间充质干细胞 (MSC) 是一种无争议的成体干细胞,它倾向于分化成骨骼组织中发现的特殊细胞,例如软骨细胞 (软骨细胞)、骨细胞 (成骨细胞) 和脂肪细胞 (脂肪细胞)。相比之下,源自胚胎的干细胞能够发育成我们体内发现的所有不同类型的细胞,这使得它们比MSC更具多功能性,但也更具争议性。诱导性多能干细胞也表现出更高的多能性,但作为经过修饰的细胞,它们面临着更大的调控挑战。

为什么说间充质干细胞是再生医学领域极具吸引力的原材料?
间充质干细胞在再生医学领域极具吸引力,主要原因如下:
生物学特性优势
- 自我更新能力:间充质干细胞具有强大的自我更新能力,能够在体外培养条件下不断增殖,为临床治疗提供充足的细胞数量。例如,在适宜的培养环境中,间充质干细胞可以经过多次传代,仍保持其干细胞特性和功能。
- 多向分化潜能:可以分化为多种细胞类型,如成骨细胞、脂肪细胞、软骨细胞、神经细胞、心肌细胞等。这使其能够参与多种组织和器官的修复与再生,为治疗各种组织损伤和退行性疾病提供了可能。比如在骨关节炎的治疗中,间充质干细胞可分化为软骨细胞,促进受损软骨的修复。
免疫调节功能
- 低免疫原性:间充质干细胞表面不表达或低表达主要组织相容性复合体(MHC)Ⅱ 类分子和共刺激分子,不易被免疫系统识别和攻击,在异体移植时具有较低的免疫排斥反应风险,可作为通用的细胞治疗产品应用于不同个体。
- 免疫调节作用:能够调节免疫系统的活性,抑制过度的免疫反应,诱导免疫耐受。在自身免疫性疾病、炎症性疾病以及器官移植后的免疫排斥反应等方面具有潜在的治疗价值。例如,在类风湿关节炎的治疗中,间充质干细胞可以通过调节免疫细胞的活性,减轻炎症反应,缓解关节疼痛和肿胀。
来源丰富与易于获取
- 多种组织来源:可以从骨髓、脐带、胎盘、脂肪组织、牙髓等多种组织中分离获取。这些组织来源广泛,取材相对容易,且对供体的损伤较小。例如,脐带间充质干细胞可以在新生儿出生时采集,不会对新生儿和产妇造成伤害。
- 体外培养容易:间充质干细胞在体外培养条件下易于生长和扩增,对培养环境和技术要求相对较低,便于大规模生产和临床应用。目前已经建立了较为成熟的间充质干细胞培养和扩增技术体系,能够为临床治疗提供稳定的细胞供应。
临床应用前景广阔
- 治疗多种疾病:在多种疾病的治疗中都展现出了潜在的疗效,如心血管疾病、神经系统疾病、肝脏疾病、肾脏疾病、糖尿病、自身免疫性疾病、骨关节炎、创伤修复等。例如,在心肌梗死的治疗中,间充质干细胞可以促进心肌细胞的再生和血管新生,改善心脏功能。
- 安全性较高:大量的临床前研究和临床试验表明,间充质干细胞在治疗过程中具有较好的安全性,未发现明显的不良反应和副作用。这为其在临床治疗中的广泛应用提供了有力的保障。
伦理问题相对较少
- 不涉及胚胎干细胞的伦理争议:与胚胎干细胞相比,间充质干细胞来源于成体组织,其获取和应用不涉及胚胎的破坏和伦理道德问题,更容易被社会和公众所接受。在再生医学领域的研究和应用中,较少受到伦理方面的限制和阻碍。
间充质干细胞的治疗潜力
MSC于1991年首次被描述,最初是从骨髓 (BM) 中分离出来的。后来,MSC也成功地从其他组织中分离出来,包括新生儿脐带血 (UCB)、脂肪组织 (AT)、肌肉和牙髓等。由于MSC具有调节免疫反应、支持造血和修复组织的能力,因此已广泛用于治疗免疫性疾病,例如克罗恩病、类风湿性关节炎、糖尿病和多发性硬化症 (MS)。
MSCs 可以分化成多种细胞类型,但只有在实验室中操作才能实现。它们的治疗效力在于它们与其他特殊细胞进行交流的能力。MSCs 具有独特的能力来调查受损组织并通过调节免疫系统和关闭炎症来做出反应。MSCs还能够产生营养因子,例如细胞因子和其他生物活性分子,以恢复身体结构和功能。
间充质干细胞的临床挑战
尽管自1995年以来,间充质干细胞 (MSC) 就已在临床试验中进行探索,但这些研究的结果往往达不到预期,尽管在各种疾病模型中收集的临床前动物数据令人鼓舞。大多数临床试验失败都是由于临床前研究和人类转化研究中存在重要的生物学和药理学差异造成的。为了克服这些挑战,一些研究人员现在正在探索工程 MSC。
首个基于MSC的细胞治疗产品于2010年在韩国获得批准。2010年至2018年间,仅有12种MSC产品获得上市许可,其中包括11种全面批准和最近在中国获得的1种有条件批准。
这些产品中只有一种在美国获得批准,即Mesoblast的Ryoncil,于2024年12月获得批准。还有第13种批准,即Alofisel 于 2018年获得欧洲EMA的批准,但后来于2024年12月被撤回。
自2018年以来,临床试验结果不佳导致一些MSC研究人员将重点放在MSC衍生的外泌体上。当使用MSC来替代组织中受损或丢失的细胞时,它们会相对较快地从体内清除。因此,观察到的治疗效果似乎主要是由MSC分泌的外泌体介导的。这些外泌体将细胞因子、蛋白质、脂质和核酸片段递送到受体组织,从而产生观察到的益处。
截至2025年1月10日,ClinicalTrials.gov列出了429项正在进行的临床试验,研究来自各种细胞来源的外泌体,其中45项专门关注MSC衍生的外泌体(搜索词:间充质干细胞衍生的外泌体)。
间充质干细胞临床试验
在ClinicalTrials.gov报告的1,715项MSC临床试验中,大多数研究使用脂肪来源的 MSC 和骨髓来源的MSC。有趣的是,这些临床研究中近75%使用MSC来开发再生医学产品。约14%的研究使用MSC进行疾病建模。其余11%的研究使用MSC进行药物发现和细胞毒性测试应用。
迄今为止,PubMed.gov还记录了有关MSCs的108,333篇科学论文。
由于 MSC 倾向于分化为软骨细胞、骨细胞和脂肪细胞,因此大多数研究都针对关节炎等肌肉骨骼疾病。MSC 治疗的其他主要适应症包括脊髓损伤、心血管疾病和严重肢体缺血 (CLI)。
间充质干细胞对再生医学的影响
MSCs具有多种令人着迷的特性,包括免疫调节作用、分化潜力和修复受损组织的能力,并且易于从不同来源获取。
这些特性促使科学家和研究人员研究 MSCs 作为细胞治疗、基因治疗和组织工程应用(再生医学的三大支柱)的有吸引力的原材料。此外,科学家、研究人员和生命科学公司的共同努力已促成12种基于MSC的细胞疗法获得批准、18种基于 MSC 的骨基质获得批准用于商业用途,以及20种含有MSCs和MSC衍生外泌体的外用化妆品的开发。
这些进展为基于MSC的再生医学开创了一个激动人心的新时代,具有将新兴技术转化为临床的巨大潜力。这些技术包括对MSC进行生物工程改造以使其发挥目标功能、使用MSC衍生的外泌体代替整个细胞,以及在新兴的清洁肉类行业中大量使用MSC 。随着亿万富翁投资者注意到“细胞农业”领域万亿美元的潜力,实验室培育的肉类正迅速成为农场培育肉类的真正替代品。
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