干細胞是身體的原材料，所有其他具有特殊功能的細胞都是由干細胞產生的。但是什么是間充質干細胞，間充質干細胞又來源于哪里呢？接下來我將帶您慢慢了解

間充質干細胞（Mesenchymal Stem Cells, MSCs）是一類具有自我更新能力和多向分化潛能的成體干細胞。它們不僅能夠自我復制，還可以在特定條件下分化為多種類型的細胞，如骨骼、軟骨、脂肪等組織細胞。此外，MSCs還具備獨特的免疫調節功能，能夠在炎癥環境中發揮抗炎或促炎的作用，這使得它們成為治療各種疾病的重要候選者。

間充質干細胞（MSC）可來源于多種組織，包括脂肪組織（脂肪）、骨髓、臍帶組織、血液、肝臟、牙髓和皮膚。本文將重點關注源自脂肪組織 (ADSC)、骨髓 (BMSC) 和臍帶組織 (UC-MSC) 的間充質干細胞。

什么是間充質干細胞，間充質干細胞來源于哪里？

01.間充質干細胞的定義與特性

間充質干細胞最早是在骨髓中被發現，并因此得名。隨著研究的深入，科學家們逐漸認識到這類細胞并非局限于骨髓之中，實際上存在于人體多個部位。MSCs屬于中胚層起源的細胞，具有以下幾大特點：

• 自我更新：可以無限次地分裂而不失去其未分化的狀態。
• 多向分化：可以在適當的條件下分化為不同類型的細胞。
• 免疫調節：根據所在微環境的不同，MSCs能夠調節免疫系統的活性，既能在過度活躍時抑制免疫反應，又能在免疫不足時增強免疫應答。
• 低免疫原性：由于表達較低水平的主要組織相容性復合物II類分子（MHC II），使得異體移植時排斥反應的風險相對較小。

02.間充質干細胞的來源

間充質干細胞可以從多種組織中獲取，主要包括但不限于以下幾個方面：

• 骨髓：傳統上被認為是MSCs的主要來源之一。然而，從骨髓中提取MSCs的過程較為復雜且對捐獻者有一定的侵入性風險。隨著年齡增長，骨髓內的MSCs數量會減少，質量也會有所下降。
• 脂肪組織：通過吸脂手術可大量獲得脂肪源性間充質干細胞（ADSC）。相比骨髓MSCs，ADSC擁有更高的增殖率和更廣泛的臨床應用前景，尤其是在整形美容領域。
• 臍帶：包括沃頓膠在內的臍帶部分含有豐富的MSCs資源。采集過程非侵入性強，且這些細胞表現出較高的增殖潛力及較低的免疫原性，適合作為新生兒及其親屬未來的健康儲備。
• 其他來源：除了上述三種主要來源外，MSCs還可以從牙髓、皮膚、肝臟等多個組織中分離出來。例如，胎盤也是一個重要的MSCs來源，特別是對于那些尋求避免倫理爭議的應用場景而言。

03.間充質干細胞的臨床應用

間充質干細胞由于其自我更新、分化、抗炎和免疫調節等特性而被廣泛應用于多種疾病的治療。體外（在實驗室環境中進行）和體內（在活體中進行）研究支持了對MSC治療在臨床應用中的機制、安全性和有效性的理解。^[3]

根據Crigna等人2018年進行的一項研究。

“間充質干細胞主要通過旁分泌和內分泌作用模式發揮其再生作用，包括免疫調節、抗炎、促有絲分裂、抗凋亡、抗氧化應激、抗纖維化和血管生成影響。”?^[1]

3.1脂肪組織來源的間充質干細胞 (ADSC)

脂肪組織來源的間充質干細胞是從皮下脂肪組織（脂肪組織）中獲得的，可以通過吸脂手術快速大量獲得且具有高細胞活性?^[2]。??

當來自年輕的捐贈者時，ADSC可能更具有活力。對于參與自體手術（使用您的細胞）的老年患者來說，這可能是一個問題，因為老年細胞可能不太適合接受者的長期生存。與老年供體相比，年輕供體的脂肪組織來源的間充質干細胞（ADSC）具有更高的增殖率（移植后的存活率），但分化能力隨著年齡的增長而保持，因此比骨髓間充質干細胞（BM-MSCs）更具優勢。  

然而，ADSC確實保持了分化為中胚層（中間細胞層）來源細胞的潛力，并且通常因其低免疫原性和調節作用而聞名。其中不到1%在其表面表達HLA-DR蛋白，從而產生免疫抑制作用，使其適合同種異體移植和治療耐藥性免疫疾病的臨床應用。?^[2]

人們普遍認為ADSC可用于各種不同的條件。ADSC也可以成為大多數骨科治療的可行來源。常見的應用可能是脊髓損傷、關節炎、局部關節炎癥、膝蓋疼痛和其他肌肉骨骼問題。

然而，ADSC在臨床環境中的使用仍然存在一些挑戰。這些挑戰包括與細胞年齡有關的增殖限制、有限的分化能力和方案標準化。  

根據Mazini等人發表的一項研究。 

“ADSC在起源、類型和使用方式方面代表了許多治療挑戰，最近的不同研究為其在組織修復中的成功治療應用鋪平了道路。需要對標準化技術使用有更多的見解，以評估深入的療效干細胞的有益作用以及組織再生的范式可能不僅限于細胞修復，還可能與以下方面有關：細胞短暫的旁分泌作用。”

3.2骨髓間充質干細胞 (BM-MSC)

骨髓間充質干細胞（BM-MSCs）被歸類為多能成體干細胞，憑借其自我更新、分化和免疫調節特性，廣泛應用于各種疾病的治療。  

“體外和體內研究支持了對 BM-MSC 治療在臨床應用中的機制、安全性和有效性的理解。I/II 期臨床試驗的數量正在加速；然而，它們的規模有限。 BMSC的制備、運輸和管理的主題、法規和標準存在差異，導致治療的輸入和結果不一致。”?^[3]

局限性

骨髓采集是一種高度侵入性且痛苦的過程，需要全身麻醉和多天的醫院護理。BM-MSC 構成一個稀有群體，僅占總基質（干）細胞群體的0.002%，其分離取決于患者狀態和收集的物質體積。?^[2]

與ADSC類似，骨髓干細胞的數量和質量隨著年齡的增長而下降。當采用同種異體（細胞來自第三方）治療時，來自年輕捐贈者的BM-MSC可能更具活力。對于參與自體手術的老年患者來說，這可能是一個問題，因為老年細胞可能不太適合在接受者體內長期生存。Chu等人概述了這個問題。在2020年的一項研究中。  

“從老年人身上分離出的干細胞，其增殖率和分化成成骨細胞的能力較低，但它們會增加凋亡標記物和 SA-β-gal 陽性細胞（衰老細胞指標）的表達”?^[3]

大多數臨床前和臨床試驗都顯示骨髓間充質干細胞在治療各種疾病方面取得了良好的效果，并且在隨訪期間幾乎沒有不良反應。目前，BM-MSCs療法已用于治療骨關節炎、神經退行性疾病和運動相關損傷。?^[3]

3.3臍帶組織來源的間充質干細胞 (UC-MSC)

UC-MSC 可來源于多種區域，包括沃頓膠、臍帶內膜和臍帶血管周圍區域。作為一種常見的廢棄組織，臍帶含有豐富的間充質基質細胞來源，因此可以通過非侵入性方式獲得?^[14]。?

“UC-MSC是最原始的MSC類型，其 Oct4、Nanog、Sox2 和 KLF4 標記物的較高表達表明了這一點。”?^[1]

臍帶組織來源的間充質干細胞具有分化成不同細胞類型的能力，并且在上述三種類型的干細胞（脂肪、骨髓、臍帶組織）中具有最高的增殖率。?^[2]

與脂肪組織和骨髓來源的MSC類似，UC-MSC能夠分泌生長因子、細胞因子和趨化因子，從而改善不同的細胞修復機制。?^[4]。這些功能都有助于MSC的抗炎和免疫調節特性。

非侵入性細胞產品

UC-MSC的采集過程是非侵入性的，因為它不需要從患者體內提取。間充質干細胞直接取自道德捐贈的人類臍帶區域。 

與BMSC和ASC相比，UC-MSC還具有較高的增殖潛力，這意味著它們在體外擴增更有效，從而在獲得更多細胞數量時效率更高。^[15]

研究發現，UC-MSCs與細胞增殖（EGF）、PI3K-NFkB信號通路（TEK）和神經發生（RTN1、?NPPB和NRP2）相關的基因在UC-MSCs中上調（受體數量增加）。到BM-MSC中。^[15]

下圖顯示了BMSC、ADSC和UC-MSC之間的比較。  

04.間充質干細胞如何在體內發揮作用？

間充質干細胞利用其自我更新、免疫調節、抗炎、信號傳導和分化特性來影響體內的積極變化。間充質干細胞 (MSC) 還具有通過分裂和發育成特定組織或器官中存在的多種專門細胞類型來自我更新的能力。間充質干細胞是成體干細胞，這意味著它們不存在倫理問題，間充質干細胞并非源自胚胎材料。

“不存在重大倫理問題、免疫原性低、具有免疫調節功能的特點使間充質干細胞成為干細胞治療的有希望的候選者。”?– 江等人。^[6]

4.1免疫調節（調節免疫系統）

間充質干細胞（MSC）可以通過在免疫系統激活不足時促進炎癥反應以及在免疫系統過度激活時減少炎癥來調節免疫系統。間充質干細胞可以在防止免疫系統攻擊自身方面發揮關鍵作用，類似于許多自身免疫性疾病中可能看到的情況。根據Bernardo等人2013年進行的一項研究。當間充質干細胞暴露于足夠水平的促炎標記物（細胞因子）時，會通過促進免疫抑制反應來抑制炎癥并促進組織穩態。^[7]

根據Jiang等人2019年進行的一項研究。 

“根據信號類型或強度，間充質干細胞分泌細胞因子來促進或抑制免疫反應，以維持免疫平衡。”

下圖中的同一研究概述了這種平衡。

4.2抗炎（減少有害炎癥）

炎癥是免疫系統的一種反應，旨在保護身體免受有害的外部刺激，并幫助和修復身體。然而，當炎癥失調時，會對身體產生有害影響。免疫系統長期失調會導致多種自身免疫性疾病，例如多發性硬化癥、1型糖尿病、炎癥性腸病或狼瘡。^[7]

間充質干細胞的抗炎特性在其治療能力中發揮著關鍵作用。??

間充質干細胞如何減輕炎癥呢？

“來自不同來源的間充質干細胞通過減少腫瘤壞死因子-α (TNF-α) 和干擾素-γ (IFN-γ) 的產生以及增加前列腺素 (PGE2) 和白介素-6 (IL-6) 的分泌來減少炎癥。”^[9]

根據Gugjoo等人2020年進行的一項研究。 

“一般來說，間充質干細胞(MSC) 在維持體內平衡（免疫調節和抗炎活性）方面的核心作用是通過與免疫細胞相互作用來實現的，并通過細胞因子、趨化因子、細胞表面分子和代謝途徑介導。MSC抑制T細胞增殖、細胞因子分泌和細胞毒性 ^[9]“

4.3間充質干細胞分泌組和細胞外囊泡（外泌體信號傳導）

間充質干細胞的再生作用不僅依賴于其分化潛力和替代受損組織的能力，而且還由其分泌組通過旁分泌機制介導。^[5]

MSC分泌組是一組釋放到體內的生物活性因子，包括細胞因子、生長因子、細胞外囊泡、神經營養因子、可溶性蛋白質、脂質和核酸。^[5]

釋放的分泌蛋白組在許多生理過程的調節中發揮著重要作用，并且它們作為疾病的潛在生物標志物和治療靶點越來越受到人們的關注。^[10]

根據Arutyunyan等人2016年進行的一項研究。與骨髓來源的 (BM-MSC) 相比，UC-MSC表現出神經營養因子的分泌增加，例如bFGF、神經生長因子 (NGF)、神經營養蛋白3 (NT3)、神經營養蛋白4 (NT4) 和膠質源性神經營養因子 (GDNF) MSC）和脂肪組織來源的（AT-MSC）。^[15]

此外，與BM相比，UC-MSC分泌的多種重要細胞因子和造血生長因子的數量明顯更高，包括G-CSF、GM-CSF、LIF、IL-1α、IL-6、IL-8和IL-11間充質干細胞。這表明UC-MSC可能比其他來源的MSC更有效。?

4.4歸巢特性（間充質干細胞如何知道去哪里）

間充質干細胞的主要優點之一是由于其固有的歸巢能力，它們能夠靶向特定的關注區域。當全身施用時，間充質干細胞歸巢可以定義為退出循環并遷移到損傷部位。^[11]

根據Ullah等人2019年進行的一項研究。 

系統歸巢是一個由特定分子相互作用控制的多步驟過程。“系統歸巢的過程可以分為五個步驟：（1）束縛和滾動，（2）激活，（3）停滯，（4）輪回或滲出，以及（5）遷移”。 

下圖概述了此過程。

4.5分化（成為新型細胞）

間充質干細胞是多能干細胞，可以自我更新并分化成不同的細胞類型。換句話說，間充質干細胞可以變成多種不同的細胞類型，包括：脂肪組織、軟骨、肌肉、肌腱/韌帶、骨骼、神經元和肝細胞 (12)

根據 Almalki 等人2016年進行的一項研究。- “MSC分化為特定的成熟細胞類型是由各種細胞因子、生長因子、細胞外基質分子和轉錄因子 (TF) 控制的。^[12]

間充質干細胞有助于組織再生和分化，包括維持體內平衡和功能、適應改變的代謝或環境要求以及修復受損組織。^[13]

結論

綜上所述，間充質干細胞作為一種多功能的成體干細胞，在再生醫學、組織工程等領域展現出了巨大的應用價值。其廣泛存在于人體內多種組織中的特性，加上易于體外擴增的特點，使其成為了科研工作者探索新型治療方法的理想工具。未來，隨著對MSCs生物學特性的進一步理解和技術手段的進步，相信這類神奇的細胞將在更多疾病的治療中發揮關鍵作用。

要了解有關間充質干細胞在臨床環境中使用的更多信息，請訪問我們的方案頁面。

參考： 

(1) Torres Crigna, A.、Daniele, C.、Gamez, C.、Medina Balbuena, S.、Pastene, DO、Nardozi, D….Bieback, K.（2018 年 6 月 15 日）。 干/基質細胞治療腎損傷，重點關注臨床前模型。醫學前沿。https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6013716/。

(2) Mazini, L.、Rochette, L.、Amine, M. 和 Malka, G.（2019 年 5 月 22 日）。 脂肪干細胞 (ADSC) 的再生能力，與間充質干細胞 (MSC) 的比較。國際分子科學雜志。https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6566837/。

(3) Chu, D.-T., Phuong, TNT, Tien, NLB, Tran, DK, Thanh, VV, Quang, TL, … Kushekhar, K.（2020 年 1 月 21 日）。 人骨髓間充質干細胞/基質細胞分離、培養、保存及臨床應用的最新進展。國際分子科學雜志。https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7037097/。

(4) Jin, HJ, Bae, YK, Kim, M., Kwon, S.-J., Jeon, HB, Choi, SJ, Kim, SW, Yang, YS, Oh, W., & Chang, JW ( 2013 年 9 月 3 日）。 來自骨髓、脂肪組織和臍帶血的人間充質干細胞作為細胞治療來源的比較分析。國際分子科學雜志。https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3794764/。

(5) Liau, LL、Looi, QH、Chia, WC、Subramaniam, T.、Ng, MH 和 Law, JX（2020 年 9 月 22 日）。 用間充質干細胞治療脊髓損傷。細胞與生物科學。https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7510077/。

(6) 江文、徐靜（2020 年 1 月）。 間充質干細胞的免疫調節。細胞增殖。https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6985662/。

(7) 貝爾納多 (ME) 和菲比 (WE) (2013)。間充質基質細胞：炎癥的傳感器和開關。 細胞干細胞，  13（4），392–402。https://doi.org/10.1016/j.stem.2013.09.006

(8) Ryu, J.-S.、Jeong, E.-J.、Kim, J.-Y.、Park, SJ、Ju, WS、Kim, C.-H.、Kim, J.-S. ，＆Choo，Y.-K。（2020 年 11 月 7 日）。 間充質干細胞在炎癥和纖維化疾病中的應用。國際分子科學雜志。https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7664655/。

(9) Gugjoo, MB、Hussain, S.、Amarpal、Shah, RA 和 Dhama, K. (2020)。 免疫和過敏性疾病中間充質干細胞介導的免疫調節和抗炎機制。最近的炎癥和過敏藥物發現專利。https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7509741/。

(10) Stastna, M. 和 Van Eyk, JE（2012 年，2 月 1 日）。 研究分泌蛋白組：有關構成心臟的細胞的課程。循環。心血管遺傳學。https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3282018/。

(11) Ullah, M.、Liu, DD 和 Thakor, AS（2019 年 5 月 31 日）。 間充質基質細胞歸巢：改進機制和策略。i科學。https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6529790/。

(12) SG 阿爾馬爾基和 DK 阿格拉瓦爾 (2016)。 間充質干細胞分化的關鍵轉錄因子。差異化；生物多樣性研究。https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5010472/。

(13) Grafe, I.、Alexander, S.、Peterson, JR、Snider, TN、Levi, B.、Lee, B. 和 Mishina, Y.（2018 年 5 月 1 日）。 間充質分化中的 TGF-β 家族信號傳導。冷泉港的生物學觀點。https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5932590/。

(14) Walker, JT、Keating, A. 和 Davies, JE（2020 年 5 月 28 日）。 干細胞：臍帶/沃頓膠干細胞。細胞工程和再生。https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7992171/。

(15) Arutyunyan, I.、Elchaninov, A.、Makarov, A. 和 Fatkhudinov, T. (2016)。 臍帶作為間充質干細胞治療的潛在來源。干細胞國際。https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5019943/。

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