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疾病与药物研究

间充质干细胞 - 最有希望进入临床应用阶段的种子细胞

2020年06月29日 浏览量: 评论(0) 来源:赛业生物 作者:小赛 责任编辑:yjcadmin
摘要:自21世纪以来,关于干细胞的基础研究和应用始终是国内外科研领域的一大热点。根据我国国家自然科学基金网站的数据,每年批准的干细胞相关的国自然课题数量从2009年开始直线上升,并在2016年达到顶峰(658个),最近几年则仍保持在平均每年500-600个的较高水平,可见干细胞研究的火热。

自21世纪以来,关于干细胞的基础研究和应用始终是国内外科研领域的一大热点。根据我国国家自然科学基金网站的数据,每年批准的干细胞相关的国自然课题数量从2009年开始直线上升,并在2016年达到顶峰(658个),最近几年则仍保持在平均每年500-600个的较高水平,可见干细胞研究的火热。

与普通成体细胞不同的是,干细胞具有自我更新和多向分化潜能的特性,这种特性让干细胞在某些领域的研究具有其他细胞所不具备的优势。此外,近年来以干细胞为实验对象的研究,极大地加深了生物学家对基因转录、翻译及表观遗传学调控等生命现象本质的认识,也推动了细胞克隆、转基因、基因编辑等现代生物技术的发展,同时,干细胞技术也为一些难治性疾病的临床治疗提供了新的思路。

 

认识间充质干细胞(MSC)

在众多干细胞中,MSC是研究和应用最广泛的一类,来源于胚胎发育早期的中胚层,属于多能干细胞。1968年德国科学家Frieden Stein在骨髓中首次发现了MSC的存在,并成功在体外进行培养;1999年Pittenger等首次在体外成功将MSC诱导分化为脂肪细胞、成骨细胞、软骨细胞,证实了MSC的多向分化潜能。2006年,国际细胞治疗协会(ISCT)规范了MSC的定义标准:①可贴壁生长;②细胞表面表达特定的特异性标记物;③具有向脂肪细胞、成骨细胞和软骨细胞分化的能力。

MSC在机体中含量虽然不多,例如骨髓中每1~10万个单个核细胞中仅有1个骨髓MSC,但这极小比例的MSC却在生命活动中发挥了重要的作用。且MSC分布广泛,截止到目前,科学家已在骨髓、脂肪、脐带、牙髓、皮肤等多种组织中均发现MSC的存在。

 

MSC的临床应用

MSC的临床应用十分广泛,主要集中在3个方面:①直接细胞移植治疗;②作为一种理想的靶细胞用于基因治疗;③作为生物组织工程的种子细胞。自2009年第一个适用于膝关节软骨缺损修复的干细胞药物上市以来,截止到目前全球获批准上市的干细胞药物已有14个,一半以上是MSC,主要集中在组织修复和自身免疫性疾病。而根据Clinical Trials(由美国FDA和NIH共同建立)的最新数据,全球目前有884项关于MSC的临床研究正在进行,其中处在Ⅲ期的临床试验共50项,其中已完成的有16项,主要疾病种类包括克罗恩病、移植物抗宿主病、心梗、类风湿性关节炎和软骨损伤等。

但目前MSC的临床应用仍存在较多挑战,虽然已经明确一些MSC的适应症并观察到不错的治疗效果,但MSC发挥作用的调控机制仍有许多环节不明确。另外在我国,还没有建立统一的MSC制备标准,临床转化过程中存在较大风险。

 

MSC的培养与鉴定

相比于胚胎干细胞或神经干细胞,MSC具有易获取、易体外培养、传代稳定性、低免疫原性等优势,在体外经过多次传代后仍具有多向分化和自我复制的潜能,且MSCs多来自于成年的组织,研究过程的道德和伦理学问题较小。

MSC的大小与形状具有异质性,即不同种属或不同组织的MSC具有不同的生长形态,例如三极形、长梭形、小圆形、短梭形和扁平形态。几乎所有的MSC都是贴壁生长,具有较强的贴壁能力,而MSC的原代分离也正是利用了MSC强贴壁的特性。例如,骨髓MSC的分离方法为:将从组织中分离出来的单个核细胞悬浮培养于含有FBS的培养基中,1~2天后去除非贴壁细胞,保留贴壁细胞再培养2-3周即可获得。此外也可采用免疫磁珠对MSC进行分选,但这种方法成本较高。

对于MSC的鉴定,常采用的方式包括形态学鉴定,表面标志物鉴定和多系分化潜能鉴定。MSC一般呈纤维细胞样生长,细胞在支持物表面呈梭形或不规则三角形生长,细胞中央有卵圆形核,胞质向外伸出2-3厘米长短不同的突起。MSC的细胞表面标志物则常采用流式细胞仪进行鉴定,不同组织来源的MSCs可共享相同的细胞表面标记,如CD29和CD44。但目前我们对MSC表面分子标志物的研究还不完善,已发现的表面标志物也存在特异性不强的问题,为了让我们更好地分离、培养和鉴定MSC,需进一步不断发现新的特异性标志物。

 

影响MSC细胞生长的主要因素

相比于细胞系,干细胞对其生长条件要求更为苛刻,稍不注意可能就导致细胞生长速度过慢。那么在培养MSC过程中应注意哪些影响因素呢?

1、血清。血清的质量对MSC的扩增起重要作用,优质的血清可保持MSC高增殖能力并维持分化潜能。

2、接种密度。传代的密度过低会减弱细胞的自分泌和旁分泌作用,密度过高则有可能出现接触抑制,从而导致生长缓慢。

3、细胞因子。在基础培养基中添加一些细胞因子有助于维持MSC的增殖和未分化状态。

4、细胞消化时间过长,胰蛋白酶作用时间太长导致细胞贴壁和生长状态较差。

 

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备注:种属包括人、小鼠、大鼠、狗、兔等。

 

关于OriCell®

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