人类间充质干细胞（HMSC）
间充质干细胞（MSCs）是一种基质细胞，具有自我更新和分化成各种细胞类型的卓越能力。这使它们成为再生医学、药物测试和疾病研究的重要工具。它们通常从脐带、骨髓和脂肪组织等不同组织中获取。不过，人们也发现了月经血和子宫内膜等新来源。这些来源因其易得性和潜在的临床应用而备受青睐[1]。。本文将阐明间充质干细胞的一般特征、类型和在研究中的潜在应用。主要讨论
1.间充质干细胞的一般属性
本节将讨论间充质干细胞的一般特性，包括
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多能性
间充质干细胞是多能干细胞。它们能够分化成多种细胞类型，是再生医学的重要研究工具。
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自我更新
与其他干细胞一样，间充质干细胞也具有自我更新能力，因此能在较长时间内保持稳定的干细胞来源。
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免疫调节潜力
间充质干细胞具有免疫调节作用，因此可用于治疗各种自身免疫性疾病。
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免疫原性
一般来说，间充质干细胞的免疫原性较低，可降低移植中的免疫排斥风险。不过，不同类型的间充质干细胞可能具有不同的免疫原性。
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可用性和可获取性
间充质干细胞可从各种组织中分离出来，包括骨髓、脂肪组织和脐带组织，因此很容易用于研究和治疗。
2.间充质干细胞培养信息
要有效管理和处理间充质干细胞培养物，必须全面了解以下间充质干细胞培养信息。这些知识不仅能减轻你的工作，还能加快你的研究进度。
间充质干细胞培养要点
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倍增时间： |
不同类型间充质干细胞的群体倍增时间各不相同。加倍时间从 15.8 到 41.9 小时不等 [2]。 |
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粘附或悬浮： |
间充质干细胞具有粘附性。 |
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播种密度： |
建议间充质干细胞的细胞播种密度保持在 1 至 3 x104 个细胞/平方厘米之间。播种时，用 1 x PBS（磷酸盐缓冲盐水）冲洗细胞，并在环境温度下用 accutase（传代溶液）孵育约 10 分钟。细胞分离后，加入培养基并离心。然后，仔细重悬细胞团，并将细胞分装到装有新鲜培养基的新培养瓶中。 |
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生长培养基： |
阿尔法 MEM 培养基含有 0.1 纳克/毫升碱性成纤维细胞生长因子（bFGF）、2.0 毫摩尔稳定谷氨酰胺、核糖核苷、脱氧核糖核苷、1.0 毫摩尔丙酮酸钠和 2.2 克/升 NaHCO3，用于培养间充质干细胞。培养基应每 2 至 3 天更换一次。 |
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生长条件： |
间充质干细胞培养液保存在 37ºC 温度和 5% CO2 的加湿培养箱中。 |
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储存： |
间充质干细胞可长期保存在液氮气相或低于 -150 °C 的环境中。 |
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冷冻过程和培养基： |
CM-1或CM-ACF冷冻培养基用于储存间充质干细胞。一般采用缓慢的冷冻过程，每分钟只允许温度下降 1°C。这样可以保护细胞的活力。 |
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解冻过程： |
将冷冻的间充质干细胞稍微浸入预设温度为 37°C 的水浴中约 60 秒。然后加入新鲜培养基，重悬细胞并离心。这一步骤可去除细胞中的冷冻培养基成分。然后将获得的细胞颗粒添加到生长培养基中，并将细胞分装到新的烧瓶中进行培养。 |
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生物安全等级： |
处理和维护间充质干细胞培养物需要生物安全一级实验室。 |
3.不同类型的间充质干细胞及其突出特点
间充质干细胞有多种来源类型。本文将讨论三种主要的间充质干细胞类型。
3.1 脂肪来源间充质干细胞
- 脂肪来源间充质干细胞（AD-MSCs）是从脂肪或脂肪组织中提取的一种间充质干细胞。
- 它们大量存在于脂肪组织中，提取过程相对简单，只需通过一种名为吸脂的微创手术即可。
- 异体移植时，它们不太可能引起免疫反应。
- 与其他间充质干细胞类型相比，这些细胞具有强大的成脂潜能，即具有向脂肪细胞（脂肪细胞）分化的高度倾向。
3.3 脐带间充质干细胞
- 脐带间充质干细胞（UC-MSCs）取自脐带组织。
- 脐带组织可在分娩后随时提取干细胞。
- 与骨髓造血干细胞一样，脐带干细胞在移植时也需要受体与供体的 HLA 相匹配，以避免免疫反应。
- 脐带干细胞具有较高的神经分化倾向，因此是神经学研究的重要工具。
4.间充质干细胞的研究应用
间充质干细胞因其巨大的治疗潜力而被广泛应用于生物医学研究。本节将介绍几种不同类型间充质干细胞的应用前景。
- 再生医学研究： 间充质干细胞是多能细胞，具有分化为软骨、骨、肌肉和脂肪细胞等各种细胞类型的潜力。因此，间充质干细胞可作为再生药物用于修复和替代受伤或受损的组织。间充质干细胞的再生应用主要体现在皮肤、骨骼和肌肉骨骼损伤方面。例如，海伦娜-德比亚兹-佐默（Helena Debiazi Zomer）及其同事在2020年进行的一项研究发现，源自脂肪组织的间充质干细胞（AD-MSCs）能够加速小鼠模型的皮肤伤口愈合。与对照组相比，它们能刺激血管生成和细胞外基质重塑，促进形成质量更好的类似正常健康皮肤的疤痕[3]。研究还观察到脐带间充质干细胞的骨缺损修复特性。它们通过促进血管生成、破骨细胞生成、宿主间充质干细胞的动员或分化为类成骨细胞来发挥修复作用[4]。
- 免疫系统疾病/紊乱： 间充质干细胞具有免疫调节作用。它们倾向于调节免疫反应和减少炎症。因此，它们被用于治疗自身免疫性疾病，如类风湿性关节炎、多发性硬化症、炎症性肠病等。一项研究探讨了骨髓间充质干细胞对类风湿性关节炎患者外周血T细胞的免疫调节作用。骨髓间充质干细胞对 T 细胞有抑制作用，并能抑制类风湿性关节炎生理病理过程中的细胞因子[5]。
- 神经和心血管研究： 间充质干细胞在神经和心血管研究应用方面具有巨大潜力。间充质干细胞可用于治疗多种神经退行性疾病，包括帕金森病和阿尔茨海默病。此外，间叶干细胞还可用于心血管疾病的治疗，因为它们能修复心脏事件后受损或受伤的心脏组织。此外，间充质干细胞还能促进血管生成，因此在心血管研究中很有价值。一项研究探讨了脂肪间充质干细胞和骨髓间充质干细胞在急性心肌梗塞（MI）模型中的治疗潜力。研究发现，这两种来源对心脏组织再生和减少纤维化同样有益[6]。有趣的是，2022年进行的研究发现，人脐带间充质干细胞（UC-MSCs）通过调节肠道微生物，在帕金森病小鼠模型中发挥神经保护作用。小鼠模型经 UC-MSCs 鼻内移植后运动功能得到改善[7]。
参考文献
- Ding, D.C., W.C. Shyu, and S.Z. Lin,间充质干细胞。细胞移植》，2011 年。20(1): p. 5-14.
- Zhan, X.-S., et al.,A comparative study of biological characteristics and transcriptome profiles of mesenchymal stem cells from different canine tissues.国际分子科学杂志，2019。20(6): p. 1485.
- Zomer, H.D., et al.,Mesenchymal stromal cells from dermal and adipose tissues induce macrophage polarization to a pro-repair phenotype and improve skin wound healing.细胞疗法》，2020 年。22(5): p. 247-260.
- Kosinski, M., et al.,Bone defect repair using a bone substitute supported by mesenchymal stem cells derived from the umbilical cord.国际干细胞》，2020 年。 2020.
- Pedrosa, M. 等人，人骨髓间充质基质/干细胞对类风湿性关节炎患者外周血 T 细胞的免疫调节作用。组织工程与再生医学杂志》，2020 年。14(1): p. 16-28.
- Omar，A.M.，et al.，Comparative Study of the Therapeutential of Mesenchymal Stem Cells Derived from Adipose Tissue and Bone Marrow on Acute Myocardial Infarction Model.Oman Med J, 2019.34(6): p. 534-543.
- Sun, Z., et al.，人脐带间充质干细胞通过调节肠道微生物改善帕金森病小鼠模型的运动功能。细胞与发育生物学前沿》，2022 年。9: p. 808905.