第五节　间充质干细胞

间充质干细胞（mesenchymal stem cell，MSC）为一种非造血成体干细胞，组织分布广，具有自我更新和分化能力。为来源于中胚层间充质具有多向分化潜能的成体干细胞，广泛存在于骨髓、脐带组织、脐血、外周血、脂肪等组织中，在体内或体外特定的诱导条件下，MSC不仅可以分化为成骨细胞、脂肪细胞、肌肉细胞等中胚层间质组织细胞，还可跨越胚层界限，分化为外胚层的神经元、神经胶质细胞及内胚层的肝细胞等。间充质干细胞最早是在人类骨髓中分离出来，并用于做中胚层分化的模型。近年来MSC成为基础医学和临床医学组织器官损伤修复以及再生领域研究的热点。

MSC的可获得性、可扩增性及可多向分化性为我们展示了良好的研究及应用前景，它具有向成骨细胞、成软骨细胞、成肌细胞、脂肪细胞、心肌细胞、神经细胞及神经胶质细胞、肝细胞、胰岛细胞分化的能力，故其能够作为种子细胞应用于修复/替代受伤或病变的多种组织器官。MSC支持造血作用并具有免疫调控作用，与造血干细胞共同移植能降低移植物抗宿主病（GVHD）的发生，提高移植存活率，加快造血系统与免疫系统的重建，且可用来防治器官移植后的免疫排斥反应，其旁分泌作用也是影响其细胞生物学特性的功能之一。MSC具有抑制肿瘤生长的特性也使其成为基因治疗中载体工具的良好选择。MSC所展示出的诱人的临床应用前景随着生物学技术的发展，相信不久的将来必将给人类一个惊喜。随着干细胞科学和医学技术的发展，间充质干细胞的应用范围将会进一步扩大，这一新的治疗方式将成为人类摆脱重大疾病的希望。

一、间充质干细胞的标准

根据国际细胞治疗协会（ISCT）下属间充质和组织干细胞委员会提出的定义，人MSC的最低标准：①在标准培养条件下，MSC必须具有对塑料底物的黏附性；②CD105、CD73、CD90呈阳性，CD45、CD34、CD24或CD11b、CD79a或CD19和HLA-DR呈阴性；③在体外标准分化条件下，MSC能分化为成骨细胞、脂肪细胞和软骨细胞。

二、间充质干细胞的分离培养和分化

MSC首先从骨髓中分离得到，后来从其他组织和器官也能获得，这些组织和器官包括毛囊、牙齿根、脑骨膜、软骨膜、真皮、脐血、脐带、胎盘、脂肪、肌肉、肺、肝和脾脏。多项研究表明，体外培养的MSC特异性表达造血细胞不表达的113种转录产物和17种蛋白。MSC在不同的培养条件下，具有向成骨细胞、成软骨细胞、成肌细胞、脂肪细胞、心肌细胞、神经细胞及神经胶质细胞、肝细胞、胰岛细胞等分化的能力。

三、间充质干细胞的分化机制

对MSC分化机制的研究和认识有助于对MSC分化的精细调控和充分利用。关于MSC如何感知时空微环境的变化以及确切的分化机制的研究尚不十分清楚，主要与以下因素有关。

（一）内源性调控

1.信号转导通路

微环境中的特定信号通过信号转导通路传递，引起MSC内部转录因子激活或抑制，进一步启动基因表达。研究发现，在骨髓MSC分化为多种组织的过程中都有Wnt信号转导通路的激活，Wnt3a和Wnt5b的激活使MSC向肌肉细胞分化；Wnt1、3a、4、7a和7b激活使MSC增殖和向软骨分化，Wnt5a和Wnt11存在于未分化MSC中并抑制MSC的分化。吡啶咪唑选择性抑制丝裂原活化的蛋白激酶（mitogen activatedproteinkinases，MAPK）途径和p38，抑制成脂分化。丝裂原活化蛋白激酶的激酶1抑制剂PD98059则促进内源性甲状旁腺激素相关蛋白（PTHrP）的过度表达，通过MAPK途径，下调PPAR-r2表达，抑制成脂分化，Notc/Jagged信号通路在MSC向肝细胞、胆管细胞的分化、成熟过程中起重要作用。

2.转录因子

MSC分化过程中，多个转录因子抑制或激活均是随机发生的，激活并不意味该细胞失去了向其他细胞分化的能力。将cAMP反应元件结合蛋白和PPAR-r2转入成肌细胞，则其分化为脂肪细胞。核心结合因子可能是成软骨细胞的关键启动基因，在转染PPAR-r2的成软骨细胞，其Cbfal表达受到抑制。干细胞的多能性被认为与单个转录因子-OCT4有关，它的表达可能明确一个细胞是否具有多能性，它可以激活或逆转多种基因的表达。

3.关键基因

Nicofa等运用mieros AGE法确定了由未分化的人骨髓间充质干细胞形成的单细胞源性克隆表达的2353个独立基因，显示骨髓间充质干细胞克隆同时表达多种间充质代表性转录子，包括软骨细胞、成骨细胞、成肌细胞和造血支持基质，因此，表达的转录本反映了细胞的发育潜能。表明即使无外源信号刺激，体外培养的骨髓间充质干细胞也表达分化的间充质系的特征。

（二）外源性调控

指导转录因子及启动基因表达的信号可能存在于MSC生存的微环境中，研究表明，微环境中的各种因子表现类型、浓度和应用次序是影响MSC分化的重要因素。细胞局部的微环境包括细胞周围多种细胞因子、激素、基质细胞、细胞外基质（extracellular matrix，ECM）等，细胞因子的作用尤为重要，不同的细胞因子作用下MSC可分化为不同的细胞类型。

1.细胞因子

在微环境中，由于细胞因子影响而激活的细胞分化程序引起细胞的横向分化。体外培养的MSC经TGF-β诱导分化为成软骨细胞；5-Aza则诱导其分化为心肌细胞，用肝细胞生长因子（HGF）则诱导MSC向肝细胞分化。此外文献报道，成纤维细胞生长因子（fibroblast growth factors，FGF）、表皮生长因子（epidermal growth factor，EGF）、肌生成抑制素 M（myostatin M，MSTN-M）、白细胞介素 3（interleukin-3，IL-3）、干细胞因子（stem cell factor，SCF）、肿瘤坏死因子-α（tumor necrosis factor，TNF-α）以及胰岛素样生长因子（insulinlike growth factor，IGF）等也参与了MSC向肝细胞的分化，与HGF起协同作用。

2.细胞之间相互作用

RangaPPa等利用接触培养和条件培养两种方法培养人骨髓间充质干细胞和心肌细胞后，发现接触培养组用CMFDA标记的骨髓间充质干细胞表达肌球蛋白重链、β-actin和cTnT，而条件培养组只有β-actin表达，表明除了可溶性细胞信号分子外，直接的细胞-细胞相互作用对于干细胞的分化也是必要的。体内外实验均显示，MSC与其他细胞（浦肯野细胞、心肌细胞和肝细胞等）共培养时有自发的细胞融合，且MSC在没有诱导剂的情况下分化成其他细胞，提示细胞融合可能是促使MSC分化的原因之一。

3.干细胞归巢

有学者认为，骨髓MSC是一种循环的干细胞，具有多器官归巢能力，在机体组织受损伤时，骨髓MSC可经骨髓动员自发到达损伤部位，并在局部微环境诱导下分化为特异的组织细胞参与自身修复。Bartholomew等为观察非人灵长类动物HLA不相合异基因MSC的植入，用γ射线对狒狒进行10Gy辐照照射，造成多器官损伤，然后用绿色荧光蛋白（GFP）标记MSC联合HSC输注，发现标记的MSC存在于受损的肌肉、皮肤、骨髓和肠黏膜，而受伤组织得到修复。

四、诱导实验方法

（一）体内研究

体内局部的组织器官微环境是间充质干细胞定向分化的最适合条件。Brazelton和Meze两个研究小组分别采用不同的方法证实小鼠MSC在脑内可转变为神经元。Bayes Genis等对接受心脏移植术的患者进行MSC移植，在体内证实MSC可分化成心肌样细胞。

（二）体外诱导

MSC的分化与其生长的微环境有密切关系，因此，体外诱导MSC分化是通过采取不同的方法模拟体内相应组织细胞生长的真实环境和必要条件。

1.无须目标细胞参与的诱导方法

无须目标细胞参与的诱导方法最常见的是配制诱导分化液。其有两大方面的要求：其一是能够保持间充质干细胞的生长的典型环境，包含细胞分化诱导所需的必要因子；其二是诱导液要满足模拟特定MSC诱导，且简便而高效，并能够大批量对间充质干细胞进行诱导分化。

2.需要目标细胞参与的诱导方法

（1）直接接触式共培养：

利用MSC与其他细胞共培养时有自发的细胞融合，或细胞的自分泌与旁分泌必要的细胞因子，MSC在没有诱导剂的情况下分化成其他细胞。这种诱导方法存在的最大缺点就是两种细胞混合生长，使得两种细胞的分离比较困难，为后续的鉴定或应用带来障碍。李海红等将培养的MSC和经47℃高温处理造成热休克的汗腺细胞直接共培养，发现MSC向汗腺细胞表型转化。

（2）非直接接触式共培养：

MSC与其他细胞不直接接触，在特定的设备或程序下依靠特定细胞生长的微环境影响MSC的生长和分化。

1）上清液：利用特定细胞生长环境的上清培养基影响并诱导MSC分化，而上清液中不仅存在MSC生长分化所需的细胞因子，而且不可避免地也存在大量的代谢废物，有可能影响MSC的正常生长。

2）Transwell：Transwell培养系统支架通透性底膜常用的是聚碳酸酯膜，近年来，利用Transwell技术通过共培养对间充质干细胞进行诱导分化越来越多地得到应用，通常是将间充质干细胞与目的细胞分别接种于Transwell上、下室之中，通过目标细胞生长，为间充质干细胞创造适宜分化的微环境，通过旁分泌等方式诱导间充质干细胞发生分化以及表型的转变。而间充质干细胞与目标细胞不直接接触是Transwell技术的特点之一，能够使得诱导后的细胞成分相对单一，避免了分选、纯化或标记等烦琐步骤，为方便诱导后细胞的鉴定及应用奠定基础。

随着对间充质干细胞研究的深入进行和材料学的发展，必将有越来越多的分化机制被揭开，也将有更加新颖有效的体内外调控诱导分化的方法出现。这必将帮助人们更加清晰准确地了解、控制MSC，为临床损伤修复以及干细胞治疗提供支持。

五、几种间充质干细胞

1.骨髓间充质干细胞

骨髓组织可分为造血和基质两大系统，而基质细胞系统是由许多细胞群体组成，据其形态特征将其分为网状细胞、脂肪细胞、脂肪细胞前体、平滑肌样细胞、成纤维样细胞、内皮样细胞和上皮样细胞等。骨髓间充质干细胞似乎无论在体内和体外实验都能够改变自己的命运。据报道，培养的大鼠骨髓间充质干细胞用BrdU标记后移植到心肌后分化成了心肌细胞。用dsRed或GFP标记人骨髓MSC后注射到子宫内的羊胚胎，分析胎儿发育后期心脏表明，人类细胞植入到心脏并分化成浦肯野纤维。在心室随机区域平均超过总浦肯野纤维数量的43%是来源于人类细胞，而心肌细胞只有0.01%。用5-氮胞苷在体外诱导小鼠MSC分化为骨骼肌细胞。无论是经过长期培养自发地或经过5-氮胞苷诱导处理后，两个MSC细胞系可以分化为具有胎儿心室肌收缩蛋白谱的可以搏动的细胞。因为这两种细胞系都表达心脏特异性转录因子Nkx2.5，所以容易诱导它们向心肌细胞分化。通过共培养小鼠ESC与心脏特异的α-MHC启动子启动的LacZ转基因小鼠的MSC创建了嵌合拟胚体。当胚体不再悬浮培养而是贴壁后，大面积出现收缩活动。然而，即使通过PCR证明带有报告基因的细胞的存在，也没有细胞分化为表达β-半乳糖苷酶的心肌细胞，这表明MSC不分化成心肌细胞。MSC在与通过半透膜分离的新生大鼠心肌细胞共培养后不分化成心肌细胞（通过检测是否表达α-肌动蛋白）。然而，经过7天不经半透膜分离的共培养，与心肌细胞接触的MSC成为CC-肌动蛋白和GATA-4阳性，并与原生的心肌细胞形成缝隙连接。结果显示，暴露于心肌细胞分泌的可溶性因子不足以改变MSC的命运，但是细胞间的接触可以改变MSC命运，如同神经干细胞与内皮细胞接触对神经干细胞转化为内皮细胞的作用一样。标记的MSC注入接受致死量辐射的小鼠后驻留在骨髓，后来发现有0.2%～2.3%MSC出现在肝、肺、胸腺器官的结缔组织。已有报告LacZ转基因骨髓间充质干细胞注射到博来霉素肺损伤小鼠的体内后（或在体外培养）分化为Ⅰ型肺泡细胞。据报道，来自雄性小鼠MSC注射到顺铂诱导的肾小管损伤的雌性小鼠体内，MSC植入肾小管，并在那里分化为肾小管近端上皮细胞。在将MSC注入新生小鼠脑室时，其迁移到整个前脑和小脑，并分化为星型胶质细胞。

2.脂肪间充质干细胞

脂肪组织与骨骼、肌肉、软骨组织一样来源于中胚层。脂肪细胞（adipocyte）来源于胚胎间质。人们发现人类皮下结缔组织基质或膝垫脂肪组织抽吸物内含有干细胞，表型类似骨髓MSC。这些细胞，被称为脂肪来源干（或基质）细胞（adipose-derived stem cell，ADSC），几乎和骨髓MSC表达相同CD标记，它们只在其中两个CD标记表达上不同，ADSC表达CD49d（α4整合素），而骨髓MSC不表达；骨髓MSC表达CD106（血管细胞黏附分子，VCAM），而ADSC不表达。同骨髓MSC一样，一系列促进成人干细胞潜能的因子能够诱导ADSC分化为成熟的脂肪细胞、成骨细胞、软骨细胞、肌肉表型细胞。

在脂肪细胞发育过程中，一般认为：首先间充质干细胞在多种信号通路的参与下定向成前脂肪细胞（定向阶段）；前脂肪细胞经适当的分化诱导，再进一步分化成为成熟的脂肪细胞（终末分化阶段）。在已往20年间，关于前脂肪细胞如何分化为成熟的脂肪细胞已经研究得十分透彻。研究表明，在脂肪细胞的终末分化阶段，细胞核过氧化物酶体增殖物激活受体γ（peroxisome proliferator activated receptor γ，PPARγ）和CCAAT增强子结合蛋白α（CCAAT/enhancer binding protein α，C/EBPα）是调节这个过程的关键转录因子。在脂肪细胞终末分化过程中，几乎所有的脂肪细胞特异基因都受到这两个转录激活因子调控。而参与其上游脂肪细胞发育过程的信号通路，目前认为主要有转化生长因子β（transforming growth factor β，TGFβ）信号通路，成纤维细胞生长因子（fibroblast growth factor，FGF）信号通路，刺猬蛋白（Hedgehog，Hh）信号通路，Wnt（winglesstype MMTV integration site family members）信号通路等。

近年来，Hh信号通路在脂肪细胞发育过程中的作用逐渐成为研究热点。从果蝇到人类，Hh信号通路广泛存在并高度保守，在多种器官如肺、前列腺、胰腺、睾丸、视网膜、肾、味乳头、牙齿、骨骼等的发育过程中都发挥重要作用。近年来，越来越多的研究表明，Hh信号通路可以抑制脂肪细胞发育。信号通路是否影响脂肪细胞定向阶段呢？2008年Fontaine等研究发现，Hh信号通路只是在脂肪成熟的过程中发挥作用，并不能改变干细胞定向命运。作者使用人脂肪间充质干细胞系，其可以在无血清的培养条件下分化，从而排除了血清中潜在的未知因素对Hh信号通路的影响.研究发现，在培养基中加入Hh信号通路外源激活剂purmorphamine后，脂肪细胞的数量并没有被抑制，而脂肪细胞内脂滴出现减少并导致脂肪细胞的体积变小。对于人脂肪间充质干细胞系，其定向过程发生在培养的0～3天，而在这段时间内用purmorphamine处理却无法抑制成脂过程，如果3天后在其分化阶段仍持续使用该药物处理，purmorphamine则显示出抑制人脂肪间充质干细胞系成脂的作用。结果提示，Hh信号通路是在脂肪发育过程后期发挥作用，即参与脂肪细胞分化成熟，而并非命运决定阶段。Fontaine等认为，Hh信号通路在人间充质干细胞发育过程中，虽然可以抑制成脂肪，但是抑制Hh通路，却无法促进成脂肪，它只是影响脂肪细胞的成熟，Hh信号通路在成脂肪定向的过程中无法改变干细胞的命运。

骨髓内脂肪含量随着年龄的增长而上升，而成骨细胞的数量则伴随年龄增长减少，具有发育成骨骼能力的间充质干细胞的数量随着年龄的增长也减少。从细胞水平到体内水平，从果蝇到小鼠，多数的研究结果表明，Hh信号通路可以抑制脂肪的形成，促进骨骼的形成。如果这一研究结果确实成立，那么Hh信号通路将成为治疗老年性骨质疏松症很好的靶点。Hh信号通路在脂肪细胞发育过程中作用的研究为明确脂肪细胞形成机制提供了理论基础，也将为治疗肥胖症及相关疾病开拓新的途径。

另据报道，暴露在神经细胞分化因子的ADSC分化成未成熟的神经细胞。ADSC可能是基因载体很好的候选者。用逆转录病毒或慢病毒构建EGFP并转染ADSC，ADSC被诱导分化为脂肪细胞或成骨细胞，分化细胞保持了绿色荧光蛋白的表达。人ADSC在缺血组织可分化成内皮祖细胞并再生新的血管。而且，ADSC通过旁分泌作用抑制成纤维细胞增生，减少瘢痕，促进皮肤损伤愈合。利用脂肪组织作为MSC来源的想法很有吸引力，因为脂肪组织几乎可无限量供应和易于收获。

3.脐带间充质干细胞

脐带作为胎儿娩出后的医疗废弃物，具有易于获取、没有伦理限制、来源丰富、易于运输和便于从其扩增出大量MSC，被广泛作为MSC的种子细胞源。

脐带间充质干细胞（umbilical cord mesenchymal stem cell，UCMSC）与骨髓间充质干细胞以及其他来源的间充质干细胞相似，都是易于贴壁，且表达干细胞的标志物，如：CD10、CD13、CD29、CD44、CD90和CD105，而不表达与造血相关的标志物。相比较而言，UCMSC还具有更多在基础研究和临床应用方面的优势：首先，UCMSC的来源和分离培养相对方便；其次，UCMSC的应用不存在伦理学争议；而且，这种具有多向分化潜能的细胞与成人骨髓/脂肪MSC相比更加原始。

4.羊膜和羊水间充质干细胞

羊膜间充质干细胞（amniotic mesenchymal stem cell，AMSC）来源于羊膜组织。因人羊膜组织有来源丰富、容易获得、免疫原性低、抗炎效果显著、获取时也不会损伤人胚胎等优势特征；同时，提取羊水（amniotic fluid）无损母亲健康，避免了有关胚胎干细胞的伦理争论，羊膜和羊水均已分离出具有不同细胞类型和分化潜能的间充质干细胞。因此，羊膜和羊水来源的间充质干细胞也被认为是再生医学领域很有应用前景的一种生物材料和新的细胞来源。

5.牙髓干细胞

牙髓干细胞（dental pulp stem cells，DPSC）是一种异质细胞群体，其中包括成牙本质祖细胞和两种近似于骨髓MSC的干细胞。标有定位于核的染料bisbenzimide的人牙髓干细胞在多聚赖氨酸上与神经细胞共培养，分化的细胞具有神经元的形态，频率为3.6%，并表达了神经元特异性标记PGP9.5和β-微管蛋白Ⅲ。尽管培养物中有干细胞，但是实际上还不知道是否是这些细胞成为神经细胞。这些结果并不奇怪，因为牙髓来源于神经嵴，而神经嵴也产生感觉神经元。

6.来自结缔组织的多能间充质细胞

几乎从包括人在内的哺乳动物的每一个器官的结缔组织以及从皮肤创面肉芽组织分离出外胚层样多能干细胞（pluripotent epiblast stem cell，PPELSC），它可以分化成所有外胚层、中胚层和内胚层的特定衍生物。PPELSC是直径6μm～8μm的小细胞，高核质比例，具有很强的自我更新能力。并在无血清和没有如LIF的抑制因素的条件培养基中保持静止。它们的分子表型具有一定的胚胎干细胞特点，如端粒酶表达SSEA-1、3、4和Oct-4。血小板源生长因子PDGF-BB可以刺激PPELSC增生，在体外用地塞米松作用后分化为软骨、骨、脂肪细胞、成纤维细胞和骨骼肌肌管，这均在MSC的正常谱系范围内。在体内，转染Lac-Z基因的PPELSC克隆被整合入心肌、血管和结缔组织，但没有检测到表达心脏分化标记物的β-半乳糖苷酶细胞。

在促进胚胎胰腺细胞分化成胰岛细胞的培养基中贴壁后，大鼠PPELSC在体外被诱导分化成三维胰岛样结构。据报道，这些细胞表达不同类型胰岛细胞的特异分子，包括胰岛素、胰高血糖素和生长抑素。在葡萄糖刺激下，诱导的β细胞分泌的胰岛素是原生胰岛细胞的49%。通过放射免疫法检测证明，这种胰岛素是大鼠特异性胰岛素，不是培养基中螯合并释放的牛胰岛素。

有关ASC与再生医学研究中，特别是ASC是否具有可塑性一直备受争议。由于大部分展现ASC可塑性结果的实验来自于特定动物（如经辐射处理的动物和基因敲除动物）的移植实验，或种子细胞并非是由一个干细胞产生的细胞群，以及这些细胞在体外特定人工环境经过较长时间培养等。因而，对这种可塑性是否是在体外经培养所获得提出疑问。特别是2002年Nature杂志发表了Terada和Ying等有关将标记有绿色荧光蛋白（GFP）的骨髓MSC与胚胎干细胞（ESC）进行共培养，观察到形成有GFP+ESC样细胞后，这种争论与质疑便进一步受到人们的关注。

在我们现在掌握的技术条件下，有的ASC的可塑性较容易显现出来，而很多干细胞的可塑性还很难诱导出来。尽管，在体内外干细胞与分化细胞存在融合现象。但这并不是干细胞生理功能的主要方面，多数事实证明其可塑性是不可否认的。

对于ASC在再生医学上的应用，首先，我们已经能在哺乳动物和人类获得像骨髓间充质干细胞和脂肪间充质干细胞这样足够数量的ASC，满足在体外扩增和诱导分化并应用于再生医学细胞移植治疗；目前，我们还不能获得大多数的ASC和对它们进行原位诱导，但这可能并不是它们不能被诱导增殖和分化，而是我们还没有掌握诱导的方法。否则，蝾螈的肢体也不会再生。

六、间充质干细胞的临床应用

早在1995年，Lazarus等在Bone Marrow Transplant上首次报道了MSC临床研究；2001年，德国Stauer等首次用间充质干细胞移植治疗心肌梗死患者获得成功。意大利Quarto等将自体体外扩增的间充质干细胞局部注入大面积的骨缺损中治疗骨折获得成功。2003年，美国Whyte等用间充质干细胞治疗磷酸酶过少症（成骨母细胞碱性磷酸酶遗传缺陷）获得成功。法国科学家应用间充质干细胞移植治疗再生障碍性贫血，患者临床症状明显得到改善。2005年，美国Lazarus等用间充质干细胞与造血干细胞共移植治疗恶性血液病获得成功，提示共移植间充质干细胞会降低移植物抗宿主病的发生。2007年，我国学者应用间充质干细胞治疗脑出血后中枢神经疼痛获得成功。美国Neuhuber等用间充质干细胞治疗脊髓损伤获得成功。

1.免疫调节

动物体内实验和临床试验结果表明MSC能有效治疗多种免疫疾病。MSC的体外和体内实验均表明，MSC能抑制T细胞、B细胞、树突状细胞、巨噬细胞和NK细胞的过度免疫反应。可能的机制为许多免疫抑制介导分子（immunosuppressive mediator）所发挥的组合效应，而大部分这些免疫介导分子（如一氧化氮、吲哚胺2，3-双加氧酶、前列腺素E2、肿瘤坏死因子诱导蛋白6、单核细胞趋化因子1和程序性死亡因子配体1）是由炎症刺激所诱导产生的，激活的MSC较少表达这些分子，除非它们被多种细胞因子（IFN-γ、TNF-α和IL-1）激活，中和上述免疫抑制效应分子或炎症细胞因子，可以逆转MSC所介导的免疫抑制效应。MSC的免疫调节性能诱导免疫耐受，在临床上具有广泛的应用前景，如移植物抗宿主病（GVHD）的治疗。目前，MSC治疗GVHD已经取得了重要进展。一项MSC治疗耐激素、重度急性GVHD的Ⅱ期临床研究中，对55例患者给予了MSC治疗，30例患者完全反应和9例患者有改善，MSC回输期间或之后无患者出现毒副作用。与部分反应或无反应患者相比，完全反应患者的MSC输注后1年的移植相关死亡率较低（37%vs 72%，p=0.002）和造血干细胞移植后的2年生存率更高（53%vs16%，p=0.018）。提示输注MSC能有效治疗耐激素、重度急性GVHD。在肾移植方面，开展了一项MSC的随机对照临床研究，研究表明，在肾移植患者中，与抗IL-2受体抗体诱导治疗对照组相比，MSC治疗组患者的急性排斥发生率和机会感染风险均降低。

2.损伤修复

机体损伤部位能招募MSC到损伤部位发挥修复功能。提示MSC定位到靶组织后，在机体微环境作用下，能定向分化为需要的组织细胞，为MSC治疗疾病提供了一个理论基础。在心脏疾病方面，药物治疗和血管成形术等仅能挽救仍存活的心肌细胞，而对已坏死的心肌细胞则无能为力，MSC治疗将可能实现心肌细胞的再生和有助于改善心肌功能。一项冠脉内注射自体骨髓来源细胞（含MSC）的随机双盲对照临床研究，将60例心梗后成功实施了经皮冠脉介入治疗的患者随机分配到对照组或细胞治疗组。研究结果表明，6个月后，接受细胞治疗组患者左心射血分数与对照组相比有明显增加，细胞治疗加强了梗死部位周围心肌的收缩功能。治疗过程中无额外心肌缺血损伤、支架再狭窄及心律失常等并发症。这表明自体骨髓细胞移植是一种治疗急性心梗或慢性缺血性心脏病安全且有效的方法。采用冠脉内注射自体骨髓来源干细胞对10例心梗患者进行治疗，与使用标准药物治疗的对照组相比，干细胞治疗组患者的梗死范围明显缩小，左室收缩末期体积、收缩能力和梗死部位的心肌灌注均明显改善。

3.组织工程

MSC具有自我更新和多向分化能力，它能借助组织工程方法修复受损组织或器官，已成为组织工程中最常用的种子细胞。在临床上MSC广泛用于结缔组织工程研究。早在1994年，Wakitani等将MSC种植于Ⅰ型胶原凝胶上构建的组织工程软骨，发现能修复全层膝关节软骨缺损和肌腱愈合。随后，Young等将骨髓来源的MSC与Ⅰ型胶原混合并植入恢复之中的跟腱，发现MSC治疗组的力学特性优于对照组，MSC治疗组的腱内细胞和胶原纤维排列与正常跟腱类似。MSC除了在结缔组织工程中的应用之外，在骨组织工程方面也有广泛的应用。骨缺损是个临床上亟待解决的问题，因为自体或异体骨移植受制于骨来源问题。2002年EI-Amin等将MSC移植于生物可降解的多聚合材料上之后，能形成具有正常功能的组织工程骨，并能修复骨缺损。随后，对动物行微粒骨移植为对照，将富含血小板的血浆作为体外扩增MSC同源支架构建组织工程骨并植入动物体内，研究发现以富含血小板的血浆作为体外扩增的MSC同源支架组在2周、4周时新形成骨和血管化优于对照组。另外，MSC也被用于人工肝的研究，以尝试解决因肝硬化等导致的肝功能衰竭问题。

4.基因治疗

MSC不仅具有多向分化潜能，还易于外源基因的转染及其高效、长期表达，因此可将MSC作为一种基因治疗载体用于系统或局部疾病的治疗，综合发挥细胞治疗与基因治疗作用，如Horwitz等将野生型Ⅰ型胶原基因导入MSC治疗儿童成骨不全症，研究表明在骨小梁中发生了明显的组织变化，提示有新的骨密质形成。另外，还发现骨的生长速度加快且骨折发生率降低，MSC展示出广阔的临床应用前景。

MSC由于具备免疫调节、多向分化潜能、易于获取、体外增殖快、冻存后活性损失小、低免疫原性和无毒副作用等特点，已经在临床上被广泛应用于多种疾病的治疗性研究。目前，有关MSC的治疗方法已经研究了数十年，许多临床研究已经完成或正在进行中，到2012年，美国ClinicalTrials.gov上注册的MSC临床试验已有234项。2011年7月，韩国FDA已经批准全球第一个自体MSC产品（Hearticellgram-AMI）用于急性心肌梗死的治疗。截至目前，MSC治疗已经取得了一定程度的突破。

（庞希宁）