脂肪間充質(zhì)干細(xì)胞研究應(yīng)用進(jìn)展＊

羅永慧，劉漪淪

1.成都醫(yī)學(xué)院 基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院（成都 610500）；2.成都醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院 燒傷外科（成都 610500）

脂 肪 間 充 質(zhì) 干 細(xì) 胞（adipose tissue－derived stem cells，ADSCs）被用于多種疾病的相關(guān)治療研究，其中包括肝纖維化、神經(jīng)損傷、血管缺損、骨骼肌損傷、原發(fā)慢性免疫性血小板減少癥、心肌梗死和組織硬化癥等［1－3］。ADSCs可以分化為多種成熟細(xì)胞類型，已成為細(xì)胞治療中的理想種子細(xì)胞之一，應(yīng)用于組織修復(fù)的研究也逐漸增多。

1 ADSCs的特征與特點(diǎn)

1.1 安全性與倫理學(xué)優(yōu)勢(shì)

ADSCs是來源于脂肪組織的成體干細(xì)胞，在臨床研究應(yīng)用上具有較好的安全性與倫理學(xué)優(yōu)勢(shì)。ADSCs與胚胎干細(xì)胞不同，胚胎干細(xì)胞具有體外無限增殖的特性，具有致瘤（例如畸胎瘤）的危險(xiǎn)，并且由于其來源問題，在醫(yī)學(xué)倫理上存在很大爭(zhēng)議［4］。ADSCs在安全性和倫理學(xué)問題上不存在以上問題。首先，雖然ADSCs具有多向分化的潛能，在體外增長速度快，但目前尚未發(fā)現(xiàn)其有致瘤的危險(xiǎn)；其次，來源于脂肪組織的間充質(zhì)干細(xì)胞，在細(xì)胞提取的過程中也完全符合倫理學(xué)要求，能被大多數(shù)人接受。

1.2 取材和個(gè)性化應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)

ADSCs與骨髓干細(xì)胞一樣，能分化為多種類型的成熟細(xì)胞，但ADSCs取材比骨髓干細(xì)胞容易［5］。骨髓穿刺過程十分痛苦，且穿刺獲得的量有限；而ADSCs可以從皮下脂肪組織中消化得來，脂肪組織豐富，腹股溝皮下脂肪常作為一個(gè)重要的取材來源，其侵害性相對(duì)較小，手術(shù)過程也相對(duì)簡單。ADSCs經(jīng)過分離、培養(yǎng)、擴(kuò)增或再經(jīng)過定向誘導(dǎo)分化，具有直接用于患者的優(yōu)勢(shì)，是個(gè)體化細(xì)胞治療較好的選擇。

1.3 免疫原性弱

大量研究證實(shí)，ADSCs同其他間充質(zhì)干細(xì)胞一樣，主要組織相容性復(fù)合體（MHC）分子表達(dá)低。MHC分子參與免疫反應(yīng)，具有決定效應(yīng)細(xì)胞應(yīng)答、控制補(bǔ)體組分產(chǎn)生和影響移植排斥反應(yīng)等作用［6］。由上述可知，ADSCs的免疫原性弱，移植排斥反應(yīng)發(fā)生率低，所以在移植治療上更具優(yōu)勢(shì)。

1.4 一般性質(zhì)

ADSCs是成體干細(xì)胞，細(xì)胞呈長梭形，增長迅速，常常呈旋渦狀排列。跟其他干細(xì)胞一樣，ADSCs在特定誘導(dǎo)因子的作用下，能夠分化為多種類型的組織（例如骨組織和肌組織等）［7］。ADSCs作為一種細(xì)胞，也具有特異性的細(xì)胞表面抗原標(biāo)記物，研究證實(shí)ADSCs陽性表達(dá)CD44、CD73、CD105和CD90，不表達(dá) CD14、CD34和 CD45［8－9］，這些特異性的細(xì)胞表面抗原常作為細(xì)胞篩選和進(jìn)行細(xì)胞鑒定的理論依據(jù)。

2 ADSCs的誘導(dǎo)分化方法

2.1 基因轉(zhuǎn)染

基因轉(zhuǎn)染技術(shù)是細(xì)胞誘導(dǎo)分化的一個(gè)重要技術(shù)，使用該技術(shù)，將特定基因轉(zhuǎn)染ADSCs，可誘導(dǎo)ADSCs向特定類型的成熟細(xì)胞分化，有研究將PDX1基因轉(zhuǎn)染ADSCs，誘導(dǎo)其分化以治療1型糖尿病。轉(zhuǎn)染了PDX1的ADSCs表達(dá)胰島素、NeuroD 等相關(guān)基因［10］。李雪峰［11］用 LMP－1基因轉(zhuǎn)染人ADSCs，發(fā)現(xiàn)LMP－1基因可以誘導(dǎo)ADSCs向類軟骨組織方向分化。樊芙蓉［12］使用攜帶VEGF165基因的重組腺病毒載體轉(zhuǎn)染人ADSCs，發(fā)現(xiàn)該細(xì)胞大量分泌促血管生長因子。雷勝男等［13］將轉(zhuǎn)化生長因子β3轉(zhuǎn)染ADSCs，成功的將ADSCs誘導(dǎo)分化為纖維軟骨細(xì)胞。

2.2 共培養(yǎng)誘導(dǎo)

細(xì)胞共培養(yǎng)誘導(dǎo)的方法是一種簡單方便的技術(shù)，操作過程不復(fù)雜。早在2009年，已有研究成功將兔子間充質(zhì)來源的干細(xì)胞誘導(dǎo)分化成角膜上皮樣細(xì)胞［14］。后來王甲［15］利用 Transwell共培養(yǎng)系統(tǒng)將人ADSCs與兔角膜內(nèi)皮細(xì)胞體外分離共培養(yǎng)，成功誘導(dǎo)人ADSCs表達(dá)角膜內(nèi)皮細(xì)胞功能性蛋白質(zhì)AQP1，且誘導(dǎo)后的人ADSCs有望作為移植治療角膜內(nèi)皮病變和損傷的種子細(xì)胞。

2.3 化學(xué)誘導(dǎo)

化學(xué)誘導(dǎo)是較早的一種細(xì)胞分化誘導(dǎo)技術(shù)，其中，應(yīng)用最多且技術(shù)較為成熟的就是干細(xì)胞的成骨成脂誘導(dǎo)，通過調(diào)整細(xì)胞培養(yǎng)基的成分，以誘導(dǎo)細(xì)胞的分化方向。將ADSCs誘導(dǎo)分化為骨細(xì)胞的培養(yǎng)基配方是：含有10%胎牛血清的α－MEM、抗壞血酸、β－磷酸甘油、地塞米松。將ADSCs誘導(dǎo)分化為脂肪細(xì)胞的成脂培養(yǎng)基成分為：含有10%胎牛的高糖DMEM、地塞米松、胰島素、吲哚美辛、3－異丁基－1－甲基黃嘌呤。通過化學(xué)誘導(dǎo)的方法將ADSCs誘導(dǎo)分化為骨細(xì)胞或脂肪細(xì)胞，也是ADSCs細(xì)胞鑒定的常用方法之一［16］。

2.4 其他

隨著組織工程的不斷發(fā)展和廣泛應(yīng)用，干細(xì)胞的誘導(dǎo)分化方法也在不斷發(fā)展，包括條件培養(yǎng)基誘導(dǎo)方法中培養(yǎng)基成分的優(yōu)化、特異因子的使用、藥物處理、細(xì)胞移植方法等。例如，用細(xì)胞移植的方法可以將ADSCs誘導(dǎo)分化為神經(jīng)元細(xì)胞［17］、用成纖維細(xì)胞生長因子預(yù)處理ADSCs可以將其誘導(dǎo)分化為肝細(xì)胞［18］、用條件培養(yǎng)基移植的方法可以將ADSCs誘導(dǎo)分化為肌細(xì)胞等。在實(shí)驗(yàn)及臨床應(yīng)用中，可根據(jù)不同的需求，選擇相應(yīng)適宜的誘導(dǎo)分化方法，以獲得理想的結(jié)果。

3 ADSCs在組織修復(fù)中的應(yīng)用

近年來，ADSCs在組織工程中的應(yīng)用受到很高關(guān)注［19］。ADSCs是多能干細(xì)胞，可用于多個(gè)部位的急慢性組織損傷的修復(fù)和再生治療，包括皮膚創(chuàng)面的修復(fù)、肝臟組織的修復(fù)等。

3.1 燒傷創(chuàng)面

在臨床實(shí)踐中，燒傷創(chuàng)面的修復(fù)，尤其是面部皮膚，常常因?yàn)轳：坌纬?、色素沉著等問題，使創(chuàng)面完美修復(fù)成了傳統(tǒng)治療的一個(gè)棘手問題。于是，研究者們開始探索新的治療方案。2013年，Zhou等［20］使用激光燒傷皮膚，然后移植ADSCs進(jìn)行治療，發(fā)現(xiàn)移植ADSCs的傷口與對(duì)照組相比，其紅斑、黑色素及表皮失水指標(biāo)明顯降低，且3型前膠原蛋白的mRNA是對(duì)照組的2.6倍。劉曉玉等［21］嘗試通過人ADSCs皮內(nèi)移植來治療裸鼠皮膚創(chuàng)面，發(fā)現(xiàn)ADSCs移植能夠明顯提高裸鼠皮膚創(chuàng)面愈合的速度。上述研究表明，ADSCs在創(chuàng)面修復(fù)治療上，具有諸多優(yōu)勢(shì)。

3.2 肝纖維化

肝臟組織常常因?yàn)椴《净蚓凭淖饔?，產(chǎn)生炎癥反應(yīng)，最終導(dǎo)致肝纖維化。嚴(yán)重肝纖維化改變了肝臟正常的結(jié)構(gòu)，并影響其功能。肝纖維化的治療是臨床一大難題，以往的藥物治療很難改善肝纖維化的情況。隨著ADSCs研究的不斷深入，ADSCs在肝纖維化治療中的應(yīng)用前景開始受到關(guān)注。有研究將經(jīng)過成纖維細(xì)胞生長因子預(yù)處理的ADSCs移植到裸鼠體內(nèi)，一定時(shí)間后，觀察到ADSCs可表達(dá)幾種肝臟特異標(biāo)記基因并具備相關(guān)功能，比如白蛋白分泌、肝糖原分泌、尿素合成和低密度脂蛋白的攝??；更重要的是ADSCs增長速率大大增加，抑制了肝纖維化，并使血清丙氨酰胺氨基轉(zhuǎn)移酶的含量和白蛋白水平恢復(fù)［18］。另有研究［22］表明，ADSCs對(duì)四氯化碳所致肝損傷大鼠有一定的治療作用。柳林等［23］通過肝動(dòng)脈途徑，移植自體ADSCs治療晚期肝硬化患者，取得了確切療效。上述研究表明ADSCs在肝纖維化的修復(fù)方面具有一定優(yōu)勢(shì)和臨床應(yīng)用前景。

3.3 骨損傷修復(fù)

骨損傷修復(fù)包括骨質(zhì)損傷修復(fù)和骨關(guān)節(jié)損傷修復(fù)，目前有大量研究將ADSCs應(yīng)用到骨損傷修復(fù)中。Thesleff等［5］對(duì)4例顱骨嚴(yán)重缺陷的患者進(jìn)行ADSCs移植，且未進(jìn)行自體骨移植，結(jié)果顯示患者顱骨缺損成功修復(fù)。目前，在骨損傷修復(fù)或美容整形方面，ADSCs的應(yīng)用正不斷受到廣大醫(yī)學(xué)者的關(guān)注，且其相關(guān)技術(shù)步驟也在不斷簡化，準(zhǔn)確性也顯著提高。過去采用繁瑣的3個(gè)程序才能完成ADSCs對(duì)骨組織的修復(fù)，整個(gè)過程耗時(shí)長［24］；而如今有人提出“原位骨形成術(shù)”，只需要1步程序就能完成下頜骨的修復(fù)［25］。

3.4 神經(jīng)修復(fù)

ADSCs是脂肪組織中的未分化細(xì)胞，是最豐富且最易獲取的干細(xì)胞。ADSCs在神經(jīng)變性疾病的細(xì)胞置換手術(shù)中是一類較適宜的細(xì)胞。2011年，Abdanipour等［26］成功將ADSCs誘導(dǎo)分化為神經(jīng)元樣細(xì)胞，并用于治療神經(jīng)損傷，發(fā)現(xiàn)其具有一定療效。另有研究發(fā)現(xiàn)脊髓損傷大鼠經(jīng)尾靜脈移植人ADSCs后，其行為學(xué)有很大改善［17］。

4 存在問題及應(yīng)用前景

ADSCs作為成體干細(xì)胞，具有多向分化的潛能，在特定的處理?xiàng)l件下可分化為各種不同類型的成體細(xì)胞。在組織修復(fù)的應(yīng)用中，ADSCs是一種具有較大應(yīng)用前景的干細(xì)胞，也是移植治療的一個(gè)潛在有利資源。目前，已有臨床前研究顯示，ADSCs能成功修復(fù)缺損組織。ADSCs的提取培養(yǎng)技術(shù)多種多樣，至今還沒有關(guān)于ADSCs的提取培養(yǎng)的統(tǒng)一方法。雖然ADSCs在組織器官的缺損修復(fù)及再生方面已有大量的實(shí)驗(yàn)研究，但這與臨床應(yīng)用還存在很大距離，還需進(jìn)一步的臨床研究。

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