文摘
尽管SC的特点,包括UC-derived细胞,是一个极大地讨论问题,特别是在一些有争议的问题进行了综述关于细胞与加州大学组织的临床效用。UC-derived细胞有几个优势相对于其他类型和来源的干细胞。加州大学地形对细胞的影响特点简要讨论。的必要性适应现有方法细胞分离和培养GMP条件提到,以及可能的这种材料的低温贮藏。光流在一些未来视角UC-derived细胞。
1。介绍
有大量的论文涵盖的主题干细胞(SC)和潜在的用于再生医学(1- - - - - -5]。迄今为止描述了各种类型的干细胞在人类从不同的组织,包括胚胎植入前的胚胎、胎儿,birth-associated组织,和不同的成年组织(6]。基于生化和基因标记,它们大致可分为胚胎干细胞(ESC),间充质干细胞(msc),造血干细胞(HPS)。所谓的新生儿MSC来源,包括胎盘、羊水,加州大学,比细胞来自其他组织的限制比较少。它已经表明,这些器官的细胞更类似于早期胚胎细胞,在表面标记肖像和分化潜能。加州大学有丰富的细胞材料,是最均匀形成与其他临时器官相比7]。
SC的最有前途的来源之一,加州大学组织,讨论在不同的评论和研究论文。自1991年以来一直在全面调查[UC-derived细胞8)和视图的生物学发展集中(9- - - - - -15]。数以百计的临床试验目前使用细胞获得加州大学组织进行。此外,脊髓组织被认为是一个商业化产品精子银行与脐带血(CB)在一些国家16,17]。这个细胞群是提到的细胞材料再生医学的使用在各个领域18,19]。人类UC富含干细胞和祖细胞(msc)从脐带组织或来自脐带血(20.]。然而,CB是造血干细胞(HSC)的来源21)和加州大学可以被认为是一个更好的MSC(来源22]。通常细胞获得加州大学组织被称为间充质干细胞或多功能基质细胞,缩写为msc。msc的他们完全符合经典的标准:塑料附着力,正面标记表达式(CD105, CD90和CD73),和trilineage分化能力(23,24]。然而,它已被证明在许多作品,这些细胞群表现出比msc成人来源更广泛的“干细胞功能”(25,26]。考虑到加州大学本身更多的是可用的和道德的“清洁”比其他描述SC来源,它变得明显,加州大学可能被称为“干细胞金矿。”
几个优秀的评论集中在加州大学细胞的特点和临床研究目前可用。例如,金等人的作品。27)详细描述了UC-derived细胞的主要性质,这让他们在再生医学中使用。此外,本文提供了非常有用的数据WJ-MSCs作为治疗药物不同的病态。Prasanna, Jahnavi28)准备数据的全面审查关于WJ-MSCs的再生和免疫调节特性。Bongso和方29日)进行了深入分析和未来的挑战临床方向与UC-derived细胞。Nagamura-Inoue和他(30.)简明地总结的优势和潜在的临床效用UC-derived细胞。所有这些评论在加州大学的个体发育提供足够的信息和属性等UC-derived细胞表面标记表达式,分化能力,和旁分泌潜力。必须提到UC-derived细胞的分化能力明显高于最初认为MSC研究开始的时候,因为每年都有新作品成功的小说从UC-derived程控分化细胞(31日- - - - - -33]。例如,一个新文件是“Epimorphin-Induced分化的人类UC间充质干细胞汗腺细胞”(34]。
为了避免广泛的重叠和重复的信息,计划,本文将关注一些有争议的问题。
2。局部问题的效用UC-Derived细胞再生医学
2.1。加州大学地形单元特性的影响
不像成年有机体,间质完全转化为各种各样的结缔组织,加州大学,卵黄囊和尿囊导数,包含原始形式的胚胎外的间质。加州大学的细胞分为不同群体要么基于区域隔离(WJ,绳衬(CL)、血管周的区域(PA),等等)或细胞类型(上皮细胞、基质、平滑肌和血管内皮细胞)(69年- - - - - -71年]。一系列的作者描述的差异从不同解剖分离细胞的形态功能特点的UD区域(如WJ、PA、CL和血管壁)(72年- - - - - -74年]。然而,大多数的论文调查和描述加州大学细胞在活的有机体内(在动物和人类)是基于使用累积分数的细胞材料隔绝整个加州大学组织或WJ (75年- - - - - -78年]。这主要是因为简单的分离间充质细胞在整个加州大学组织,从而排除额外操作的必要性。此外,Mennan et al。79年]表明,从整个加州大学分化细胞,或比,这些孤立的从个别线地区,因此有潜力作为有用的来源获取有前途的细胞群进行进一步的研究。在他们的研究中,来自四个地区的msc相同的线(动脉、静脉、WJ和CL),除了从整个线混合的细胞群,被孤立,而潜在的肌肉骨骼细胞疗法。msc培养从所有单个线区域,以及保持酶的消化整绳,证明了他们的塑料坚持,流式细胞术,并沿着成骨的能力区分,脂肪形成的,chondrogenic血统。生长动力学和MSC immunoprofile显示从任何数量的细胞间无显著差异(或分离)。成骨、脂肪形成的差异化研究显示差异线地区,最好的分化在WJ和全软线。Chondrogenic分化显示小细胞分离出不同的线区域的区别。不幸的是没有足够的证据优先的绳地区临床效用。可能是认为现在最有效的策略是使用WJ细胞的隔离。
然而,毫无疑问,间充质细胞亚群的研究仍然是一个基本的细胞生物学的重要任务。调查加州大学干细胞表达的已知的标记的胚胎阶段,如Oct-4 SSEA4,也特别感兴趣的。不同的作者介绍了相关数据的表达这些标记细胞分离从加州大学73年,80年- - - - - -82年]。这是一个主要因素,证明了UC-derived SC的特殊位置,并允许这些细胞的性质的建议,在个体发育的意义上,更接近多能胚胎干细胞比成人的多功能细胞。同时,有很多的证据升值UC-derived表达这些标记的细胞。例如,可能有一些方法论的错误关于Oct-4的表达水平。总结了在瑞安et al。83年],Oct-4文学的关键检查提示胎儿MSC的建议Oct-4表达可能是“皇帝的新衣”,早期的报道(false)积极表达放大在后续的研究中没有关键注意新兴细分的知识和方法。反过来,SSEA4可能是另一个的角色,有一些新的证据的观点的变化对于干细胞的SSEA4对扩散的影响。他的论文等。84年]表明SSEA4可能显示改变表达谱在应对文化媒体包含的边后卫,不得的一个重要标志WJ-MSC多能性。应该提到的早期胚胎记录标记不是与MSC的分化潜能。为了链接这些标记物的表达和分化能力,相关的和科学的声音明显应该是封闭的。应该分析各种途径分化形态,生化,最重要的是功能性研究和实验支持。
必须理解,由加州大学细胞标记的数据表达是不同的在不同的实验室。可能在这些调查作者面临加州大学样本的异质性不仅不同的方法,而且由于捐赠者的个人特性,包括民族差异和其他未揭露的特点(85年]。这个问题还有待调查,但是区别不同作者的成果验证这个解释。
然而,尽管更深入研究的必要性的分子生物学特性不同的亚种的加州大学组织的功能,其使用效率作为治疗药物似乎显而易见。因此,数以百计的临床研究项目使用UC-derived细胞已登记日期,还有更多的临床研究项目。例如,可以找到283个研究“脊髓组织”https://clinicaltrials.gov/。进入搜索请求“脐带组织细胞临床试验”http://scholar.google.com/导致44500年业绩包括专利和不包括引用。假设使用的各种病态UC-derived细胞令人印象深刻。
2.2。可能的作用机制
UC-MSC不仅可用于直接cell-oriented方式作为悬架也可以产生不同的chemofactors培养基中可以使用的条件培养基培养其他细胞类型或作为一个潜在的治疗药物(86年,87年]。它已经表明,MSC培养WJ提取延迟衰老通过p53和p16INK4a分子/复审委员会途径[88年]。这项研究的作者建议WJ提取为MSC文化扩张提供了一个理想的微环境在体外保存MSC属性通过推迟MSC衰老,骨髓间充质获得允许大量的基础研究和临床治疗。此外,这些msc可能成为一种支持性环境的其他细胞类型。基质支持肝星状细胞(89年观察)、精原SC和ESC (90年]。根据风机等。91年),间充质基质细胞支持加州大学的血液体外扩张,提高调节性T细胞,并降低移植物抗宿主病。此外,林等。92年)表明,post-UC-cell介质提高冻融低温贮藏CD34 +细胞的生存和扩张。
WJ-MSC旁分泌的影响可以通过多种信号通路执行不同的关键分子。这些影响提供神经保护、血管生成和增强的再生。功能验证表明,WJ-MSCs诱导更好的神经分化和神经细胞迁移通过旁分泌机制。已经证实NTF3, EGF, MDK, HBEGF, CXCL2, CXCL5, FGF9更丰富WJ-MSCs比MSC从其他来源(56]。因为它已经证明在66年),“人类WJ-MSCs调节的mRNA转录表达TGF -β2、低氧诱导因子- 1α,纤溶酶原激活物inhibitor-1基因在正常皮肤成纤维细胞在我们的文化条件。其他基因参与组织愈合,新血管形成和/或重构——包括VEGF、纤维母细胞生长因子2,结缔组织生长因子,胶原蛋白和胶原蛋白三世——没有改变。Decorin和TGF -β3也仍不受影响。“西门托等。43)得出结论,angiogenesis-associated成绩单(的表达VEGF的亚型,组,HGF, C-mET, bFGF, TGF -β和PDGF-AB) cord-derived细胞高。因此,有几个因素最有可能造成的心血管效应在活的有机体内和在体外。更直接的工作已经在进行具体识别每个候选人的角色。同样的情况与其他MSC的影响:讨论可能的候选分子,但确切的机制和信号通路不够了。
WJ-MSC-based疗法可以被视为一个潜在的替代原位肝移植治疗肝脏疾病。UC-derived细胞表现出潜在的分化成hepatocyte-like细胞。的在体外和在活的有机体内使用UC-MSCs肝脏细胞疗法被描述(93年]。该细胞群显示一些肝肝发展的标记描述顺序的步骤。在治疗肝硬化,UC-MSCs像抗炎和antifibrosis代理通过内源性分泌金属蛋白酶(27]。心血管疾病的潜在治疗使用WJ-derived细胞[描述94年]。手术治疗使用nonautologous阀门或管道有很多缺点,包括阻塞性植入的组织向内成长和钙化,因此心血管胎儿组织工程关注的在体外制造的自体,活组织潜能再生心肌(27]。WJ-derived细胞是一种很有前途的软骨修复由于他们分化细胞来源和免疫调节特性27]。WJ-MSCs已经证明成功成熟的软骨细胞分化成细胞相似。特殊功能的低免疫原性和诱导免疫耐受的潜力证明努力的使用UC-derived细胞在骨关节炎,类风湿性关节炎和其他疾病的设置。最近的组织工程研究的发展主要集中在生物人工神经导管引导轴突再生。鉴于激活雪旺细胞的内在能力,促进轴突再生在活的有机体内,UC-MSC成功可以用来获得成熟的雪旺细胞的周围神经的再生。雪旺细胞也支持轴突再生,构造髓,和促进功能恢复脊髓损伤模型(27]。此外,它建立了UC-derived细胞可以极大的兴趣在人类围产期疾病的中枢神经系统。影响免疫系统和炎症过程也广泛讨论95年- - - - - -97年]。另一个有趣的问题是UC-derived细胞抗癌治疗的潜在用途98年,99年]。今天有证据的潜在影响UC-derived细胞几乎每一个生理系统(表1)。
UC-derived细胞的治疗潜力,以及其他msc,在再生医学可以与不同的直接补偿等机制和相关组织改造,旁分泌作用和影响微环境,和免疫调节。在大多数情况下,这些影响可以组合。此外,分析方法并不总是能够检查性能的所有阶段的临床效果,就是为什么我们只能评估的最终结果正面或负面影响治疗。
3所示。改编的GMP条件的方法
在现代细胞疗法的一个突出的倾向是标准化的方法和这些方法的适应良好生产规范(GMP)。标准化的问题cell-isolation方法是最广泛讨论的一个问题One hundred.- - - - - -103年]。论文Sart et al。104年有关此主题的)提供足够的数据。它还涉及到了其他地方105年,106年]。使用GMP-compliant条件可以为患者和研究者让产品更安全,但细胞产品的价格(并不便宜,即使没有这样的条件)应该更高。
生产过程符合gmp要求精确定义(es)以及所需的多个标准质量的最终产品。这些变量包括环境、人员培训和资格,并控制(107年]。GMP-compliant过程、细胞培养和准备临床使用,应该执行按照一般要求制药设施(建筑架构,空气准备和清洗系统,特殊要求的人员,等等)。偏好xeno-free培养条件。设计新的clinical-grade方法获取细胞干细胞来源的产品,包括加州大学,是广泛讨论108年- - - - - -111年]。
像马丁斯et al。112年)明确强调,”由于新颖性、复杂性和技术特异性的细胞疗法,专门定制的,统一规定是必要的,以确保全球蜂窝产品的可用性。目前,在欧盟,规定(EC) 1394/2007号先进治疗医药产品(ATMPs)制定具体准则关于集中授权、监督和药物警戒。ATMPs最重要的需求之一是产品的完整描述。安全是一个主要关注这类生物制药。“出于这个原因,作者的工作设计了ATMP UCX注册商标。一直隔离的方法,特征明显扩大,同行一个人类UC-derived msc已成功改编的人口。表达分析,immunophenotypic分析、混合淋巴细胞反应,核型分析,和评价teratoma-forming潜在的分化,免疫抑制,treg转换进行了分析。此外,最适合GMP-grade冷冻保存和恢复方法提出了基于单元的产品。
3.1。低温贮藏
最安全、最有效的冷冻保存方法是一个重要的研究与临床实用程序的一部分,各种各样的SC。最近一段时间,论文关注这个问题。在罗伊et al。113年),10%的无血清配方二甲亚砜(DMSO)和0.2米蔗糖低温贮藏的加州大学组织进行优化。缓慢冻结和快速解冻。msc收获WJ低温贮藏的加州大学可以接受强劲扩张,区分中胚层的血统,表达MSC-characteristic表面抗原。累计细胞产生,然而,低于相应的新鲜线组织。其他报纸给了替代方法。Di朱塞佩et al。114年)进行了深刻研究低温贮藏对WJSCs蛋白质组的影响。这是证明了冷冻WJSCs显示定性和定量变化与新鲜细胞相比,表达的蛋白质参与复制、细胞防御机制,和新陈代谢,从而确保冻融生存。这项研究的结果可以在阐明可能发挥关键作用机制与维持活跃的增殖和最大细胞可塑性,因此使用WJSCs在细胞疗法安全的生物。因此,建立cryoconditions适合进一步GMP-compliant效用至关重要。
根据我们提供的信息描述的过程在GMP条件下获得的产品图1。
脐带的方式再生医学在医疗机构开始和结束。出生时的材料应妥善收集然后运输在合适的条件下正确建立并维护gmp-grade设施,它应该被处理的细胞的分离和培养和制备药用产品。材料可能是低温贮藏在不同阶段:脊髓组织,细胞培养,或作为“备用的”产品。此外,质量和安全研究需要执行产品的生产过程。一些问题仍未解决的主题选择必要的分析集。脐带细胞产品通过测试应该什么?显然这取决于线的来源(自体或同种异体)细胞,其使用的目的(类型的病理条件),等等。不育和安全测试、immunophenotyping测试的分化潜能,核型分析、端粒酶活性测定,血管生成化验,各种致瘤性分析、dna损伤检测化验等等是可以建立的测试。“备用的”产品是给诊所的医学专业人员和管理。
最重要的需求之一的临床级细胞产品的完整描述产品。安全是一个主要关注这类生物制药。基于单元的产品必须不会引起感染,过敏,或恶性肿瘤112年]。其中一个障碍是各种GMP-compliant条件,因为没有严格的标准要求细胞产品的生产。它已经表明,msc处理下不同的GMP-conditions可以有不同的属性(115年]。
最紧急的部分上述互连的标准化程序和医生之间的成功合作,科学家和制药专家。
4所示。未来的视角和挑战
MSC在文化的异质群体多功能细胞可能获得某些表型特性从不同的组织:隔离后的表达一组表面标记,粘附塑料,和诱导分化的能力(116年]。因此,MSC的细胞学和生物化学特异性的理解不仅在文化,而且在生物体是一个必须解决的关键问题更有效和更安全的这种材料在临床实践中的应用(117年]。
有两个突出的方法对干细胞疗法。第一个特征为science-oriented和第二个迷信药物。science-oriented方法旨在揭示深刻的干细胞作用的分子和细胞机制在体外和在活的有机体内。更多的特征,可以评估,充分描述,功能越多分析:这是他们的向量。随着越来越多的新的发现和特点,每年大概这个分析过程可以几乎没完没了的(118年]。例如,已经完成了另一个基因筛查WJ-MSCs Mechiche Alami et al。119年]。迷信药物方法侧重于最后的效果;目标结果,即使没有深刻理解治疗制剂的作用背后的机制。因此,后一种方法是风险更大。
因此,最有效的策略应结合上述的干细胞的使用方法。应该选择一些主要特征分析(他们必须信息和用于常规分析),然后应该选择最合适的方法的应用以及疗效评估。
最突出的未来的挑战和观点往往专注于领域的标准化、GMP-grade优化相关流程,寻找程序最低限度影响具备干细胞特性的细胞。
5。结论
绝大多数UC-MSC临床研究的重点是改造结缔组织各种器官的损伤和修复故障由于直接通过某些旁分泌细胞替换或交互。UC-derived细胞可以被认为是一种混合的细胞类型广泛的治疗潜力,其中最著名的是msc具有属性结合胎儿和成人SC特性。不同的作者有不同性质的明确证据细胞隔离来自不同地区的加州大学。然而,临床研究的数据大多是获得使用WJ整个加州大学或细胞。标准化的必要性和适应的GMP条件推动临床研究的方法创造新的,安全的方法和基于单元的产品。细胞和组织的发展精子银行设施允许脐带组织以及UC-derived细胞低温保存的进一步应用。有很大需要新的、高度信息化的方法评估细胞的适宜性的临床管理。然而,深入科学研究之间的平衡和合理的实现细胞为再生医学最需要的产品。
缩写
| 加州大学: | 脐带 |
| 硕士: | 间充质干细胞 |
| SC: | 干细胞 |
| WJ: | 沃顿商学院的果冻。 |
利益冲突
作者宣称没有利益冲突。
承认
本研究支持的格兰特的欧洲区域发展Fund-Project FNUSA-ICRC(没有。CZ.1.05/1.1.00/02.0123)。