethinam J, Nair AP, Iyer M, Vellingiri B, Subramaniam MD. Advantages of mesenchymal stem cell over the other stem cells. Acta Histochem. 2023 May;125(4):152041. doi: 10.1016/j.acthis.2023.152041.Epub 2023 May 9. PMID: 37167794.

链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0065128123000478

[3] Uccelli A, Moretta L, Pistoia V. Mesenchymal stem cells in health and disease. Nat Rev Immunol. 2008 Sep;8(9):726-36. doi: 10.1038/nri2395IF: 100.3 Q1 . PMID: 19172693.

链接:https://www.nature.com/articles/nri2395

[4] Ma, S., Xie, N., Li, W. et al. Immunobiology of mesenchymal stem cells. Cell Death Differ 21, 216–225 (2014). https://doi.org/10.1038/cdd.2013.158

链接:https://www.nature.com/articles/cdd2013158#citeas

[5] Ding DC, Chang YH, Shyu WC, Lin SZ. Human umbilical cord mesenchymal stem cells: a new era for stem cell therapy. Cell Transplant. 2015;24(3):339-47. doi: 10.3727/096368915X686841. Epub 2015 Jan 23. PMID: 25622293.

链接:https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/25622293/

[6] Ganta C, Chiyo D, Ayuzawa R, Rachakatla R, Pyle M, Andrews G, Weiss M, Tamura M, Troyer D. Rat umbilical cord stem cells completely abolish rat mammary carcinomas with no evidence of metastasis or recurrence 100 days post-tumor cell inoculation. Cancer Res. 2009 Mar 1;69(5):1815-20. doi: 10.1158/0008-5472.CAN-08-2750IF: 11.2 Q1 . Epub 2009 Feb 24. PMID: 19244122.

链接:https://aacrjournals.org/cancerres/article/69/5/1815/552785/Rat-Umbilical-Cord-Stem-Cells-Completely-Abolish

[7] Macrin, D., Joseph, J.P., Pillai, A.A. et al. Eminent Sources of Adult Mesenchymal Stem Cells and Their Therapeutic Imminence. Stem Cell Rev and Rep 13, 741–756 (2017).

链接:https://link.springer.com/article/10.1007/s12015-017-9759-8#Sec3

0 阅读:0