脂肪來(lái)源的間充質(zhì)干細(xì)胞的生物學(xué)特征及臨床應(yīng)用

1、脂肪來(lái)源的間充質(zhì)干細(xì)胞的生物學(xué)特征及臨床應(yīng)用【摘要】間充質(zhì)干細(xì)胞esenhyalsteells，Ss是一類具備干細(xì)胞特點(diǎn)的細(xì)胞系，廣泛應(yīng)用于各種細(xì)胞和基因程度的治療。脂肪來(lái)源的間充質(zhì)干細(xì)胞adipsetissue-derivedesenhyalsteells，ADSs，以其取材方便、來(lái)源豐富等多種優(yōu)勢(shì)逐漸取代骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞bnearr-derivedesenhyalsteells，BSs。本文就ADSs的生物學(xué)特性、應(yīng)用現(xiàn)況前景展望及亟待完善的問(wèn)題等方面做一綜述?！娟P(guān)鍵詞】間質(zhì)干細(xì)胞生物學(xué)特性臨床應(yīng)用1991年aplan6將在骨髓中發(fā)現(xiàn)的非造血功能干細(xì)胞命名為骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞bnearr-d

2、erivedesenhyalsteells，BSs，此后研究證實(shí)BSs具有多向分化潛能。而脂肪來(lái)源的間充質(zhì)干細(xì)胞adipsetissue-derivedesenhyalsteells，ADSs較BSs在獲取方式上具有更多優(yōu)點(diǎn)表1，且細(xì)胞性質(zhì)更穩(wěn)定，屢次傳代僅出現(xiàn)低程度的衰老。更為重要的是ADSs具有極強(qiáng)的遷移才能和腫瘤趨向性，易被病毒感染，感染后仍能保持生長(zhǎng)增殖活性，并能穩(wěn)定表達(dá)轉(zhuǎn)染的外源性基因9-10。ADSs的這些特性為其用于腫瘤治療提供了基矗1ADSs的別離吸脂術(shù)1次可獲得200L脂肪，從中可別離出約1106間質(zhì)干細(xì)胞11，是骨髓別離獲得量的40倍。2001年Zuk等12首次從吸脂所得的

3、脂肪組織中別離獲得ADSs。此技術(shù)經(jīng)屢次改良，形成目前常用的別離培養(yǎng)方法。無(wú)菌條件下將獲取的脂肪組織用同體積PBS液反復(fù)沖洗，參加0.075%型膠原酶，37振蕩、消化60in，然后以含10%胎牛血清的DE培養(yǎng)基終止消化。1200r/in離心10in，棄上清液及懸浮的殘存組織，重懸細(xì)胞，參加2倍體積的紅細(xì)胞裂解液NH4l154l/L+KH310l/L+EDTA0.1l/L靜置10in，離心、棄上清液。用適量的PBS液清洗3次，200目篩網(wǎng)過(guò)濾，所得細(xì)胞接種于252的培養(yǎng)瓶，加5L10%胎牛血清的高糖DE培養(yǎng)基，混合均勻，置于37、5%的2飽和濕度培養(yǎng)箱內(nèi)培養(yǎng)。相差顯微鏡觀察細(xì)胞形態(tài)特征及增殖情況

4、，3648h后首次換液，以后每72h換液1次。待細(xì)胞交融超過(guò)培養(yǎng)瓶底80%時(shí)，常規(guī)胰酶消化傳代。2ADSs的生物學(xué)特性2.1細(xì)胞形態(tài)接種24h后，細(xì)胞多已貼壁，換液除去未貼壁細(xì)胞。培養(yǎng)23d后貼壁細(xì)胞開(kāi)場(chǎng)分裂增殖，呈梭形或星狀外觀。1周后細(xì)胞交融單層達(dá)80%時(shí)進(jìn)展消化傳代。經(jīng)過(guò)2代擴(kuò)增后，ADSs呈現(xiàn)形態(tài)較為均一的梭形13，形態(tài)與BSs一樣。2.2免疫表型研究發(fā)現(xiàn)ADSs主要表達(dá)D13、D44、D73、D90、D105、D106、D166、D29、D49e和HLA-AB，而不表達(dá)D34、D3、D19、D45、D14、D117、D31、D62L、D95L和HLA-DR2。這個(gè)結(jié)果和其他的Ss幾乎

5、一致。但ADSs與BSs也有差異：大部分BSs表達(dá)D10，而表達(dá)D10的ADSs僅占5%20%；幾乎所有的ADSs表達(dá)D49f和D54，而B(niǎo)Ss極少表達(dá)。2.3染色體組型和多向分化潛能經(jīng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)擴(kuò)增20代后的ADSs仍具有正常的染色體組型，無(wú)異常改變13。體外特定的培養(yǎng)環(huán)境可誘導(dǎo)ADSs分化成成骨細(xì)胞、軟骨細(xì)胞、脂肪細(xì)胞、神經(jīng)細(xì)胞以及內(nèi)皮細(xì)胞等不同的細(xì)胞系14-18表2，在特定的誘導(dǎo)培養(yǎng)基中ADSs還可向骨骼饑心饑平滑肌細(xì)胞分化19-21。3ADS的臨床應(yīng)用3.1在組織工程中的應(yīng)用通過(guò)組織工程技術(shù)實(shí)現(xiàn)缺損組織或器官的修復(fù)與替代具有重要的臨床意義，而理想的種子細(xì)胞是組織工程的基矗作為候選細(xì)胞的B

6、Ss由于取材困難、獲取率低、分化才能和細(xì)胞數(shù)量隨體外傳代培養(yǎng)逐漸下降等應(yīng)用受限。ADSs具備更多優(yōu)勢(shì)，有望成為種子細(xì)胞的熱門(mén)選擇。已有研究利用脂肪干細(xì)胞和支架成功地修復(fù)了鼠、兔、犬骨缺損模型中的缺損22-24。BSs已被證實(shí)具有向牙源性細(xì)胞分化的才能并能形成類牙齒樣組織25-26，而ADSs不僅具備BSs的多向分化才能，且自身優(yōu)勢(shì)明顯，有望取代BSs作為牙齒重生工程的種子細(xì)胞。Zuk等27用-巰基乙醇誘導(dǎo)人ADSs向神經(jīng)細(xì)胞分化，發(fā)現(xiàn)30in后即有10%的細(xì)胞出現(xiàn)神經(jīng)元樣形態(tài)，3h后70%的細(xì)胞呈神經(jīng)元樣表型，免疫組織化學(xué)顯示神經(jīng)元特異性烯醇化酶陽(yáng)性表達(dá)，這一研究為周圍神經(jīng)損傷患者的康復(fù)帶來(lái)了

7、希望。3.2在靶向治療中的應(yīng)用靶向治療是將特殊的手段或藥效限制在特定的靶細(xì)胞、組織或器官內(nèi)以到達(dá)治療目的，同時(shí)不影響其他正常細(xì)胞、組織或器官的功能。適宜的基因載體是靶向治療成功的前提及必要條件，主要考慮以下幾個(gè)方面：1靶向特異性；2利于靶向基因高效轉(zhuǎn)移和長(zhǎng)期表達(dá)；3可被體內(nèi)免疫系統(tǒng)識(shí)別；4高度穩(wěn)定，易制備；5平安無(wú)毒。Ss易被腺病毒、慢病毒及腫瘤的逆轉(zhuǎn)錄病毒轉(zhuǎn)染，且轉(zhuǎn)染后仍能穩(wěn)定表達(dá)外源性基因10，28。Luia等29利用逆轉(zhuǎn)錄病毒，以ADSs為載體引入表達(dá)胞嘧啶脫氨酶ytsinedeainase，D的自殺基因，構(gòu)建D-ADSs，體外實(shí)驗(yàn)證實(shí)D-ADSs可向人結(jié)腸腺癌細(xì)胞株HT-29定向遷移，

8、體內(nèi)實(shí)驗(yàn)顯示其可以抵達(dá)腫瘤形成部位并發(fā)揮強(qiáng)效的抗癌作用。iyazaki等30在鼠模型中利用腺病毒轉(zhuǎn)染ADSs引入骨形態(tài)發(fā)生蛋白-2，實(shí)現(xiàn)脊柱交融術(shù)等基因治療。3.3在缺血性疾病和代謝性疾病中的應(yīng)用ADSs可以分泌多種血管生成因子，包括血管內(nèi)皮細(xì)胞生長(zhǎng)因子、成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子及抗凋亡因子等31-32，這一特性可被應(yīng)用解決各種缺血性疾病，如斷肢術(shù)、急性心肌梗死、末梢血管疾并缺血性腦病及移植中發(fā)生的部分缺血等。已有研究利用ADSs在鼠后肢缺血模型中成功促進(jìn)新生血管的形成33。盡管BSs也有此特性，但是其獲取需要進(jìn)展全身麻醉，可能引發(fā)患者心肌缺血、心力衰竭、腎功能衰竭及神經(jīng)系統(tǒng)疾病等多種并發(fā)癥。此外，

9、利用ADSs的特性分化可以得到成熟且功能完備的人脂肪細(xì)胞，可以用于脂肪細(xì)胞代謝及相關(guān)疾病如肥胖癥、2型糖尿病等的研究。有研究發(fā)現(xiàn)ADSs可向表達(dá)胰島素、生長(zhǎng)抑素、高血糖素的細(xì)胞分化，這可能成為糖尿病的有效治療方案34。3.4ADSs臨床應(yīng)用存在的缺乏盡管ADSs具有諸多的優(yōu)勢(shì)，但是在其應(yīng)用過(guò)程中仍存在著一些亟待解決的問(wèn)題。首要問(wèn)題是ADSs的純化，目前還缺乏統(tǒng)一的鑒定標(biāo)準(zhǔn)。其次，目前應(yīng)用的特定誘導(dǎo)培養(yǎng)基誘導(dǎo)ADSs分化產(chǎn)生指定類型細(xì)胞的效率不高，且鑒定這些分化細(xì)胞的方法過(guò)于簡(jiǎn)單，僅限于形態(tài)學(xué)或外表標(biāo)記的檢測(cè)。而將ADSs作為組織再生工程種子細(xì)胞的替代資源應(yīng)用的關(guān)鍵在于保證其定向誘導(dǎo)分化產(chǎn)生的細(xì)

10、胞的類型、純度與功能等。作為基因治療的靶向基因載體，ADSs導(dǎo)入外源基因的效率有待進(jìn)一步進(jìn)步。此外，ADSs的體外培養(yǎng)條件被認(rèn)為是一種優(yōu)化過(guò)的環(huán)境，經(jīng)過(guò)這樣培養(yǎng)后的細(xì)胞能否適應(yīng)體內(nèi)環(huán)境并繼續(xù)保持強(qiáng)勢(shì)的生長(zhǎng)分化有待證實(shí)。ADSs在體內(nèi)是否會(huì)有致瘤性風(fēng)險(xiǎn)，是否會(huì)導(dǎo)致宿主免疫紊亂等問(wèn)題還需進(jìn)一步討論。轉(zhuǎn)貼于論文聯(lián)盟.ll.4結(jié)語(yǔ)ADSs作為脂肪來(lái)源的Ss，具有極強(qiáng)的遷移才能和腫瘤趨向性，能穩(wěn)定表達(dá)轉(zhuǎn)染的外源性基因，可以向多個(gè)細(xì)胞系分化，并能分泌多種血管生成因子。由于其獲取方式較BSs容易，已逐漸成為組織工程、靶向治療、缺血性疾病和代謝性疾病等臨床應(yīng)用的種子細(xì)胞。盡管目前尚有一些未能解決的問(wèn)題，但相信

11、其應(yīng)用前景廣闊，將會(huì)成為細(xì)胞、基因治療研究的熱門(mén)之?！緟⒖嘉墨I(xiàn)】1FriedenstEinAJ,GrskajaJF,KulaginaNN.Fibrblastpreursrsinnralandirradiateduseheatp-ietirgansJ.ExpHeatl,l976,45:267-274.2YaezR,LaanaL,Gara-astrJ,etal.Adipsetissue-derivedesenhyalsteellshaveinviviunsuppressiveprpertiesappliablefrthentrlfthegraft-versus-hstdiseaseJ.Steell

12、s,2022,2411:2582-2591.3AungT,iyshiH,TunT,etal.hndrindutinfuseesenhyalsteellsinthree-diensinalhighlyprusatrixsaffldsJ.BiedaterRes,2002,611:75-82.4Ikeuhi,DhiY,HriuhiK,etal.RebinanthuanbnerphgenetiprtEIn-2prtesstegenesisithinatelpeptidetypeIllagenslutinbybinatinithratulturedarrellsJ.BiedaterRes,2002,60

13、1:61-69.5apagnli,BellantunI,KuarS,etal.Hightransdutineffiienyfirulatingfirsttriesterfetalesenhyalsteells:ptentialtargetsfrinuterexvivgenetherapyJ.BJG,2002,1098:952-954.6aplanAI.esenhyalsteellsJ.JrthpRes,1991,95:641-650.7PittengerF,akayA,BekS,etal.ultilineageptentialfadulthuanesenhyalsteellsJ.Siene,1

14、999,2845411:143-147.8GibleJ,GuilakF.Adipse-derivedadultsteells:islatin，haraterizatin，anddifferentiatinptentialJ.yttherapy,2022,55:362-369.9AllayJA,DennisJE,HaynesrthSE,etal.LaZandinterleukin-3expressininvivafterretrviraltransdutinfarrderivedhuanstegeniesenhyalprgenitrsJ.HuGeneTher,1997,812:1417-1427

15、.10riznK,deUgarteDA,Zhu，etal.ultilineageellsfradipsetissueasgenedeliveryvehilesJ.HuGeneTher,2022,141:59-66.11AustL,DevlinB,FsterSJ,etal.YieldfhuanadipsederivedadultsteellsfrlipsutinaspiratesJ.yttherapy,2022,61:7-14.12ZukPA,Zhu,izunH,etal.ultilineageellsfrhuanadipsetissue:Ipliatinsfrell-basedtherapie

16、sJ.TissueEng,2001,72:211-228.13LEILei,LIAeiing,SHENGPuYi,etal.Bilgialharaterfhuanadipse-derivedadultsteellsandinfluenefdnragenellrepliatininultureJ.SihinaSer-LifeSi,2022,503:320-328.14HalvrsenY,ilkisn,GibleJ.Adipse-derivedstralells-theirutilityandptentialinbnefratinJ.IntJbesRelatetabDisrd,2000,24Sup

17、pl4:S41-S44.15BarryF,ByntnRE,LiuB,etal.hndrgenidifferentiatinfesenhyalsteellsfrbnearr:Differentiatin-dependentgeneexpressinfatrixpnentsJ.ExpellRes,2001,2682:189-200.16HalvrsenYD,BndA,SenA,etal.Thiazlidinedinesandglurtiidssynergistiallyinduedifferentiatinfhuanadipsetissuestralells:Biheial,ellularandl

18、eularanalysisJ.etablislinExp,2001,504:407-413.17SaffrdK,HikK,SaffrdSD,etal.NeurgenidifferentiatinfurineandhuanadipsederivedstralellsJ.BiheBiphysResun,2002,2942:371-379.18GuanLD,LiSQ,YunfangF，etal.Invitrdifferentiatinfhuanadipse-derivedesenhyalsteellsintendthelial-likeellsJ.hineseSieneBulletin,2022,5

19、115:1863-1868.19izunH,ZukPA,Zhu,etal.ygenidifferentiatinbyhuanpressedlipaspirateellsJ.PlastRenstrSurg,2002,1091:199-209.20RangappaS,Fen,LeeEH,etal.TransfratinfadultesenhyalsteellsislatedfrthefattytissueintardiyytesJ.AnnThraSurg,2022,753:775-779.21Garia-lD,Garia-Arranz,GariaLG,etal.Autlgussteelltrans

20、plantatinfrtreatentfretvaginalfistulainperianalrhnsdisease:aneell-basedtherapyJ.IntJlretalDis,2022,185:451-454.22uiL,LiuB,LiuG，etal.RepairfranialbnedefetsithadipsederivedsteellsandralsaffldinaaninedelJ.Biaterials,2022,2836:5477-5486.23an,ShiYY,Aalai,etal.Adipse-derivedadultstralellshealritial-sizeus

21、ealvarialdefetsJ.NatBitehnl,2022,225:560-567.24DudasJR,arraKG,perG,etal.Thestegeniptentialfadipse-derivedsteellsfrtherepairfrabbitalvarialdefetsJ.AnnPlastSurg,2022,565:543-548.25LiZY,henL,LiuL,etal.dntgeniptentialfbnearresenhyalsteellsJ.JralaxillfaSurg,2022,653:494-500.26HuB,UndaF,Bpp-KuhlerS,etal.B

22、nearrellsangiverisetaelblast-likeellsJ.2022,855:416-421.27ZukPA,Zhu,AshjianP,etal.HuanadipsetissueisasurefultiptentsteellsJ.lBilell,2002,1312:4279-4295.28TanjaHakkarainen,erjaSarkija,PLehenkari,etal.HuanesenhyalSteellsLakTurTrpisbutEnhanetheAntiturAtivityfnlytiAdenvirusesinrthtpiLungandBreastTursJ.HuGeneTher,2022,187:627-641.29LuiaKuerva,VernikaAltanerva,irslavaatuskva,etal.AdipseTissueDerivedHuanesenhyalSteellsediatedPrdruganerGeneTherapyJ.anerRes,2022,6713:6304-6313.30iyazaki,asashiD,Zuk,etal.parisnfHuanesenhyalSte