文摘
相比之下多能胚胎干细胞(的ESCs)能够引起身体的所有细胞类型,哺乳动物成体干细胞(对asc)似乎更有限的分化潜能,致力于他们的组织起源。最近,令人惊讶的新发现与中央教条对asc的承诺通过展示他们的可塑性跨组织血统边界区分,无论古典胚层名称。摘要支持的可塑性骨髓干细胞(综合),把最引人注目和的分化转移特性的最新证据造血和骨髓间充质干细胞(BMHSCs, BMMSCs),两个BM的数量对asc更好的特点。此外,我们报告也许可以解释这些事件的可能机制,概述了这些现象的临床重要性和相关问题。
1。介绍
1.1。证据bmsc可塑性
人们长期以来一直认为,对asc仅限于生产的分化潜能的细胞类型通常对asc驻留的器官。经典的实验表明,当碎片或细胞分离从一个器官或组织移植到一个新的网站或培养,他们倾向于保持originalcharacter;尽管他们可能会失去他们的一些属性,他们通常不会获得特征不同的细胞系(1]。对asc的第一个建议,致力于一个特定的发展谱系,切换到另一个细胞类型的一个不相关的组织(分化转移)来自整个BM移植的研究在人类和动物模型。1997年Eglitis和Mezey报道,老鼠BM细胞移植可以引起大脑星形胶质细胞在成年老鼠2]。最引人注目的建议干细胞可塑性被一群意大利在1998年出版,发现老鼠的细胞可以产生骨骼肌细胞移植到小鼠肌肉受损时注射的肌肉毒素(3];因此鼠标bmsc可以迁移到网站的肌肉损伤和参与肌肉再生,尽管在低效率。据报道,从1999年最新移植的细胞可以产生肝细胞(4- - - - - -7],内皮[8)和心肌细胞(9- - - - - -11),中枢神经系统(CNS)神经元和胶质细胞(12- - - - - -14]。这些形式的可塑性的原因是没有见过的可能是由于所使用的方法。在早期的实验中,通常都是移植器官或组织碎片,所以供者细胞继续有相同的组织类型的邻居。在随后的实验中,移植细胞悬浊液通常是这样供体细胞最终可能会被不同的组织类型。此外,供体细胞基因标记,所以即使是罕见的细胞表达基因供体细胞可以识别组织部分。性染色体标记(Y染色体DNA序列检测男性donor-derived细胞女性主机)被用来检测BM移植患者的可塑性,在BM或血细胞据报道引起肝细胞(15,16)或皮肤和肠道上皮细胞(16]。
这些相似的研究中,进行移植的细胞群体,建议对asc BM的来源是不同的,在适当的环境信号,显示多功能属性和transdifferentiate进入细胞的许多不同的器官,包括骨骼肌、心脏、肝、和内皮甚至脑细胞。
我们的焦点是批判性评估证据支持肝星状细胞和msc可塑性。
1.2。多功能多能BMHSC
肝星状细胞是必不可少的血液的生成和体内平衡系统。他们产生所有的血液细胞类型,包括淋巴细胞、红细胞、粒细胞,单核细胞,这些细胞和血小板,他们补充(17)(图1)。从其他组织对asc相反,肝星状细胞是容易获得,因为他们可以直接吸气大英博物馆或刺激进入外周血流(PB),在那里他们可以很容易地收集。据HSC造血发展的层次结构,将定位在一个分支分岔产生的潜在限制常见的淋巴前体(CLPs后续)18),常见的骨髓前体细胞(通过)19]。
1.2.1。BMHSCs成Nonhematopoietic细胞的分化转移
支持假设肝星状细胞是能transdifferentiate nonhematopoietic细胞(图1),几组移植纯化BMHSCs在各种设置。Gussoni等人将从雄性小鼠肝星状细胞移植到女性mdx老鼠,杜氏肌萎缩症的模型(20.]。他们能够追踪移植细胞的命运通过检测Y染色体荧光原位杂交。供体细胞有效补充大英博物馆接受者的预期,从男性表达和细胞抗肌萎缩蛋白被发现在主机肌肉纤维的低水平,表明移植细胞的分化成肌肉。类似的研究表明,肝星状细胞也可以有助于修复毛细血管和冠状动脉梗塞心肌细胞在小鼠模型(21]。Orlic等人发现,当人口丰富在肝星状细胞直接注入受伤的心,它可能参与心肌再生,导致一个明显改善心脏功能(9]。Lagasse等人也支持分化转移的概念在功能水平。他们表明,肝星状细胞注入小鼠诱导致命的肝病,酪氨酸血症1型,可以重新填充血液系统以及分化成肝细胞和救援的动物从肝衰竭和死亡22]。
1.2.2。分化转移的BM肝星状细胞在造血系统
在过去的二十年里,结果在体外研究挑战了严格的概念层次分支模型的造血作用。许多调查显示是非和恶性造血前体细胞可以切换在造血细胞谱系(23)(图1)。许多不同的lymphoid-to-myeloid和myeloid-to-erythroid开关被诱导转录因子表达式,显示细胞因子或药物治疗,环境条件的变化(24,25)(图1)。第一个实验证明髓细胞和淋巴之间切换是由博伊德和施克拉德,谁测试的影响5-azacytidine Abelson病毒转化前b淋巴瘤细胞株。他们发现这些细胞获得属性的一个子集的巨噬细胞(26]。也出现了类似的效果前b和b细胞永生化Eu-myc,Klinken等人过表达v-raf致癌基因。的v-raf转染细胞不仅表达了myelomonocytic标记(如集落刺激因子(CSF) 1受体和溶菌酶),但也保留了原始细胞的免疫球蛋白重组特征(27]。同样,早期b细胞的比例线条ectopically表达v-fms致癌基因(编码一个既定CSF-1受体的活性形式)转换成巨噬细胞(28]。另外一项研究报道一个开关b淋巴细胞的嗜中性粒细胞(29日]。发现了惊人的可塑性B-lineage细胞来源于Pax5基因敲除小鼠:在缺乏Pax5,承诺的淋巴祖b淋巴细胞系受阻和前b细胞从老鼠,携带Pax5基因的删除,可以生成multilineage造血细胞(30.]。看来Pax5建立b细胞的主要角色的承诺是血统的镇压不恰当的基因,如CSF-1受体基因(c-fms),这是前b Pax5表达基因敲除细胞。另一系列的实验证明CLPs后续可以重组成为myelomonocytic和血统可塑性也被观察到骨髓/红细胞内舱(23]。
1.3。多功能多能BMMSC
msc与大英博物馆的成年有机体最初被描述为塑料附着,成细胞能够分化成成骨细胞、脂肪细胞、软骨细胞在体外(图1)和异位移植时骨组织在活的有机体内(31日]。除了BM, msc还阐述了从骨骼肌、脂肪组织,脐带,滑膜,循环系统,牙髓,胎儿血液和羊水,BM,肝脏和肺32]。因此,看来msc驻留在大多数器官的结缔组织与小鸡胚胎早期预测的研究(32]。然而,应该注意的是,这些人群不是功能与他们在活的有机体内分化潜能(33]。尽管其功能异质性,msc人口获得大多数组织通常表达的表面受体包括CD29、CD44, CD49a-f, CD51, CD73, CD105、CD106, CD166 Stro-1和缺乏明确的表达造血谱系标记包括CD11b、CD14、CD45 [33]。然而,重要的是要意识到没有一个隔离法被认为是一个标准。因此,不同的方法用于文化、扩大,并选择msc很难直接比较实验结果。
1.3.1。分化转移的BMMSCs Non-Mesenchymal细胞
Kopen等人第一次证明了msc注入新生鼠迁移整个大脑的中枢神经系统,采用星形胶质细胞和神经元的形态和表型特征(33]。这些发现证实了其他实验室(34,35],它试图确定诱导msc的神经分化的条件在体外。几组报道,暴露在减少剂和抗氧化剂或化学物质,增加了细胞内的环腺苷酸含量,诱导msc采用neuron-like形态和表达各种神经特定蛋白质包括巢蛋白,胶质原纤维酸性蛋白(GFAP),神经丝重链(NF-HC),β三世微管蛋白(36,37]。研究Neuhuber et al。38]表明,这些代理推广收缩细胞的细胞质由于msc的肌动蛋白网络的中断,而不是神经突见神经元产物。微阵列(39和蛋白质组学研究40]进一步证明了基因的集合调制后在msc神经分化不同于一组未经处理的msc和神经组织之间的差异表达。因此,这些药物引起的细胞骨架的改变而不是分化转移占msc的neuron-like形态。此外BM也受神经组织支配,这解释了发现BM的msc也表达各种neuroregulatory蛋白质包括神经营养因子、neurite-inducing因子、神经肽。令人惊讶的是2008年Tondreau等人报道,BM msc有可能分化的神经细胞与特定的基因表达和功能性质41]。最近有报道称BMMSCs拥有巨大潜力分化成神经元功能,因为他们不仅表达神经元表型和膜通道蛋白,但也表现出功能性离子电流(42]。因此BMMSCs成神经元分化转化的矛盾的证据。
BMMSCs也被报道后分化成各种上皮细胞类型的系统性管理在活的有机体内。结果表明:BMMSCs移植肺的老鼠是增强对博来霉素曝光,一小部分msc、肺损伤的局部地区,类似与II型上皮细胞和copurified pneumocytes [32]。此外BMMSCs栽种的道在肺癌分化成I型pneumocytes或假定表型特征的肺的主要细胞类型包括成纤维细胞、I型和II型上皮细胞,myofibroblasts [32]。最近有报道称BMMSCs可以分化成II型肺泡上皮细胞在体外(43]。BMMSCs也可以分化成皮肤上皮细胞,皮脂导管细胞(44),视网膜色素上皮细胞(45),角膜,可见表型(46),肾小管上皮细胞(47]。
msc还可以区分和融入肌肉细胞(48]。最近的一份报告支持BMMSCs的肌原性的潜力在体外和在活的有机体内治疗尿失禁(49]。msc似乎也参与了心肌细胞的生成类型(50]。不仅一些基因的表达表明心肌分化像肌钙蛋白T,β肌球蛋白重链(βMHC),肌凝蛋白监管上杉达也链2(万立升2)但也收缩性的详细分析,兴奋收缩偶联和信号通路证明msc可以生成功能的心肌细胞在体外(51]。
培养天真msc分化转移到hepatocyte-like细胞一直声称发生通过添加特定的分化培养基(52]。最近张等人已经恢复的因素和方法用于区分msc、BM和其他组织成hepatocyte-like细胞潜在的肝再生潜力(53]。然而在许多移植实验天真或差异化的鼠科动物或人类msc无法生成肝组织和拯救肝脏的表型albumin-urokinase启动子(Alb-uPA)转基因小鼠或fumarylacetoacetate-hydrolase(华氏温标)缺陷小鼠(华氏温标(−−))。移植BMMSCs-derived hepatocyte-like细胞到一个纯合子家族性高胆固醇血症患者未能影响胆固醇水平(54]。来自文献的证据还指出msc对保护和营养的影响当注入肝脏受伤但确切的治疗机制是未知的(55]。
1.3.2。分化转移中的BMMSCs间充质系统
类似于分化转移观察造血系统(lymphoid-to-myeloid和myeloid-to-erythroid开关),分化转化的例子也被报道在间充质系统(图1)。歌曲和老爷说完全分化成骨细胞,从BMMSCs,能够改变他们的分化程序,成为lipid-producing脂肪细胞和软骨细胞蛋白多糖,蛋白质胶原蛋白II型,和链接(56]。他们也证明了人类msc分化成脂肪细胞transdifferentiated成骨细胞或软骨细胞以取代诱导培养基。同样,软骨细胞来源于msc的TGF -β3可以诱导分化为成骨细胞和脂肪细胞56]。在同一个报告作者表明,没有诱导因素的压力,完全可以恢复细胞增殖分化MSC-derived细胞,修改他们的基因表达谱,并返回一个更原始的干细胞的阶段。陪同观察到的表型变化,是一个波动lineage-specific转录因子的表达:1 Cbfa成骨、软骨形成袜9,PPARγ2,脂肪形成。正如所料,表达Cbfa 1是调节在骨,而袜9和PPARγ2表达下调与未分化的人类msc。另一方面,所有三个转录因子的表达水平下降在成骨细胞去分化,表明细胞可能会返回一个未提交的发展阶段,从一个完全决定细胞类型(去分化)56]。因此分化过程不是单向认为很长一段时间;连续去分化的祖细胞和其他细胞类型分化是可能的,至少在间充质和造血系统。还有待决定是否提交祖细胞的去分化只是一个实验诱导效应还是这也是通常发生在生理条件下。
红线显示正常血统关系,厚绿线代表分化转移内外造血和间叶细胞谱系。(这些开关不需要暗示直接过渡。)
1.4。机制BM HSC和MSC可塑性
1.4.1。Microenvironment-Dependent重组基因表达谱的基础在肝星状细胞和msc分化转移
为了进行分化转移和命运的变化相比,自己的血统的承诺,对asc需要改变或修改他们的基因表达程序。因此,暂时失活细胞转录的记忆状态是必需的。众所周知,BM微环境中,肝星状细胞和msc驻留,提供了干细胞的存活和外部控制信号的活动。在这方面它可以假设新的微环境信号应该能够调节细胞转录状态,导致内存的一个开关在干细胞基因表达和细胞的身份。移植可以通过细胞表面受体识别异位环境也刺激信号转导通路连接外部的干细胞与响应转录因子和监管内部分子(17]。在分子水平上对肝星状细胞分化转移的过程中会发现多功能造血祖细胞的基础上准备的低级nonhematopoietic转录位点,这新的微环境信号和转录因子平衡可能启动基因表达的启动基因座17]。它还可以假设相同的msc对asc或其他类型的。事实上BMHSCs, BMMSC通常出现在大英博物馆在缺氧条件下干细胞利基市场。缺氧条件因此影响msc增殖和细胞命运的承诺,即梯度的氧气紧张影响干细胞表型的长期维护和多能性57]。它也表明,MSC在缺氧条件下的文化是伴随着增加Oct4表达和端粒酶活性(57)具备干细胞参与维护。缺氧条件下诱导转录因子- hypoxia-inducing因素α这可以促进某些在msc分化表型。其他证据,msc microenvironment-dependant重组的基因表达谱,来自研究msc与脂肪组织(ATMSCs)。因此,chondrogenic ATMSC分化已经观察到增强水平在缺氧条件下骨生成的抑制。相比之下,增强成骨分化ATMSC normoxia下可以诱导。
功能变化下的msc缺氧还包括增加分泌活动,也就是说,血管内皮生长因子和白细胞介素- 6以及动员和感应归航的基质细胞衍生因子- 1表达和相应的受体CXCR4 (57]。在这种背景下,MSC亚种群已报告显示高醛脱氢酶活性增加缺氧反应,包括upregulation Flt-1,趋化因子受体CXCR4和angiopoietin-2 [57]。在一起,这些发现进一步证实,BM缺氧微环境和微环境中的机会氧张力(从缺氧normoxia)为MSC功能和命运的规定(57]。
已知的转录因子有重要作用在造血血统决定,有GATA-1 GATA-1的朋友(FOG-1) PU.1,CCAAT / enhancer-binding蛋白质β(C / EBP -β)和Pax。锌指转录因子GATA-1及其代数余子式FOG-1被发现是必不可少的红细胞和巨核细胞的分化;GATA-1之间的物理相互作用和FOG-1需要终端红细胞和巨核细胞成熟在活的有机体内和在体外(58]。PU.1发展的至关重要的单核细胞的细胞,粒细胞和淋巴系(58]。观察cross-antagonism GATA-1和PU.1之间每个因素的相对丰度预测多功能HSC的血统决定。此外雾表达在转录水平的表达下调C / EBP -β。是承诺的先决条件差别这对这些嗜酸性粒细胞血统(58]。Pax5是另一个转录因子的表达在造血系统局限于b细胞淋巴细胞谱系。据报道,来自Pax5 pro-B细胞−−/老鼠了几个不同的血统包括巨噬细胞、破骨细胞、树突状细胞(58];因此通常Pax5压制替代血统项目。另一组蛋白质发挥作用在细胞身份的规定,转录内存和可塑性是编码的Polycomb(PcG)和Trithorax(trx-G)基因。这些蛋白质的调节Hox基因表达模式并确定身份果蝇强烈参与造血作用的规定(17]。
基因和分子所知甚少参与msc承诺和分化转移。在转录因子调节我们注意Cbfa 1诱导成骨、软骨形成袜9,PPARγ2脂肪生成(56]。Satija等人报道了另外两个转录因子调节成骨的msc分化:Osterix和Runx259]。几个信号通路调节由特定化合物似乎参与心肌细胞类型的代msc、包括骨形态发生蛋白4(BMP4),无翼+ = 1(Wnt),纤维母细胞生长因子2(FGF2)信号,以及抑制Wnt信号的因素Dickkopf1(Dkk1)和治疗DNA-demethylating代理5-azacytidin,(5-aza) [50]。最近出版,转录因子GATA-4增加msc分化转移到心脏表型和提高检查参与组成分泌腺msc,促进postinfarction心脏血管生成(60]。允许或限制访问的转录因子,辅活化因子,转录内存或成分的基因组区域和特定基因在那些地区?我们知道核项目由特定的时间、空间和几何染色质构型。表观遗传修饰(组蛋白修饰、DNA甲基化/脱甲基和ATP-dependent染色质重构复杂激活)生成微环境的变化,调节染色质结构的这些特性,支持与否的染色质,核重编程是所需的关键,因此分化转移(61年]。
1.4.2。小分子核糖核酸(microrna)
小分子核糖核酸(microrna)是一类非编码rna的绑定目标的3′UTR mrna调解平移镇压在细胞。许多microrna是专门表达造血血统的承诺(62年]。mir - 181、mir - 223和mir - 142或优先表达造血组织有差异;mir - 142表达红细胞和T-lymphoid血统的最低和最高在b淋巴和骨髓血统;mir - 223表达仅限于骨髓血统,几乎没有检测到表达在T和b淋巴和红色的血统(62年]。mir - 181的表达,mir - 223和mir - 142年代低肝星状细胞,这表明这些microrna在谱系分化诱导(62年]。而且他们的微分表达式在特定造血血统暗示他们可能会影响造血血统的承诺和分化。在BMMSCs, mir - 130和mir - 206已被证明在人类MSCs-derived调节神经递质P物质的合成神经细胞(63年]。
3。细胞融合而不是分化转移
已经很大程度上认为核重编程和分化转化为了应对环境变化的机制是肝星状细胞产生多种细胞类型。然而田农等人首次报道的令人惊讶的结果在体外自发的肝星状细胞之间的细胞融合和全能的ESCs coculture [64年]。之后,其他报告与肝星状细胞的分化转移现象,表明浦肯野神经元可以用BM-derived融合细胞在小鼠和人类的(65年]。问题是这是否在体外在否认分化转移的融合结果在活的有机体内肝星状细胞切换。然而,我们不要忘记,肝星状细胞隔离协议要求操纵会暴露高纯度肝星状细胞集中多能前体可能调解细胞融合的类型。此外,小鼠移植的一项研究显示,30% - -50%的效率肝星状细胞肝细胞的结合,这远远大于HSC-ESC融合的频率(1 ~ 500.000)观察(61年]。这意味着血统切换不是由于细胞融合,而是分化转移。
1.4.4。BM组织干细胞的来源不同
总是存在的可能性,大英博物馆举办各种专门的组织干细胞,如肌肉干细胞、神经干细胞,肝祖细胞,虽然存在,但到目前为止,没有证据表明这些祖细胞细胞在大英博物馆。它也被假定存在一个普遍的BMSC [23]。在这个极端的观点各种类型的干细胞驻留在大英博物馆被认为代表不同国家的普遍成年祖的表型是由当地的环境。这些干细胞可能从一个组织转移到另一个通过循环,可能是更早期的塑料比分化阶段(23]。
1.5。消极方面的HSC和MSC分化转移
肝星状细胞的分化转化潜力和msc及其组织更新和损伤修复能力的生物技术专家和医生之间的吸引了太多的关注(66年]。然而一些消极方面必须考虑。正如安德森指出[67年),有很大的区别细胞通常做什么和能做什么如果放在文化或者移植到一个新的位置。然而从细胞疗法的角度来看,它是细胞可以做最重要。在大多数报告的病例中,donor-derived细胞的表型,这显然开关正常的命运,被形态和评估抗体染色,但很少的功能。因此,细胞可能获得的只有少数的特点,新细胞类型而不是任何新功能。曹et al。68年)报道,MSC-derived神经元突触传递展出,但没有提供证据,电流测量细胞被调制的神经递质。同样,Wislet-Gendebien等人报道,MSC-derived神经元表现出一个诱发动作电位,但电压尖峰诱导适度膜去极化(69年]。此外在MSC-derived心肌细胞,心脏等心脏标记物的表达α肌动蛋白,Desmosomal类型结蛋白Desmoglein 2(Dsg2),Desmocollin 2(Dsc2) desmoplakin plakophilin 2、结蛋白myozap尚未发现(50]。这是一个重大的问题,所有这些分子都被认为是重要的形成复合连接在插入磁盘50]。即使他们是直接分化转移微环境的刺激,也有可能指向的组织分化。最近BMMSCs注射到老鼠的心脏被分化成骨组织并驱动其钙化(70年]。
肝星状细胞分化转移的消极方面是他们的贡献BM新血管形成的癌症,它代表的是问题家庭,扩大在大英博物馆。Ria等人证明了在多发性骨髓瘤(MM)患者,而不是那些单克隆丙种球蛋白病待定的意义(开战),造血干细胞和祖细胞(公司)分化成细胞与内皮功能,导致neovessels MM一起造壁内皮细胞(MMECs) [71年]。此外MM患者,BM巨噬细胞和肥大细胞在内皮细胞从而导致transdifferentiate vasculogenic拟态(72年,73年]。我们知道BM新血管形成有助于MM进展(74年]。最后,我们假定分化转化的机理可能是适宜的不仅对asc或前体细胞,而且肿瘤雄蕊的同行:癌症干细胞(二者)。二者的神经胶质瘤分化转化成血管壁细胞有助于肿瘤新血管形成(75年]。假设的存在造血和间叶细胞癌症干细胞驻留在大英博物馆,它同样可以假设他们迁移的能力通过血流,达到新的地区,以应对新的微环境刺激,他们可能transdifferentiate几种肿瘤细胞类型产生转移和新肿瘤。
1.6。临床应用的BM HSC和MSC
bmsc是细胞治疗的一个有吸引力的来源,特别是针对最近宣称他们在分化潜力非常塑料当接触到新的环境。
bmsc移植是传统上用于血液学的疾病,但是有越来越多的临床试验使用bmsc nonhematological障碍的治疗。徐、刘恢复的研究在动物模型和人类潜在的bmsc在肝脏疾病的治疗潜力7]。这种潜在的包括肝功能和肝脏的修复质量,供应的增长因素,antifibrosis和基因治疗。最近的临床试验涉及bmsc移植治疗心肌梗死的11),脊髓损伤(SCI) (76年)已经恢复。bmsc的另一个临床应用可能是治疗口腔干燥由于头部和颈部照射对癌症治疗干燥综合征和重建的唾液腺功能(77年]。
在bmsc,肝星状细胞是唯一的干细胞是经常使用的诊所(78年]。他们只占一小部分的BM人口(1 1041在108BM的有核细胞),但是刺激与动员的代理,包括细胞因子等粒细胞集落刺激因子(g - csf)单独或结合集落刺激因子(gm - csf)和/或其他代理,可以显著提高肝星状细胞的释放,从BM PB (78年]。肝星状细胞是主要用于血液学的恶性血液病患者的治疗。治疗过程中,病人的癌细胞是第一个被化疗/放疗和subsequentally取代自体PB / g - csf肝星状细胞收集治疗前,并被重新到病人,或BM和PB / g - csf从human-leukocyte-antigen——(HLA)移植物移植供体(78年]。同种异体的BM移植也被用于治疗遗传性血液疾病包括再生障碍性贫血,β地中海贫血、Wiskott-Aldrich综合症和重度联合免疫缺陷症(SCID)以及新陈代谢错误亨特氏综合征和粘多糖增多症(78年]。肝星状细胞移植也用作治疗策略对各种类型的实体肿瘤(78年]。
msc已经成为最近关注感兴趣的组织再生的细胞治疗。伤口愈合的研究集中在msc的大英博物馆内细胞群可以促进皮肤再生(79年]。的糖尿病小鼠实验模型特别有用在评估的临床实用程序msc在伤口修复。有前途的发现在动物模型导致了一个非常有限的人体试验考察自体msc在慢性伤口的影响。基本BM注入细胞在伤口边缘局部应用培养的msc,导致三个慢性伤口的完全关闭没有传统疗法包括自体皮肤移植(79年]。破折号等人进行了一项随机试验调查使用自体msc扩大在文化和肌内注入伤口边缘24愈合的溃疡继发于糖尿病患者或血管炎。溃疡大小MSC-treated组下降了73% (80年]。msc提高伤口愈合不仅被分化成表皮细胞,但也成血管内皮细胞形成导致新血管形成,需要供应氧气和营养受损组织(80年]。另一个临床应用msc是利用他们的成骨细胞的潜在治疗骨疾病如成骨的天空”(OI)。后第一次演示msc分化成成骨细胞功能的效力OI的小鼠模型,第一次BM移植后,msc被用于儿童III型OI [81年]。这些孩子表现出改善的增长甚至低osteopoietic移植msc是明显的81年]。最近的临床试验也恢复涉及BMMSCs治疗创伤性脑损伤等神经系统疾病,脊髓损伤(SCI)、帕金森病、多发性硬化和肌萎缩性脊髓侧索硬化症,但这些当前数据不支持大多数的报道影响发生的可能性由于直接转分化和细胞替换(82年]。一些临床试验的执行与msc治疗心脏损伤。中国集团内执行短注入自体培养的细胞在急性心肌梗死和治疗慢性缺血性心肌病(83年]。作者发现改善患者的心脏功能接收细胞(83年]。一群从希腊进行了类似的研究,发现过程是安全的和导致区域心肌再生(84年]。
1.6.1。优点和缺点的BM肝星状细胞和msc治疗
bmsc重大优势其他器官的干细胞:定义良好、易于分离,可以通过血液中注射系统达到其他组织。因此他们更合适的比其他类型的干细胞治疗使用。bmsc隔离的优势相比其他类型的对asc(神经、心脏和肾脏干细胞)驻留在动员和归航的属性。事实上bmsc移植的BM利基PB然后返回到一个新的网站在大英博物馆。大概的一些机制调节干细胞贩运是相同的调节自导和住宿期间BMHSCs移植。临床使用BMHSCs和BMMSCs之间的比较显示了后者的应用程序数量大于前者。虽然临床前研究已经证明的可塑性BMHSCs BMMSCs,大多数临床试验看到使用BMHSCs血液恶性肿瘤的治疗,肝星状细胞的能力,重建患者的造血系统而不是分化转化潜力是剥削。相反BMMSCs适用性在治疗中利用他们的潜能分化成不同的细胞,这就解释了增加使用各种疾病的临床试验。然而在血液学的疾病的治疗BMHSCs显示很多优势相对于其他来源的肝星状细胞等脐带血干细胞(CBSCs)。这是得知一个脐带包含足够数量的肝星状细胞对于一个成功的移植只在低体重患者(40公斤)重建他们的免疫系统。细胞的总数,包括造血祖细胞,收集从一个脐带是显著降低(约)比来自bmsc或PB bmsc动员后(约)[85年]。此外可以治疗肥胖病人BM移植,需要多个单位的脐带血(85年]。bmsc, bmsc动员到PB显示也有一些缺点:他们大多是:细胞和,分别少3倍和6倍比CBHSCs重新繁衍细胞[85年]。使用自体BMHSCs在癌症治疗的另一个缺点是,癌症细胞有时无意中收集并被重新回到患者肝星状细胞。一个团队的调查人员发现,他们可以防止重新癌症细胞通过净化和保护只CD34 +细胞,Thy-1+(86年]。BMHSCs, BMMSCs显示轻微的增殖能力,寿命,和分化潜能与msc birth-associated组织如胎盘andumbilical绳msc (57]。BMMSCs BMHSCs相比显示一个重要的优势:免疫抑制特性。msc注入自体或同种异体的造血干细胞移植可以降低移植失败的风险,严重的发病率移植物抗宿主病(GvHD) [81年]。事实上msc已被证明与许多细胞类型的交互影响先天和适应性免疫的免疫系统抑制癌细胞增殖,分化以及单核细胞的功能,树突细胞、NK细胞、T细胞和B细胞。然而据报道,msc也可以作为非专业抗原递呈细胞,他们表达toll样受体,因此可以对其分子刺激免疫反应。因此如何msc的确切机制调节免疫系统仍然没有被完全了解。然而immunosoppressive属性,msc被发现有助于肿瘤的发展在活的有机体内促进一个宽松的间质肿瘤的发展,就像在毫米(81年]。BMMSCs治疗的另一个优点是,他们分泌许多生长因子刺激造血作用,为造血作用提供一个支架,支持原始细胞祖细胞在体外(81年]。因此msc改善肝星状细胞移植(81年]。
1.6.2。潜在的瓶颈在BM HSC和msc治疗
尽管BMHSCs和BMMSCs属于干细胞类型研究在细胞疗法,比较现有的临床前和临床数据受到隔离的可怜的标准化和协调有关协议,扩张,和交付。
与BMHSCs, BMHSCs动员到PB含有造血干细胞的混合物,祖细胞,和其他类型的细胞。因此,生成的细胞制备注入注射回患者并不是一个纯粹的肝星状细胞的准备,但肝星状细胞的混合物,祖细胞,和各种各样的污染物,包括T细胞和自体移植的情况下从癌症患者很有可能肿瘤细胞如先前所述。BMHSCs通常通过一种设备,丰富了表达CD34 +细胞,干细胞和祖细胞的标记。使用高纯度的肝星状细胞移植是罕见的(87年]。与临床相关的主要问题使用高纯度的肝星状细胞中涉及的额外劳动力和成本获得高纯度细胞足够的数量。
肝星状细胞的有效扩张的文化仍然是主要目标,尽管他们自我更新的能力。试图扩大肝星状细胞组织培养与已知的干细胞刺激器(生长因子和细胞因子)从未导致肝星状细胞的显著扩张。相反,这些化合物诱导肝星状细胞到细胞分裂,总是伴随着许多细胞分化[88年]。肝星状细胞相比,msc是严格锚地依赖,因此需要一个表面附着和增殖。简单的方法附着细胞大量培养的单层培养瓶等辊瓶或多个板血管。它已经表明,在静态单层文化msc增殖较慢和分化潜力的影响(89年]。使用生物反应器是一种替代在烧瓶的扩张。类似于生物反应器提供了条件在活的有机体内的细胞,包括优势,如有效的营养供应,消除浪费,最小剪切应力,可能控制关键价值观的培养通过网上measreuments [89年]。
干细胞疗法的另一个瓶颈是政府和细胞的方式交付。在移植肝星状细胞是一般注入静脉注射。对msc研究者试图优化交货。治疗皮肤伤口,大多数研究利用技术的简单方法注入细胞悬浮皮内或绕的缺陷;然而msc似乎是真正的治疗潜力有限的由于移植效率差和细胞保留伤口部位。纤维蛋白喷雾系统,局部管理自体msc愈合的下肢伤口,被用于人体。干细胞被发现生存在纤维层和迁移到伤口组织(79年]。水凝胶合成生物材料,模拟细胞外基质的吸湿特性使他们的理想车辆msc交货(79年]。小说collagen-pullulan noncytotoxic水凝胶,并提供免受氧化应激是最近描述。msc播种和养殖水凝胶明显加速伤口关闭和改善皮肤的再生质量相比,皮内注射策略(79年]。
之前的例子证明问题需要回答在应用综合疗法,如:(i)何时使用纯bmsc移植准备;(2)是否肝星状细胞的标记,目前已知的,可以区分肿瘤同行;(3)如何提高bmsc扩张文化没有改变他们具备干细胞和分化潜能;(iv)如何确定BMMSCs的最有效的管理方法和如何优化他们的交付。回答这些问题将导致更好的标准化方法和协议用于操纵bmsc和克服最常见的瓶颈在BM肝星状细胞和msc治疗。
1.7。结论和未来的角度
bmsc的治疗潜力强大的工具在组织再生和工程已经承认,和强烈的努力仍在持续利用和直接肝星状细胞和msc可塑性。然而在肝星状细胞和msc目前用于治疗退行性疾病患者的肝脏、心脏或大脑,这些细胞必须的属性特征,证明的功能,其使用定义良好的潜在风险。理解bmsc的细胞命运转换分子机制将是一个至关重要的贡献,确保他们在再生医学的安全使用。此外,即使分化转移事件中所描述的这些研究大多是罕见的在生理条件下,在未来,它将最有可能可以移植转基因干细胞携带基因分化转化成所需的细胞群的关键。最后药物分子也被用来直接影响对asc的反式或再分化的潜力,他们的政府之前和之后都为病人。
缩写
| 伴着: | 骨髓干细胞 |
| HSC: | 造血干细胞 |
| 硕士: | 间充质干细胞 |
| 中电控股: | 常见的淋巴祖 |
| CMP: | 常见的髓系祖 |
| GMP: | 粒细胞/巨噬细胞祖 |
| 议员: | 巨核细胞红细胞祖 |
| 师: | 早期 |
| B: | 淋巴球 |
| 麦克: | 巨噬细胞 |
| 旅客: | 嗜中性粒细胞 |
| EOS: | 嗜伊红的 |
| 海尔哥哥: | 成红血球细胞 |
| 梅格: | 巨核细胞。 |
作者的贡献
即Catacchio和s·贝拉尔迪的乳白色同样对本文亦有贡献。
承认
这项工作是由Associazione Italiana / la Ricerca南Cancro(现),研究员格兰特和特殊分子临床肿瘤5‰(没有计划。9965)、米兰、欧盟第七框架计划(欧盟FPT7)根据授权协议。278706 (OVER-MyR)和卫生部(Progetto主要2009),意大利罗马。