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万能细胞中的优秀存在——脐带血间充质干细胞

发布日期:2019-08-09 作者: 点击:

干细胞主要存在于人体胚胎、骨髓及外周血中,具备向多种细胞进行增殖分化的能力。外周血中干细胞含量较少,骨髓间充质干细胞取材困难,所以临床上一般使用含间充质干细胞较为丰富的脐带血来提取干细胞,其优点在于:①来源丰富,采集方便,容易分离,无痛苦和不良反应;②受胎盘的屏障保护,不易被污染;③脐带血中的间充质干细胞是最原始的干细胞,骨髓及外周血干细胞在其后产生,所以脐带血中的干细胞增殖分化能力更强;④脐带血中因淋巴细胞发育不够完善,所以免疫功能较弱,发生的免疫排斥反应不会过于强烈,移植物抗宿主病发生的可能降低;⑤不违背伦理道德且不涉及法律方面不良因素干扰。


1. 间充质干细胞(MSCs)的制备


(1)采集


健康待产孕妇分娩时,在胎儿离开母体后,胎盘依然存留于母体子宫内,选择距离婴儿肚脐5~7厘米处进行脐带双结扎,然后用经过肝素抗凝的注射器穿刺脐静脉抽取50ml血液,存放于4°C冰箱。最后在两结中间剪断并消毒,双结扎的目的主要是防止细菌进入或流血不止。

 

(2)分离


①密度梯度离心法: 将单核细胞分离液及经过肝素抗凝的脐带血按照比例加入试管中离心获得,此方法成本低廉并且简单方便。


②贴壁筛选法:是根据MSCs较其它细胞更易贴附塑料培养物生长的这种特性,可以将其与其他不易贴附的细胞分离得到纯化的MSCs。此法简单有效,且减少对细胞的损伤程度,因此得到了广泛的应用。


③流式细胞仪分选:根据其体积小且无颗粒的特性进行分离,可以获得较为纯净的MSCs,但不适用于大量制备,所以临床应用较少。


④免疫磁珠法:利用永久磁铁吸出干细胞,可获得较为纯净的干细胞,但是会对细胞活性有些影响。与流式相同,由于分离提纯代价昂贵目前尚未得到广泛应用。


⑤羟乙基淀粉沉降法:将医用HES与脐带血按照比例混合静止沉淀,利用细胞贴壁的特点以达到纯化分离的目的。

 

临床大多应用密度梯度—直接贴壁法获取MSCs,即两种结合的方法,可取得较好的效果。

 

(3)培养


MSCs专用的培养基为Mesencult TM,酸性培养基有利于MSCs的生长,其中含有预先分离好的血清和谷氨酰胺,可以使脐带血干细胞迅速生长。

 

(4)鉴定


通过细胞培养可进行MSCs的形态学鉴定,在培养初期,原代细胞在刚附着瓶壁表面时为圆形或椭圆形,并呈散在分布,折光性较高,当细胞生长一段时间后形态便由圆形演变为凸起的棱形,5~7天后细胞发生聚集,镜下可见到多核的破骨细胞以及多形态树突细胞。

 

(5)保存


目前脐带血干细胞的保存方法多为慢冷速冻法,但其缺点在于降温过程中若时间较长对细胞形态损害较大,破环细胞原本功能。目前科学家经过研究,发现了一种可以保存细胞完整形态并且不丧失细胞原本功能的方法来冷冻脐带血干细胞,即非晶态物理学玻璃化方法。我国已在北京、上海等多省市创建了脐带血干细胞库用于脐带血的保存,有利于人类疾病的治疗。

 

2. MSCs的免疫调节


(1)由NK细胞介导的免疫应答


自然杀伤细胞(NK)可特异性识别靶细胞,其来源暂时还未得知,可高度表达穿孔素介导细胞毒作用。NK可通过调节IFN等分泌因子达到防御病毒以及抑制肿瘤细胞的目的。其分泌的激活素A(activin A),通过降低信号转导子及转录激活子、磷酸化和转录水平,来抑制 NK产生IFN-γ。NK细胞在脐带血中主要以幼稚型为主,其抗感染的效果较弱,可能是导致脐带血移植后肿瘤复发的重要原因之一。

 

(2)由单核细胞介导的免疫应答


单核细胞的作用为吞噬异物并产生抗体,MSCs可使单核细胞分化为M2型巨噬细胞,也可认为其抑制单核细胞分化为树突状细胞,这种抑制作用是由于MSCs分泌的IL-6和肝细胞生长因子(HGF)所致。

 

(3)由淋巴B细胞介导的体液免疫应答


淋巴B细胞受MSCs的抑制而影响增殖分化,导致CD138+细胞数量以及IgM、IgG水平均有所下降。淋巴B细胞可抑制成熟蛋白Ⅰ的mRNA表达,且使PAX-5 mRNA的表达上升,可以认为MSCs可能对B细胞有抑制作用。

 

(4)由淋巴T细胞介导的细胞免疫应答


T细胞即胸腺依赖性淋巴细胞,MSCs会对树突状细胞(DC)进行诱导,上调IL-6表达,影响信号通路,促进细胞因子信号传送阻抑物Ⅰ的表达,干扰TLR4信号,从而抑制DC的效应,T细胞减少导致免疫功能不够成熟,减少移植物抗宿主病的发生几率。


3. 临床应用


间充质干细胞的临床应用广泛,目前可分为神经系统方面的脊髓损伤、肌肉萎缩、视神经病变等;血液病方面,如白血病,肿瘤等;以及在类风湿、肝脏疾病、肺纤维化、移植物抗宿主病等方面也发挥了及其重要的作用。

 

(1)癌症


人脐带血间充质干细胞具有迁移到肿瘤所处位置的能力,它们可作为肿瘤治疗的靶向载体。目前间充质干细胞被认为可以根据其主观因素发挥其亲肿瘤和抗肿瘤两种特性来对肿瘤疾病进行治疗。目前可以认为MSCs 注射后通过促进同源二聚体的形成以及抑制某些信号通路来抑制肿瘤的生长。

 

(2)白血病


目前对于白血病的治疗已经成为了世界难题,最常用的治方法为骨髓移植,但移植配型匹配度极低造成了治疗困难。经过大量研究,利用MSCs可分化成造血干细胞的特性来对血液病进行治疗是目前最有效的办法之一。临床的大量实验证明移植脐带血的间充质干细胞是对白血病一种有效的治疗方法,且其可以减少移植物抗宿主病的发生。

 

(3)视神经病变


研究人员通过大量实验反复证明人脐带血干细胞移植对外伤性视神经病变有着治疗作用,将脐带血干细胞注入大鼠玻璃体内,可以增加视网膜神经细胞数,使神经营养因子mRNA表达水平增强,并且还可以使损伤组织得到显著改善。

 

(4)肝硬化


可以利用脐带血干细胞向肝脏细胞分化的特性,通过干细胞外周静脉回输的方法到达全身多组织器官中,利用间充质干细胞分化为成熟的肝脏细胞来对肝硬化进行治疗,也可以改善肝脏功能及其纤维化等,还可以避免引起机体免疫反应的发生。

 

(5)类风湿


有学者将MSCs注射进有风湿性关节炎的小鼠体内进行实验,可观察到小鼠生命体征良好,关节炎有明显好转趋势,实验结束后发现小鼠的关节滑膜完整,受损组织也得到修复,通过实验分析这可能与MSCs具有多向分化能力以及释放多种营养因子有关。

 

干细胞在医学界有着万能细胞之称,作为一种新型的治疗方法已经受到了全世界的关注,而脐带血间充质干细胞更是被应用于多种常见病症中。作为一种道德伦理上可以接受的新型疗法,不但能够科学有效地预防某些遗传性疾病的发生,更能提高人类的生命质量,为人类的长久发展提供契机。通过临床上大量反复的实验证明,脐带血间充质干细胞的研究将为人类社会带来福音。但目前在干细胞的治疗及未来发展方面还存在许多问题,其技术手段暂时还未成熟,市场需求量大,供不应求,以及在致病性和安全方面仍需探讨,相信通过干细胞的移植及体外扩增技术等新技术手段不断发展壮大,脐血间充质干细胞可以解决更多目前医学上的难题。


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