間充質干細胞 (MSC) 是成體干細胞，能夠分化成各種類型的中胚層衍生細胞，在各種醫學條件下的臨床前研究中顯示出可喜的結果。研究繼續探索它們在再生醫學中的潛力。

什么是間充質干細胞 (MSC)？

間充質干細胞 (MSC) 是從不同來源分離的成體干細胞，可以分化成其他類型的細胞。MSC的來源包括骨髓、脂肪（脂肪組織）和臍帶組織。

間充質干細胞 (MSC) 可以自我更新，也可以表現出多向分化。它們可以通過移植來補充人體的干細胞數量，因為它們可以避免人體免疫系統的負面反應^[1]。

間充質干細胞 (MSC) 因其獨特的細胞生物學、廣泛的臨床潛力以及作為快速發展的組織工程領域的核心組成部分而受到廣泛研究^[4]。研究間充質干細胞治療疾病功效的臨床研究處于初步開發階段，特別是用于了解自身免疫性疾病、移植物抗宿主病和癌癥。國際細胞治療協會 (ISCT) 提出了定義間充質干細胞 (MSC) 的標準。

間充質是什么意思？

術語“間充質”是指細胞的胚胎起源，特別是從中胚層胚層產生的細胞。中胚層胚層是在胚胎發育早期形成的三個主要胚層之一。中胚層產生各種類型的結締組織，例如肌肉、骨骼、軟骨和脂肪，以及形成血管、血細胞和泌尿生殖系統的細胞。

什么特征定義了人類間充質干細胞？

國際細胞治療學會的間充質和組織干細胞委員會建議了用于識別人類間充質干細胞 (MSC) 的最低標準。

1. 第一：間充質干細胞 (MSC) 在標準培養條件下必須具有塑料粘附性。
2. 第二：間充質干細胞 (MSC) 必須表達CD105、CD73和CD90，并且不表達CD45、CD34、CD14或 CD11b、CD79α或CD19以及HLA-DR表面分子。
3. 第三：間充質干細胞 (MSC) 必須在體外分化為成骨細胞、脂肪細胞和成軟骨細胞。

盡管識別間充質干細胞 (MSCs) 的標準可能需要隨著新知識的出現而調整，但相信ISCT提出的最低標準將導致對間充質干細胞 (MSCs) 的更一致的表征，并促進間充質干細胞 (MSCs) 之間的合作研究人員。

目前，間充質干細胞 (MSC) 研究受到各種細胞分離、擴增和表征方法的阻礙，因此難以比較和對比研究結果。ISCT指南旨在規范間充質干細胞研究。

間充質干細胞 (MSCs) 的分化潛能

間充質干細胞 (MSC) 是一種成體干細胞，可以分化成多種細胞類型，包括成骨細胞（骨細胞）、軟骨細胞（軟骨細胞）和脂肪細胞（脂肪細胞）。人類間充質干細胞也可以分化成其他細胞類型，如肌細胞（肌細胞）、神經細胞（神經細胞）和基質細胞。

根據發表在《干細胞評論與報告》(Stem Cell Reviews and Reports) 雜志 (3) 上的一項同行評審研究，間充質干細胞 (MSC) 已被證明可以分化成多種細胞類型，包括：

• 成骨細胞（骨細胞）
• 軟骨細胞（軟骨細胞）
• 脂肪細胞（脂肪細胞）
• 肌細胞（肌細胞）
• 神經細胞（神經細胞）
• 肝細胞（肝細胞）
• 胰腺細胞（胰腺細胞）
• 心肌細胞（心肌細胞）
• 內皮細胞（血管細胞）
• 上皮細胞（排列在表面的細胞）

在國際分子科學雜志上發表的另一項同行評審研究中，間充質細胞可以分化為中胚層譜系細胞，包括成骨細胞、脂肪細胞和軟骨細胞，分別作為外胚層和內胚層來源的細胞，如神經細胞和肝細胞。⁽⁴⁾

值得注意的是，間充質干細胞 (MSC) 的分化潛能可能因干細胞來源、擴增條件和培養它們的微環境而異。

什么是分化潛能？

分化是指不太特化的細胞變成更特化的細胞類型。在間充質干細胞中，分化是指干細胞變成特定細胞類型的過程，例如肌肉細胞、神經細胞或骨細胞。

遺傳和表觀遺傳因素的復雜相互作用控制著分化過程。遺傳因素包括特定轉錄因子和信號分子的表達，而表觀遺傳因素包括DNA甲基化、組蛋白修飾和非編碼RNA表達的變化。

分化過程可分為幾個階段。第一階段是特定基因的激活，導致控制細胞命運的轉錄因子的表達。第二階段是細胞增殖的開始和特定細胞類型的形成。最后階段是細胞的成熟，這導致功能細胞的形成。

多種因素會影響分化潛能

各種因素，如微環境、生長因子的可用性和其他細胞的存在，都會影響分化過程。例如，特定的信號分子，如骨形態發生蛋白 (BMP) 或 Wingless 相關整合位點 (Wnts)，可以分別促進干細胞分化為骨細胞或神經細胞。

在MSCs或多能間充質基質細胞的情況下，分化過程可以由分化劑誘導，例如特定的培養基中的特定生長因子、激素或化合物。間充質干細胞 (MSC) 的分化潛能可能因細胞來源、擴增條件和培養它們的微環境而異。

間充質干細胞 (MSC) 的功能是什么？

分化潛能

間充質干細胞 (MSC) 具有廣泛的功能，包括分化成各種細胞類型的能力，例如成骨細胞（骨細胞）、軟骨細胞（軟骨細胞）和脂肪細胞（脂肪細胞）。此外，間充質干細胞 (MSC) 可以抑制免疫反應并促進組織修復。

免疫調節特性

間充質干細胞 (MSC)以其免疫調節特性而聞名，這意味著它們可以調節免疫系統的活動、減少炎癥和抑制免疫反應。這一特性使它們成為各種條件下基于細胞療法的有希望的候選者，例如自身免疫性疾病、移植物抗宿主病和移植排斥反應。

促進組織修復和再生

間充質干細胞 (MSC) 還可以通過釋放生長因子和細胞因子來促進組織修復，這有助于將其他細胞募集到損傷部位。這些生長因子和細胞因子還可以促進組織修復所必需的新血管的形成。

間充質干細胞 (MSC) 也在臨床前和臨床研究中進行評估，以治療骨關節炎、成骨不全癥、克羅恩氏病、多發性硬化癥、帕金森氏癥和許多其他疾病。

值得注意的是，雖然間充質干細胞 (MSC) 在臨床前研究中顯示出令人鼓舞的結果，但仍需要更多的研究來充分了解它們的潛力并開發安全有效的療法。

在哪里可以找到間充質干細胞 (MSC)？

間充質干細胞 (MSC) 有多種來源，包括：

1. 骨髓是最常用的間充質干細胞 (MSC) 來源。骨髓是骨骼內部的海綿狀組織，含有未成熟細胞，包括間充質干細胞。這些細胞可以通過稱為骨髓抽吸的程序收集，這是一種相對簡單且安全的程序。
2. 脂肪組織（脂肪組織）：間充質干細胞（MSCs）也可以從脂肪組織中分離出來，脂肪組織是體內儲存脂肪的組織。脂肪組織可以通過吸脂術獲得，這是一種使用空心不銹鋼管從體內去除脂肪的手術。
3. 臍帶組織：間充質干細胞 (MSC) 也可以從臍帶組織中獲得，臍帶組織是連接胎兒和胎盤的組織。細胞可以在出生時收集，并可以儲存以備將來使用。
4. 外周血：在健康成人的外周血中可以發現少量間充質干細胞 (MSC)。這些細胞可以通過稱為單采術的程序收集，類似于獻血。
5. 胎盤組織：間充質干細胞 (MSC) 也可以從胎盤組織中獲得。細胞可以在出生時收集，并可以儲存以備將來使用。
6. 滑液：在關節的滑液中可以發現少量的間充質干細胞（MSC）?；嚎梢酝ㄟ^稱為關節穿刺術的程序獲得，這是一種相對簡單且安全的程序。
7. 牙髓：在牙齒的牙髓中可以發現少量的間充質干細胞 (MSC)。牙髓可以通過稱為根尖切除術的手術獲得，這是一種去除牙根尖端的外科手術。

來自臍帶組織的細胞，特別是沃頓氏膠質細胞，是可用的最年輕和最原始的MSC。大多數臍帶在分娩后被丟棄，這種來源無害且容易獲得。

這些細胞的年輕特性使它們具有巨大的潛力，可以轉化為體內所需的任何類型的細胞。年輕的細胞也傾向于更快地復制，MSCs不僅可以分化成其他細胞類型，而且可以繁殖以增加它們對身體的治療效果。研究人員還發現，干細胞的效力與其年齡有關，這使得臍帶組織間充質干細胞成為最有能力的細胞之一。

值得注意的是，來自不同來源的MSC的分離和擴展可能會有所不同并具有其他特性。此外，從某些位置（例如外周血和滑液）分離MSC可能比骨髓、脂肪組織或臍帶組織來源的間充質干細胞 (MSC) 更具挑戰性且效率更低。

間充質干細胞 (MSC) 的缺點是什么？

雖然間充質干細胞 (MSC) 和多能干細胞在臨床前研究中顯示出可喜的結果，但它們在研究中的應用也存在一些局限性和挑戰：

1. 異質性：來自不同來源（例如骨髓和脂肪組織）的 MSC 可能具有其他特性，并且可能無法完全互換。這使得比較不同研究的結果變得困難。
2. 分離和擴增的可變性：來自不同來源的 MSC 的分離和擴增可能會有所不同，并且可能具有其他特性，因此很難將一項研究的結果復制到另一項研究。
3. 有限的分化潛能：雖然 MSCs 可以分化成各種細胞類型，但它們的分化潛能可能會因細胞來源、擴增條件和培養它們的微環境而異。
4. 質量控制：需要標準化的方法來分離、擴增和表征 MSC，這有助于確保研究中使用的細胞的質量和一致性。
5. 安全性和有效性：雖然間充質干細胞在臨床前研究中顯示出可喜的結果，但還需要更多的研究來了解它們的潛力并充分開發安全有效的療法。

間充質干細胞 (MSCs) 與造血干細胞 (HSCs)

間充質干細胞（MSCs）和造血干細胞（HSCs）都是成體干細胞，但有明顯的區別。

1. 分化潛能：間充質干細胞（MSCs）可以分化成多種細胞類型，如成骨細胞（骨細胞）、軟骨細胞（軟骨細胞）和脂肪細胞（脂肪細胞），以及其他細胞類型，如肌細胞（肌肉細胞）、神經細胞（神經細胞）和基質細胞。相反，HSC 主要分化為血細胞和免疫系統的細胞，例如紅細胞、白細胞和血小板。
2. 來源：間充質干細胞（MSCs）可分離自多種來源，如骨髓、脂肪組織、臍帶、外周血、胎盤組織、滑液和牙髓。另一方面，HSC 主要從骨髓中獲得，但也可以在外周血中發現少量。
3. 免疫特性：間充質干細胞 (MSC) 具有免疫調節特性，這意味著它們可以調節免疫系統的活性，減少炎癥并抑制免疫反應。另一方面，HSC負責產生和維持免疫系統細胞，因此它們不具有相同類型的免疫調節特性。
4. 治療應用：間充質干細胞 (MSC) 已被研究用于許多治療應用，包括組織修復、再生醫學和各種疾病的細胞療法。另一方面，HSC 主要用于治療血液疾病，如白血病、淋巴瘤和鐮狀細胞性貧血，以及骨髓移植。

值得注意的是，間充質干細胞 (MSC) 和HSC是復雜的細胞類型，關于它們的特性和潛在的治療應用仍有很多需要了解的地方。

間充質干細胞可用于哪些醫療條件？

間充質干細胞 (MSC) 已被研究用于廣泛的治療應用，包括組織修復、再生醫學和針對各種疾病的細胞療法。研究過MSC的一些醫療條件包括：

1. 骨關節炎：促進軟骨修復并減少骨關節炎的炎癥，骨關節炎是一種退化性關節疾病，會影響關節中的軟骨和骨骼。
2. 類風濕性關節炎：可用于治療類風濕性關節炎的抗炎和免疫調節特性。這種自身免疫性疾病會導致炎癥和關節損傷。
3. 移植物抗宿主病：免疫抑制特性可能使 MSCs 可用于治療移植物抗宿主病。這種并發癥可能發生在骨髓移植后。
4. 心肌梗塞：已經研究了 MSCs 在心臟病發作后促進心臟組織修復的潛力。
5. 脊髓損傷：已經研究了 MSCs 促進受損神經組織和脊髓損傷修復的潛力
6. 自身免疫性疾病： MSC 已被證明具有抗炎和免疫調節特性，這可能有助于治療自身免疫性疾病，例如多發性硬化癥和狼瘡。
7. 1型糖尿?。?/strong>已檢查 MSCs 是否有潛力幫助保護 1 型糖尿病患者體內產生胰島素的細胞
8. 肺部疾?。?/strong>間充質干細胞在慢性阻塞性肺病 (COPD) 和急性呼吸窘迫綜合征 (ARDS) 等疾病中幫助修復肺組織的潛力已被審查。
9. 多發性硬化癥 (MS)： MSC 已被證明具有抗炎和免疫調節特性，這可能有助于治療 MS。這種自身免疫性疾病會影響中樞神經系統。
10. 萊姆病：已經分析了間充質干細胞在幫助修復組織損傷和減少由萊姆病引起的炎癥方面的潛力，萊姆病是一種由蜱傳播的細菌感染。
11. 帕金森氏?。?/strong>已經檢查了MSCs是否有潛力幫助保護和修復在帕金森氏病（一種影響運動的退化性疾病）中受損的大腦神經細胞。
12. ALS（肌萎縮性側索硬化癥）：已經研究了MSCs在幫助保護和修復ALS中受損的脊髓神經細胞方面的潛力，ALS 是一種影響大腦和脊髓神經細胞的進行性神經退行性疾病。

值得注意的是，盡管MSCs在臨床前研究中顯示出令人鼓舞的結果，但還需要更多的研究來充分了解它們的潛力并開發安全有效的療法。此外，仍考慮使用MSCs作為治療方法。自19世紀末以來，醫學界就知道 MSC的存在。然而，直到最近的進步，醫生才能夠激活和補充這些細胞來治療各種疾病。

References:

(1) Ullah, I., Subbarao, R. B., & Rho, G. J. (2015, April 28). Human mesenchymal stem cells – current trends and future prospective. Retrieved from https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4413017/.

(2) Ding DC, Shyu WC, Lin SZ. Mesenchymal stem cells. Cell Transplant. 2011;20(1):5-14. doi: 10.3727/096368910X. PMID: 21396235.

(3) Pittenger MF, Mackay AM, Beck SC, Jaiswal RK, Douglas R, Mosca JD, Moorman MA, Simonetti DW, Craig S, Marshak DR. Multilineage potential of adult human mesenchymal stem cells. Science. 1999 Apr 2;284(5411):143-7. doi: 10.1126/science.284.5411.143. PMID: 10102814.

(4) Williams AR, Hare JM. Mesenchymal stem cells: biology, pathophysiology, translational findings, and therapeutic implications for cardiac disease. Circ Res. 2011 Sep 30;109(8):923-40. doi: 10.1161/CIRCRESAHA.111.243147. PMID: 21960725; PMCID: PMC3604746.

(5) Mesenchymal Stem Cells: Biology, Pathways, Translations, and Therapeutic Implications” R. Mishra and S.A. Pittenger, International Journal of Molecular Sciences, 2019.

(6) Comparison of bone marrow- and adipose tissue-derived mesenchymal stem cells: a systematic review” by L. Huang, Y. Liu, P. Cui, and L. Li, Stem Cell Reviews and Reports, 2010.

(7) Standardization of mesenchymal stem cell isolation, expansion and characterization” by C.D. Corcione, R. De Bari, and M.L. Lazzari, Journal of Cellular and Molecular Medicine, 2009.

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