骨髓、脐带、脂肪这3种不同来源的干细胞之间有什么区别呢?
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间充质干细胞(mesenchymal stem cells, MSCs)是一种具有自我更新能力和多向分化潜能的成体干细胞,它来源广泛、取材方便,同时具有造血支持及免疫调节功能,这使其成为有前途的临床使用种子细胞。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。
在人体内,MSC分布广泛,目前主要的来源包括骨髓、脐带、脂肪。虽然这些来源的MSC都符合国际细胞治疗协会在2006年制定的最低标准,那么,究竟哪种来源的MSC更好呢?
研究表明,这三种来源的MSC在功能特性上存在一定差异,主要表现在它们的来源、含量及增殖能力、免疫调节能力和分泌的细胞因子谱上各有特点。
一、来源及分离方法
骨髓:骨髓是MSC最常见的来源之一,主要包括髂嵴、胸骨等部位的骨髓组织。分离方法包括密度梯度离心法、贴壁筛选法等。
脐带:脐带是新生儿出生时的附属组织,其中含有大量的MSC。分离方法包括胶原酶消化法、贴壁筛选法等。
脂肪:脂肪组织也是MSC的重要来源之一,其含有大量的脂肪细胞和间充质干细胞。分离方法包括吸脂术、组织块法等。
二、含量及增殖能力
骨髓:研究最广泛的MSC组织来源是骨髓。然而,骨髓MSC的增殖能力相较于其他组织来源并不占优势。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: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。有研究显示,脐带MSC的培养能有效扩增到40代,依然具有多向分化潜能。然而,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。
脂肪: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。
三、免疫调节能力
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。
脂肪:脂肪来源的MSC的免疫调节能力明显优于骨髓MSC,对树突状细胞具有更强大的调节能力。
四、分泌细胞因子谱
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。
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。
综上所述,骨髓、脐带、脂肪和羊膜来源的MSC在含量、增殖能力、免疫调节能力和分泌细胞因子谱等方面具有一定的差异。这些差异为MSC在临床上的应用提供了参考依据,有助于更好地选择适合的MSC来源用于治疗不同的疾病。
需要注意的是,不同的实验室、不同的分离方法及不同的培养体系对MSC的实验研究结果产生影响,因此在实际应用中需要谨慎对待这些差异。同时,即使是相同来源的MSC,不同个体之间也可能会出现功能上的异质性。因此,在应用MSC进行细胞治疗时需要选择合适的组织来源和培养体系(培养基很重要),并注意供者年龄对细胞质量的影响。
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