間充質(zhì)基質(zhì)/干細(xì)胞（MSC）由于其顯著的治療潛力而在再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域引起了極大的關(guān)注。間充質(zhì)干細(xì)胞在維持組織穩(wěn)態(tài)中發(fā)揮著關(guān)鍵作用，并在各種器官的組織修復(fù)和恢復(fù)中具有多種功能。這些細(xì)胞的特點(diǎn)是易于獲取、很少有倫理問題以及對(duì)體外培養(yǎng)的適應(yīng)性，使它們成為多種臨床條件下細(xì)胞治療的寶貴資源。

多年來，研究表明間充質(zhì)干細(xì)胞的真正治療能力不在于細(xì)胞植入和替代，而在于它們產(chǎn)生關(guān)鍵旁分泌因子的能力，包括細(xì)胞因子、生長因子和外泌體 (EXO)，這些因子調(diào)節(jié)組織微環(huán)境和促進(jìn)修復(fù)和再生過程。因此，MSC衍生產(chǎn)品，例如condi目前正在廣泛評(píng)估其潛在的醫(yī)療應(yīng)用，與長期使用整個(gè)MSC相比具有優(yōu)勢(shì)。然而，由于不同細(xì)胞來源的選擇和非標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)方法造成的內(nèi)在差異，基于MSC的治療效果在臨床試驗(yàn)中存在差異。為了解決這些問題并增強(qiáng)MSC的治療潛力，研究人員探索了許多啟動(dòng)策略，包括暴露于炎癥分子、缺氧條件和三維培養(yǎng)技術(shù)。這些方法優(yōu)化了間充質(zhì)干細(xì)胞功能因子的分泌，使其具有針對(duì)特定醫(yī)療條件的增強(qiáng)的免疫調(diào)節(jié)、血管生成和再生特性。

事實(shí)上，各種啟動(dòng)策略在治療多種疾病方面顯示出前景，從免疫相關(guān)疾病到急性損傷和癌癥。目前，為了充分發(fā)揮間充質(zhì)干細(xì)胞療法的治療潛力，最重要的挑戰(zhàn)是優(yōu)化間充質(zhì)干細(xì)胞的調(diào)節(jié)以獲得針對(duì)特定臨床疾病的適應(yīng)性細(xì)胞療法。換句話說，為了釋放間充質(zhì)干細(xì)胞在再生醫(yī)學(xué)中的全部潛力，確定最合適的組織來源并開發(fā)針對(duì)所治療疾病類型的體外操作方案至關(guān)重要。

間充質(zhì)干細(xì)胞目前無法應(yīng)用到臨床的原因是什么？增強(qiáng)干細(xì)胞治療的策略有哪些？

增強(qiáng)間充質(zhì)干細(xì)胞治療效果的啟動(dòng)策略

在過去的十年中，啟動(dòng)或預(yù)處理MSC的概念作為一種通過調(diào)節(jié)旁分泌因子的分泌并根據(jù)特定醫(yī)療條件調(diào)整其作用來增強(qiáng)MSC治療潛力的方法已獲得可信度。與免疫細(xì)胞類似，間充質(zhì)干細(xì)胞已被證明可以在過渡到新環(huán)境后記住刺激。在這方面，間充質(zhì)干細(xì)胞可以啟動(dòng)產(chǎn)生短期記憶效應(yīng)，并且模仿微環(huán)境刺激，這種策略可以在體外使用，以避免在針對(duì)特定治療活性時(shí)需要體內(nèi)激活間充質(zhì)干細(xì)胞。這種方法已在免疫調(diào)節(jié)、組織再生，甚至癌癥相互作用的背景下得到了廣泛的探索，每種啟動(dòng)策略都提供了一套獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和應(yīng)用。 

主要的啟動(dòng)策略之一是將間充質(zhì)干細(xì)胞暴露于炎癥分子。大量研究表明，間充質(zhì)干細(xì)胞的免疫抑制特性不是固有的，而是需要炎癥因子的啟動(dòng)。事實(shí)上，根據(jù)具體的炎癥狀況，MSC表型可以分為以促炎特性為特征的1型MSC，或具有免疫抑制能力的2型MSC。已實(shí)施多種策略來調(diào)節(jié)和增強(qiáng)MSC中免疫調(diào)節(jié)分子的分泌。用炎性細(xì)胞因子（包括干擾素-γ、白細(xì)胞介素 (IL)-1α/β、IL-6、腫瘤壞死因子 (TNF)-α 和 IL-17）治療MSC可以顯著增強(qiáng)其免疫調(diào)節(jié)特性。

這種啟動(dòng)方法可增加關(guān)鍵功能因子的產(chǎn)生和分泌，例如肝細(xì)胞生長因子 (HGF)、轉(zhuǎn)化生長因子 (TGF)-β、IL-6、前列腺素E2 (PGE2)、白血病抑制因子 (LIF)、粒細(xì)胞集落 -刺激因子、IL-10、巨噬細(xì)胞炎癥蛋白（MIP）-1α、吲哚胺2,3-雙加氧酶（IDO）、細(xì)胞間粘附分子、程序性死亡配體（PDL）1-2、單核細(xì)胞趨化蛋白（MCP）-1、單核因子由干擾素-γ、干擾素-γ誘導(dǎo)蛋白10和MIP-1β誘導(dǎo)。這些因素反過來又賦予MSC增強(qiáng)的旁分泌免疫調(diào)節(jié)特性，使其成為T細(xì)胞增殖的有效抑制劑和抗炎M2巨噬細(xì)胞極化的激活劑。此外，炎癥細(xì)胞因子治療被證明可以改善間充質(zhì)干細(xì)胞來源的細(xì)胞外囊泡（EV）的免疫調(diào)節(jié)能力，進(jìn)一步凸顯了這種啟動(dòng)策略在免疫調(diào)節(jié)背景下的多功能性。 

缺氧啟動(dòng)是增強(qiáng)MSC功能的另一種關(guān)鍵方法。MSC的低氧預(yù)處理被證明可以刺激必需生長因子的分泌，例如血管內(nèi)皮生長因子（VEGF）和HGF，這對(duì)于血管生成和組織再生至關(guān)重要。在缺氧條件下，MSCs激活信號(hào)通路，包括HIF-1α-GRP78-Akt軸，導(dǎo)致促血管生成因子的過量產(chǎn)生。這種方法在各種急性損傷中產(chǎn)生顯著的益處，包括缺血再灌注損傷（IRI）、腎損傷和心肌梗死。此外，低氧預(yù)處理可有效促進(jìn)肝組織再生，增加HGF、VEGF等因子的表達(dá)。這在肝損傷和纖維化的情況下特別有利。缺氧的MSC還表現(xiàn)出分泌能夠刺激組織重塑的功能性EV的能力，有助于腦組織的組織修復(fù)。此外，缺氧的MSC衍生的EV在體外和體內(nèi)均表現(xiàn)出增強(qiáng)的活性，特別是在促進(jìn)人腦微血管內(nèi)皮細(xì)胞的血管生成方面。

有趣的是，這種效應(yīng)似乎是由microRNA (miRNA)-612介導(dǎo)的。因此，缺氧啟動(dòng)的MSC產(chǎn)生的幾種功能因子被發(fā)現(xiàn)在刺激血管生成和再生活動(dòng)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，使這種啟動(dòng)策略成為增強(qiáng)MSC對(duì)急性損傷后組織恢復(fù)的治療效果的寶貴工具。 

通過3D培養(yǎng)技術(shù)啟動(dòng)提供了增強(qiáng)MSC治療特性的替代方法。該策略涉及MSC球體的生成，其緊密模仿體內(nèi)MSC生態(tài)位并增強(qiáng)MSC的功能表型特征。這些球體表現(xiàn)出優(yōu)異的營養(yǎng)和免疫調(diào)節(jié)功能，由具有抗炎、血管生成、抗纖維化、抗凋亡和促有絲分裂特性的功能因子的旁分泌分泌驅(qū)動(dòng)。

比較研究表明，MSC的3D培養(yǎng)可以改變其轉(zhuǎn)錄組圖譜，導(dǎo)致調(diào)節(jié)增殖、分化、免疫調(diào)節(jié)和血管生成過程的基因過度表達(dá)。這些球體被發(fā)現(xiàn)分泌大量的再生和免疫調(diào)節(jié)因子，包括基質(zhì)細(xì)胞衍生因子-1α、生長調(diào)節(jié)癌基因α、MCP-1/3、IL-4、IL-10、EGF、LIF、胎盤生長因子-1、VEGF-A/D、HGF、胰島素樣生長因子1、TNFAIP6、斯鈣素1、PDGFB、TGF-β、PGE2和IDO。這些因子參與促進(jìn)組織修復(fù)和再生，使得3D培養(yǎng)的MSC在再生醫(yī)學(xué)的各種應(yīng)用中具有價(jià)值。

改善間充質(zhì)干細(xì)胞臨床應(yīng)用的啟動(dòng)策略

這些啟動(dòng)策略的應(yīng)用不僅限于基礎(chǔ)研究。他們發(fā)現(xiàn)在治療各種臨床病癥方面具有實(shí)際用途（表1）。例如，在慢性免疫相關(guān)疾病的背景下，用促炎細(xì)胞因子引發(fā)的間充質(zhì)干細(xì)胞表現(xiàn)出增強(qiáng)的免疫調(diào)節(jié)特性，使其在結(jié)腸炎、自身免疫性腦脊髓炎和移植物抗宿主?。℅VHD）等疾病中更有效。

值得注意的是，用IL-1β啟動(dòng)MSC有望減輕膿毒癥的副作用，主要是通過誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞極化為抗炎M2表型。同樣，使用 TNF-α引發(fā)的MSC可以減輕GVHD和腹膜炎的癥狀，并顯示促炎細(xì)胞因子減少和抗炎因子增加。此外，在3D培養(yǎng)條件下引發(fā)的MSC在治療以未解決的炎癥為特征的疾病方面的功效是顯而易見的，因?yàn)檫@些球體過度表達(dá)TSG-6并在減少炎癥方面表現(xiàn)出更顯著的影響。

表1：間充質(zhì)基質(zhì)/干細(xì)胞的主要啟動(dòng)策略及其在各種疾病模型中的應(yīng)用。

表1：MSC：間充質(zhì)基質(zhì)/干細(xì)胞；BM-MSC：骨髓來源的間充質(zhì)基質(zhì)/干細(xì)胞；UC-MSC：臍帶來源的間充質(zhì)基質(zhì)/干細(xì)胞；AdMSC：脂肪來源的間充質(zhì)基質(zhì)/干細(xì)胞；CB-MSC：臍帶血來源的間充質(zhì)基質(zhì)/干細(xì)胞；DP-MSC：牙髓來源的間充質(zhì)基質(zhì)/干細(xì)胞；PMSCs：胎盤來源的間充質(zhì)干細(xì)胞；AF-MSC：羊水來源的間充質(zhì)基質(zhì)/干細(xì)胞；SMSC：滑膜來源的間充質(zhì)基質(zhì)/干細(xì)胞；GVHD：移植物抗宿主?。籌RI：缺血再灌注損傷；IFN：干擾素；TNF：腫瘤壞死因子；IL：白細(xì)胞介素；3D：三維。

間充質(zhì)干細(xì)胞的治療潛力還延伸到急性損傷的治療，其中啟動(dòng)策略可以在增強(qiáng)其再生能力方面發(fā)揮關(guān)鍵作用。例如，在急性心肌損傷的情況下，低氧預(yù)處理可顯著改善血流恢復(fù)，影響心臟重塑，并增強(qiáng)缺血組織的再生。這些效應(yīng)歸因于缺氧引發(fā)的MSC增加了促生存和促血管生成因子的產(chǎn)生，包括HIF-1α、ANGPT1、VEGF、Flk-1、Bcl-2和 Bcl-xL。缺氧MSC與受損組織的整合增強(qiáng)，具有改善的存活、增殖和再生效果。與此同時(shí)，3D培養(yǎng)的MSC在骨和軟骨修復(fù)方面顯示出潛力，突出了它們?cè)诟鞣N情況下刺激組織再生的能力。

近年來，間充質(zhì)干細(xì)胞與癌癥之間的相互作用也引起了人們的廣泛關(guān)注。事實(shí)上，間充質(zhì)干細(xì)胞在腫瘤微環(huán)境中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，因?yàn)樗鼈兡軌蛘{(diào)節(jié)免疫細(xì)胞和腫瘤細(xì)胞的功能/生存，最終達(dá)到促進(jìn)或抑制癌癥的效果。

總之，啟動(dòng)策略代表了一種管理MSC治療潛力、根據(jù)不同臨床條件調(diào)整其分泌因子和相互作用的通用方法。這些策略在再生醫(yī)學(xué)、免疫相關(guān)疾病以及MSC與癌癥之間復(fù)雜的相互作用方面顯示出巨大的前景（圖1）。

通過暴露于炎癥分子、缺氧環(huán)境、3D培養(yǎng)條件或其他新的啟動(dòng)策略，間充質(zhì)干細(xì)胞可以轉(zhuǎn)化為高度專業(yè)化的治療工具，擴(kuò)展其在各種臨床環(huán)境中應(yīng)用的可能性，并擴(kuò)大我們對(duì)間充質(zhì)干細(xì)胞在治療中動(dòng)態(tài)作用的理解。健康和疾病。該領(lǐng)域正在進(jìn)行的研究有望在優(yōu)化基于間充質(zhì)干細(xì)胞的療法方面取得進(jìn)一步進(jìn)展，為患有多種疾病的患者帶來新的希望。

間充質(zhì)基質(zhì)/干細(xì)胞可以通過各種刺激被激活，以增加功能因子的產(chǎn)生。根據(jù)所采用的啟動(dòng)類型，可以實(shí)現(xiàn)不同的效果，例如免疫抑制、誘導(dǎo)血管生成和細(xì)胞增殖，這些效果可用于損傷后的組織修復(fù)/再生。相反，當(dāng)不同的啟動(dòng)策略（例如免疫刺激、抑制增殖和誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡）誘導(dǎo)不同的效應(yīng)時(shí)，可以利用這些效應(yīng)進(jìn)行抗癌治療。

討論

盡管間充質(zhì)干細(xì)胞的研究及其臨床應(yīng)用正在蓬勃發(fā)展，但了解間充質(zhì)干細(xì)胞的多種特性以及如何對(duì)其進(jìn)行最佳調(diào)節(jié)以達(dá)到所需的治療效果變得越來越重要。不幸的是，間充質(zhì)干細(xì)胞療法的使用由于來源和受試者間的變異性而受到內(nèi)在的生物變異性的影響。

另一方面，這些療法可能被證明在治療某些涉及多個(gè)分子靶點(diǎn)的所謂多因素病理學(xué)方面具有決定性作用，例如炎癥相關(guān)疾病，包括阿爾茨海默病和帕金森病、癌癥、IRI等。由于間充質(zhì)干細(xì)胞能夠產(chǎn)生能夠同時(shí)作用于多個(gè)靶點(diǎn)的多種功能因子，基于間充質(zhì)干細(xì)胞的細(xì)胞療法可能會(huì)成功治療目前缺乏有效治療方法的一些急慢性疾病（圖2）。

A：間充質(zhì)基質(zhì)/干細(xì)胞 (MSC) 可以從許多組織中分離出來，但主要從骨髓、牙髓、脂肪和胎盤組織中獲取。不同的組織來源會(huì)影響MSC的表型和特性。需要建立間充質(zhì)干細(xì)胞的最佳來源，以在無侵入性的情況下獲得有效的治療用途細(xì)胞；

B：使用前對(duì)MSC進(jìn)行操作可以影響MSC的臨床效力并指導(dǎo)其針對(duì)特定病理狀況的使用；

C：上述策略對(duì)于優(yōu)化基于MSC的療法可能非常有用，以治療目前缺乏有效治療的幾種多靶點(diǎn)疾病。

結(jié)論

誠然，各種來源的間充質(zhì)干細(xì)胞都具有獨(dú)特的治療特性，但令人難以置信的是，它們可以從任何組織中提取并用于治療各種類型的疾病。建立基于間充質(zhì)干細(xì)胞的有效細(xì)胞療法的唯一方法是首先以治療效果而言最合適的來源，并采用分離所需的侵入性最小的策略。

隨后，應(yīng)研究適當(dāng)?shù)捏w外操作策略，以促進(jìn)其擴(kuò)增并觸發(fā)特定的治療功能，以便建立針對(duì)待治療疾病類型的MSC操作方案。我們未來的目標(biāo)應(yīng)該是釋放間充質(zhì)干細(xì)胞的全部潛力，促進(jìn)對(duì)其卓越治療能力的更深入認(rèn)識(shí)，并積極為再生醫(yī)學(xué)的持續(xù)進(jìn)步做出貢獻(xiàn)。

參考資料：Miceli V. 使用啟動(dòng)策略推進(jìn)間充質(zhì)基質(zhì)/干細(xì)胞療法的臨床應(yīng)用。 世界干細(xì)胞雜志 2024；16(1): 7-18 [DOI: 10.4252/wjsc.v16.i1.7 ]

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