什么是间充质细胞?
间充质细胞又称为间充质干细胞(mesenchymal stem cells,MSC),是一种具有自我更新能力且在适宜微环境下具有多系分化潜能的原始细胞。间充质细胞可在体外分化培养扩增,遗传背景稳定,可分化为成骨细胞、成软骨细胞、脂肪细胞、神经细胞、肌肉细胞等多种组织细胞,是组织工程重要的种子细胞之一。间充质细胞的主要来源为骨髓,在外周血、脐血、胎肝、胎盘等多种组织也有发现其存在。
细胞特性
形态及表面标记
间充质细胞在形态上呈纺锤形的成纤维细胞状,能附着在塑料或玻璃培养皿上生长形成均匀的集落或贴壁的融合层。间充质细胞既有间质细胞的表面抗原特征,又有内皮细胞、上皮细胞、肌肉细胞的表面抗原,但不表达造血细胞的表面标志,也不表达与人白细胞抗原识别有关的的共刺激分子等。一般来说,间充质细胞的表面标记物主要为CD73、CD90、CD105等。
分化潜能
间充质细胞具有广泛的分化潜能。在体内,由于间充质细胞所定居的组织不同,微环境中的细胞因子、生长因子等各种调控物质不同,可促进间充质细胞向不同的谱系分化。体外培养时,在不同的诱导条件下间充质细胞能够向不同的体系分化,不仅可以分化为成骨细胞、脂肪细胞、软骨细胞和肌肉细胞等,甚至还可以跨胚层分化,如可以分化为外胚层的神经胶质细胞及内胚层的肝细胞等。
造血支持作用
体外研究表明,间充质细胞具有支持造血的作用,对造血干细胞有明显的扩增作用,其机制在于:(1) 间充质细胞可以分泌某些造血生长因子,如白血病细胞抑制因子、干细胞因子等,创造体内扩增的理想造血微环境;(2) 间充质细胞表达的黏附分子和细胞外基质在造血干细胞的归巢中起重要作用。
提取及分离方法
间充质细胞的来源比较广泛,不同来源也意味着其提取方法存在差异。其中,骨髓作为其主要来源,从中提取出间充质细胞的方法如下:用培养基将骨髓细胞从骨髓中吹打出来后,进行密度梯度离心,收集低密度层接种于培养基中,通过不断换液除去未贴壁细胞,原代扩增大约需要10~15天,传代细胞约1周左右。
鉴定方法
在科学研究领域,文献报道在确认间充质干细胞时,常常参照 2006 年国际细胞治疗协会(International Society for Cellular Therapy,ISCT)发表的文献根据。该文献就细胞贴壁及形态、细胞表面标志物、细胞的分化潜能三个方面来进行间充质细胞的鉴别和确认。
能贴附于塑料培养皿。
细胞表面标志物:阳性:CD105;CD73 ; CD90;
阴性: CD34;CD45;CD14或CD11b;CD79a或CD19;HLA-DR
在体外能分化成脂肪细胞、成骨细胞和软骨细胞。
种子细胞
间充质细胞的来源广泛,可以体外扩增,具有分化为骨、软骨、脂肪、内皮、神经、心肌等的多向分化潜能,可以作为组织工程和细胞治疗的理想种子细胞。目前研究人员已经用动物模型证明了间充质细胞可用于骨、软骨、腱、骨髓基质和肌肉等的修复和再生。
基因治疗的靶细胞
间充质细胞易于外源基因的表达,而且所携带的外源基因表达具有明显的组织特异性,因此间充质细胞可能成为一种新型的基因治疗的靶细胞。通过导入目的基因,并与间充质细胞的多向分化潜能相结合,可将细胞治疗与基因治疗结合起来,必将为间充质细胞的临床应用开辟广阔的前景。
免疫调节细胞
间充质细胞具有免疫调节功能,其可以通过细胞间的相互作用及产生细胞因子,抑制T细胞的增殖及其免疫反应 ,发挥免疫重建的功能,从而治疗免疫排斥和自身免疫性疾病。
促进造血植入
间充质细胞具有支持造血的功能。在人的临床研究中,由于间充质细胞能分化为骨髓基质,能为造血提供支持,因此间充质细胞已被作为在大剂量化疗后骨髓移植的辅助治疗。