導語:間充質(zhì)干細胞/基質(zhì)細胞(MSC)因其獨特的治療特性而成為再生醫(yī)學領域有前途的工具,因為它們可以分化成多種細胞類型并發(fā)揮旁分泌作用。為了提高間充質(zhì)干細胞的治療特性,人們探索了多種策略。
間充質(zhì)干細胞的治療特性有哪些
間充質(zhì)干細胞(MSCs)具有多種治療特性,使其在再生醫(yī)學和臨床應用中展現(xiàn)出巨大的潛力。以下是其主要特性:
- 自我更新和多向分化能力:間充質(zhì)干細胞具有自我復制和多向分化的能力,能夠在特定條件下分化為骨、軟骨、肌肉、脂肪等多種細胞類型。這種特性為組織修復和再生提供了基礎。
- 免疫調(diào)節(jié)功能:間充質(zhì)干細胞不表達主要組織相容性復合體(MHC)II類分子,因此具有低免疫原性,可以抑制T淋巴細胞、B淋巴細胞和自然殺傷細胞的增殖反應,從而減少免疫排斥反應。這一特性使得間充質(zhì)干細胞在異體甚至異種移植中具有優(yōu)勢。
- 旁分泌作用:間充質(zhì)干細胞能夠分泌多種細胞因子和生長因子,如血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)、成纖維細胞生長因子(FGF)等,這些因子參與免疫調(diào)控、抗炎治療和組織修復。
- 歸巢特性:間充質(zhì)干細胞具有向損傷組織靶向遷移的能力,這與其表達的趨化因子受體有關。這一特性有助于它們在體內(nèi)定位到受損區(qū)域并發(fā)揮治療作用。
- 抗炎和抗纖維化作用:間充質(zhì)干細胞通過分泌抗炎因子和抑制促炎因子的產(chǎn)生,能夠減輕炎癥反應和纖維化過程。
- 血管再生能力:間充質(zhì)干細胞能夠分化為內(nèi)皮細胞,促進血管生成,改善血液循環(huán),從而促進組織修復。
- 安全性:相比其他類型的干細胞,間充質(zhì)干細胞的安全性較高,未發(fā)現(xiàn)惡性腫瘤、免疫排斥反應等并發(fā)癥。此外,其低免疫原性和易于分離擴增的特點也降低了倫理風險。
- 廣泛的應用前景:間充質(zhì)干細胞已被應用于多種疾病的治療,包括血液系統(tǒng)疾病、心血管疾病、肝硬化、神經(jīng)系統(tǒng)疾病、自身免疫性疾病等。
- 工程化和基因編輯技術(shù)的應用:通過基因工程技術(shù)改造的間充質(zhì)干細胞在藥物遞送和基因治療方面展現(xiàn)出更大的潛力。
總之,間充質(zhì)干細胞憑借其獨特的生物學特性和廣泛的應用前景,在再生醫(yī)學和臨床治療中具有重要的價值。
在本次綜述中,將分析間充質(zhì)干細胞的治療特性,并對用于增強其治療能力的最重要方法進行更新和概述。
間充質(zhì)干細胞的治療特性有哪些?用什么方法可以增強特性?
2024年9月27日,圣地亞哥洛斯安第斯大學在國際期刊《Stem Cell Research and Therapy》上發(fā)布了一篇《如何增強間充質(zhì)干細胞的治療特性?深入了解增強方法》的研究結(jié)果。
用什么方法可以增強間充質(zhì)干細胞的治療特性?
1、改變培養(yǎng)條件
缺氧經(jīng)常被用來增強間充質(zhì)干細胞的治療特性,模仿其天然的低氧生態(tài)位 (5-10%),因為在較高氧水平 (20%) 下培養(yǎng)會改變它們的特性。
增效法 | 間充質(zhì)干細胞 | 結(jié)果 |
缺氧培養(yǎng) | 骨髓間充質(zhì)干細胞 | 缺血肢體模型中肢體再生增強 促進 ATP 產(chǎn)生 改善器官功能 減少炎癥介質(zhì) 生長因子表達增加 減少纖維化組織 改進遷移 提高生存率 提高組織保存率 增強軸突再生 |
降低培養(yǎng)溫度(35℃) | 脂肪間充質(zhì)干細胞 | 防止細胞凋亡 允許長期增殖 減少炎癥表型 |
2、使用商業(yè)藥品/藥物
商業(yè)藥品通過激活特定信號通路、調(diào)節(jié)生物分子表達以及結(jié)合其他治療手段,可以有效增強間充質(zhì)干細胞的治療特性,從而為臨床提供更有效的治療方案。
增效法 | 間充質(zhì)干細胞 | 結(jié)果 |
粉防己堿 | 骨髓間充質(zhì)干細胞 | PEG2 產(chǎn)量更高 對自然殺傷細胞有更高的免疫調(diào)節(jié)作用 誘導 Treg 分化 |
褪黑激素 | 骨髓間充質(zhì)干細胞 | 提高自我更新能力 提高分化能力 延緩衰老 通過傳代細胞提高再生能力 |
2,4-二硝基苯酚 | 骨髓間充質(zhì)干細胞 | 提高生存能力 增強歸航 增強生長因子的分泌 血管生成增加 提高再生能力 |
過氧化氫 | 骨髓間充質(zhì)干細胞 | 提高生存率 增強遷移 |
寡霉素 | 骨髓間充質(zhì)干細胞 臍帶間充質(zhì)干細胞 | 增強免疫抑制能力 |
丙戊酸 | 臍帶間充質(zhì)干細胞 | 減緩疾病進展 增強植入 增強再生效果 |
吡格列酮 | 脂肪間充質(zhì)干細胞 | 提高 MSC 的分化能力 改善受損組織細胞的增殖 修復受損組織,改善再生 |
3、使用生物分子
間充質(zhì)干細胞需要促炎刺激才能發(fā)揮其治療作用。在此基礎上,評估了用促炎分子預處理間充質(zhì)干細胞以增強其治療特性的潛力。
增效法 | 間充質(zhì)干細胞 | 結(jié)果 |
白介素-1α 白介素-1β | 骨髓間充質(zhì)干細胞 | 促進生存 促進移民 促進神經(jīng)保護因子的分泌 促進中風模型的功能恢復 減少中風模型的腦損傷 |
干擾素-γ | 骨髓間充質(zhì)干細胞 | 提高生存率 抑制T細胞增殖 整體增強免疫調(diào)節(jié)活性 增強遷移 傷害減少 |
全反式維甲酸 | 骨髓間充質(zhì)干細胞 | 增加PEG2 增強血管生成 增強傷口再生 上皮化程度較高 |
IL-17A | 骨髓間充質(zhì)干細胞 | 抑制T細胞增殖 誘導 Treg |
干擾素-γ 腫瘤壞死因子-α | 骨髓間充質(zhì)干細胞 臍帶間充質(zhì)干細胞 | 抑制T細胞增殖 抗炎細胞因子分泌增加 改善免疫抑制特性 |
脂多糖 | 脂肪間充質(zhì)干細胞 | 生長因子分泌增加 增強肝臟再生 |
成纖維細胞生長因子-2 | 牙髓間充質(zhì)干細胞 | 血管形成增加 生長因子分泌增加 |
4、使用生物材料
生物材料已成為增強 間充質(zhì)干細胞治療特性的一種新方法,因為它將細胞嵌入 3D 基質(zhì)中,該基質(zhì)能夠容納由交聯(lián)的天然或合成親水聚合物構(gòu)成的大量液體。這為 MSC 提供了具有所需特性的受控微環(huán)境。
增效法 | 間充質(zhì)干細胞 | 結(jié)果 |
水凝膠 | 臍帶間充質(zhì)干細胞 | 增強生存能力 增加軟骨形成 膠原蛋白 II 表達增加 |
骨髓間充質(zhì)干細胞 | 增強生存能力 提高 ECM 產(chǎn)量 增強差異化 增強新血管形成 減少炎癥 提高 ECM 產(chǎn)量 增強傷口再生 | |
微球培養(yǎng)物 | 骨髓間充質(zhì)干細胞 | 增強血管生成 抗炎介質(zhì)增加 |
脂肪間充質(zhì)干細胞 | 體外增強擴增 增強遷移 延緩衰老 增強傷口再生 | |
臍帶間充質(zhì)干細胞 | 抗炎介質(zhì)增加 增加促再生因子 |
結(jié)論
本綜述中討論的策略為通過關注細胞培養(yǎng)條件、商業(yè)藥物、生物分子和生物材料,研究發(fā)現(xiàn)這些方法可以增強間充質(zhì)干細胞的治療特性并最大限度地發(fā)揮其功效。
強調(diào)了優(yōu)化各種因素以增強間充質(zhì)干細胞治療特性的重要性,以此作為改善再生醫(yī)學和疾病管理治療的一種方法。這些策略需要進一步探索和完善,并且無疑將有助于未來基于間充質(zhì)干細胞的療法的進步。
參考資料:Guerrero, C.A.G., Fuentes, P., Araya, M.J., et al. How to enhance the therapeutic properties of mesenchymal stem cells? Insights into enhancement methods. Stem Cell Research 15 , 331 (2024). https://doi.org/10.1186/s13287-024-03935-6
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