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間充質干細胞：在再生醫學中的應用前景


間充質干細胞：在再生醫學中的應用前景
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撰文：步步先生
來源：干細胞者說
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干細胞療法是指利用干細胞或其衍生的細胞 ， 以某種方式移植到體內 ， 取代病人受損的細胞 ， 或通過招募內源性組織特異性干細胞進而修復舊的組織或產生新的組織 ， 或發揮積極的免疫調節作用 。
通過再生醫學 ， 人體希望有一天能夠修復和恢復嚴重的組織損傷 ， 甚至更換整個器官 。 科學家們正在努力開發新型治療方法 ， 以期支持促進組織修復的過程 。 由于其強大的促進修復再生潛能 ， 間充質干細胞（MSCs）被當做一個重要的突破口 。
圖1.間充質干細胞在再生醫學領域的未來前景
1間充質干細胞研究概況
試著想象一下：在人體內 ， 有著數以千萬計的微型維修工人 ， 到受傷的地方去創造新的骨頭、軟骨、肌肉和神經 。 在人體中 ， 有一位技藝高超的修復大師 ， 他掌握了修復人體幾乎所有類型受損組織的秘訣 ， 這就是間充質干細胞 。
那么 ， 間充質干細胞（MSCs）會是合格的修復大師嗎?
大約超過7000篇關于MSCs的論文在2018年發表 ， 788項已經完成或正在進行的MSCs臨床研究（Ayala-Cuellaretal.,2019） 。 自從20世紀70年代Friedenstein等人發現MSCs以來 ， MSCs就一直是學術界和臨床轉化研究的焦點 。
MSCs具有自我更新和多向分化的潛能 。 由于其易于分離和便于體外擴增的特點 ， MSCs也成為再生醫學中最常用的細胞 。 此外 ， 因為具有免疫調節特性 ， MSCs治療還為自身免疫病、炎癥和血液病以及移植手術提供了一個很有前景的治療手段（Weiss和Dhalke,2019） 。
圖2.MSCs是學術界和臨床轉化的寵兒
2間充質干細胞的制備工藝
從骨髓、臍帶華通氏膠、臍帶血、胎盤、真皮和脂肪組織 ， 甚至牙髓中 ， 細胞學家們獲取得到了MSCs 。 他們在臨床試驗中使用自體來源和異體來源的MSCs 。 由于原代獲得的MSCs數量有限 ， 必須在體外擴增獲得足夠的細胞 ， 才能滿足用于治療目的（Mizukami和Swiech,2018） 。
關于體外擴增MSCs ， 研究人員通常依賴傳統的單層平皿培養 ， 這提供了一個簡單、低成本、易于操作的平臺 。 為了規模化擴增MSCs ， 多層平皿培養體系（也稱“細胞工廠”）開發出來 。 然而 ， 最新數據表明 ， 2D培養體系可能會限制MSCs的治療屬性 。 而使用3D培養體系可以提高MSCs的活率、干性、抗炎性和血管生成特性（Petrenko等 ， 2017） 。
在生物反應器中 ， 可以制備大量符合GMP管理要求 ， 高質量標準MSCs 。 生物反應器可持續監測和調節諸多培養因素（諸如pH值、溫度、氧氣和二氧化碳濃度等） 。 一旦進行規模化擴增 ， MSCs必須在最佳條件下進行處理和收集 ， 才能保證成為具有高活性和功能的細胞產品 。
不同實驗室的質量控制標準可能有所不同 ， 因為缺少干細胞關鍵質量屬性(CriticalQualityAttributes,CQA)的共識 。 不管怎樣 ， 至少要滿足國際細胞治療協會（ISCT）給出的人源MSCs最基本定義：
[1]MSCs在標準培養條件下 ， 呈貼壁生長；
[2]MSCs表達CD105、CD73和CD90 ， 不表達CD45、CD34、CD14或CD11b、CD79α或CD19及HLA-DR表面標記；
[3]MSCs在體外可以分化為成骨細胞、脂肪細胞和成軟骨細胞
此外 ， 其他關鍵質量屬性 ， 還應包括核型分析、活力證明和效力測試等 。
3間充質干細胞與再生醫學
在臨床前和臨床試驗中 ， 科學家一直努力探索MSCs的治療潛力 ， 以期證明其治療的安全性和有效性 。 研究結果表明 ， MSCs可以成功促進各種組織再生 ， 包括骨、肌肉、神經、心肌、肝臟、角膜、氣管和皮膚（Hanetal. ， 2019） 。