骨髓基质干细胞及其应用的研究进展(一)

骨髓干细胞移植的基础研究和临床应用探究骨髓干细胞移植是一种重要的治疗手段，可用于治疗血液及免疫系统疾病等疾病。

它取代了异常的或者缺乏的造血干细胞，通过移植外源性的干细胞来促进机体造血功能的恢复。

骨髓干细胞移植经过多年的研究和发展，已成为一种较为成熟的治疗方式，在临床应用中取得了显著的成效。

作为骨髓移植的基础，骨髓干细胞研究一直备受关注。

在最初的研究中，科学家们可以通过动物实验，发现骨髓干细胞可以分化成多种不同类型的血细胞。

这一发现为骨髓干细胞移植的开发奠定了坚实的基础。

随后，随着越来越多的关于骨髓干细胞的高级分子机制被发现，研究人员越来越能够利用设备和技术来更好地对干细胞进行研究。

随着基础研究的推进，骨髓干细胞移植不断得到临床应用。

骨髓移植通常分为自体骨髓干细胞移植和异体骨髓干细胞移植。

前者以自己的骨髓为来源，后者以他人的骨髓为来源。

而在骨髓干细胞移植中，最具代表性的就是外周血干细胞移植（Peripheral blood stem cell transplantation，PBSCT）和骨髓移植（Bone marrow transplantation，BMT）两种。

外周血干细胞移植是通过采集捐献者的外周血细胞（含造血干细胞），将其进行处理和储存后，再移植到患者体内。

与传统的骨髓移植不同，外周血干细胞移植无需大量的骨髓穿刺手术，且从优质干细胞库中获取干细胞也变得越来越容易。

这一方式，使得外周血干细胞移植因其高成功率、恢复快、适应症广泛及生存率高等优势，在临床上得到广泛的应用。

而在骨髓干细胞移植中，同时也存在着种种挑战和问题。

例如：干细胞的缺乏；干细胞来源与移植方案的选择；移植后的移植失败及相关并发症等等。

在应对这样的挑战和问题的同时，科研人员们也在不断的努力，以提高干细胞移植成功率、促进移植效果和优化移植方案。

在这个过程中，许多新技术和新方法被研究人员不断发掘。

例如，增殖因子、合并使人工骨髓、同种移植和干细胞/肿瘤细胞分离等。

---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------ 骨髓干细胞的临床应用研究新进展骨髓干细胞的临床应用研究新进展在 20 世纪末和 21 世纪初干细胞的研究取得了突破性进展, 主要进展包括两个方面: 一是成功建立了可以分化为人体任何组织类型的成熟细胞的人类胚胎干细胞(embryonic stem cells, ES) 系, 这是干细胞研究的重大里程碑和生命科学的重大技术突破[1]; 二是发现成人各种组织中均有未分化成熟的干细胞分布, 这类干细胞的基本功能是在生理条件下更新正常衰老死亡的细胞, 维护组织或器官的结构完整和正常功能, 而在组织损伤等病理条件下可动员、增殖和分化为成熟的功能细胞, 修复损伤[2]。

传统认为, 特定组织中的干细胞只能向它所存在组织类型的成熟细胞分化, 而这一观点目前受到挑战。

许多研究结果证明, 一种组织中的干细胞不但可以分化为它所在组织类型的成熟细胞, 而且在特定的条件下或移植到其他组织中, 还可以被诱导分化为其它无关组织类型的成熟细胞, 有的还可打破胚层限制, 分化为不同胚层的成熟细胞[3, 4]。

比如骨髓组织中的干细胞不但可分化为各种血液细胞, 还可分化为脑神经细胞, 脑组织中的干细胞可以分化为神经细胞, 移植到受致死量放射线照射的小鼠骨髓组织中, 也可以重建造血免疫功能。

最近还有人从骨髓、神经等组织获得具有与 ES 细胞特性相似的成体干细胞, 这类细胞可以在特定条件下分化为三个胚层的多种1 / 11类型的成熟细胞。

成人体内的干细胞虽然数量稀少, 但由于其可塑性强, 取材容易, 可实现自体化治疗, 避免了 ES 细胞或异体细胞治疗的免疫排斥、伦理和未知病源感染等问题。

干细胞的研究进展极大地促进了生命科学研究和生物技术产业的发展, 同时也预示着一些目前难以治愈的疾病可能由于干细胞的研究与应用而得到有效治疗, 因此在最近几年受到相关研究者和社会各阶层的广泛重视。

骨髓基质干细胞移植治疗脑缺血的研究进展[ 11-01-12 13:14:00 ] 作者：李娟刘黎青周盛年编辑：studa20【关键词】骨髓基质干细胞；移植；脑缺血缺血性脑血管病严重威胁着人类健康，具有发病率高、致残率高和死亡率高等特点。

目前脑缺血的治疗手段主要有溶栓、抗凝及应用神经保护剂等，但不能从根本上切实有效的修复受损脑组织。

近年来骨髓基质干细胞被广泛应用于移植研究中，尤其是对于脑缺血等各种中枢神经系统疾病，更是成为研究的热点。

作为细胞治疗的细胞来源之一，骨髓基质干细胞分化潜能好、来源丰富、不存在胚胎干细胞移植所带来的伦理学问题，又可用于自体移植，免除了宿主可能的免疫排斥反应,具有良好的应用前景〔1〕。

1 骨髓基质干细胞的生物学特性骨髓基质干细胞具有自我更新〔2〕和多向分化能力〔3〕。

在生理稳态情况下，体内大多数骨髓基质干细胞增殖不明显，但在体外补充适量血清的培养液中，它们能贴壁生长，表现出旺盛的有丝分裂活动和增殖能力。

大量研究证实，在一定诱导条件下骨髓基质干细胞可向成骨细胞〔4，5〕、成软骨细胞〔6〕、成肌细胞〔7〕、肌腱细胞、脂肪细胞及基质细胞等中胚层细胞分化;同时骨髓基质干细胞还可以向外胚层的神经细胞〔8〕和内胚层的肝细胞分化〔9〕。

骨髓基质干细胞是细胞移植治疗脑缺血等各种中枢神经系统疾病理想的细胞来源〔10〕。

2 骨髓基质干细胞的分离、培养目前常用的分离方法主要有三种：密度梯度离心法、贴壁培养筛选法和流式细胞仪分选法。

①密度梯度离心法，是根据骨髓中细胞成分比重的不同，利用细胞分离液通过离心分层，将有核细胞和血细胞分离的方法。

具有操作简便，所得骨髓基质干细胞纯度较高，对活性影响小等特点。

②贴壁培养筛选法，即根据骨髓基质干细胞的黏附贴壁生长而血细胞在培养液中悬浮生长的特性上的差异，通过定期换液除去不贴壁细胞，从而达到纯化骨髓基质干细胞的目的。

此法操作简单，但获得的骨髓基质干细胞纯度低，混杂细胞较多。

骨髓基质干细胞及其分化调控机理研究骨髓基质干细胞是一类能够产生骨髓基质的原始细胞，在造血系统中具有重要的作用。

研究骨髓基质干细胞的分化调控机理可以为其应用于临床治疗提供理论依据，同时也有助于深入了解造血系统的发育和成熟过程。

一、骨髓基质干细胞的来源和特征骨髓基质干细胞（BMSCs）最初是从骨髓穿刺中分离出来的一种成纤维细胞，后来发现它们具有多样化的分化能力，可以分化成成骨细胞、软骨细胞、脂肪细胞等。

BMSCs以其可靠的来源和多样的分化潜能引起了临床医学的广泛关注。

BMSCs具有多种特征，比如自我更新能力强、分化潜能大、能够分泌多种细胞因子等。

此外，它们还具有低免疫原性和良好的免疫调节能力，因此在移植和治疗方面具有广阔的前景。

二、骨髓基质干细胞的分化调控机理BMSCs的多样化分化潜能和不同类型细胞间的功能差异，取决于多种内外环境因素的调节作用。

目前，研究者们已经发现很多控制BMSCs分化的因素，比如细胞外基质、生长因子和细胞因子等。

下面以一些重要的因素为例，简要介绍BMSCs分化调控机理。

（一）生长因子的作用生长因子是一类在细胞分化、增殖和存活等过程中具有重要调控作用的蛋白质，目前已知的有超过100种。

其中，TGF-β、FGF、PDGF、VEGF等生长因子对BMSCs分化影响较大。

例如，TGF-β可以促使BMSCs向成骨细胞分化，这是因为TGF-β的信号通路可以与Runx2相互作用，并诱导其表达。

Runx2是成骨细胞分化和功能的标志性转录因子，其在骨组织分化和形成过程中具有重要的作用。

FGF-2对BMSCs的诱导作用主要表现在促进成骨和软骨再生中。

而PDGF的作用在于促进BMSCs向成骨细胞和软骨细胞分化。

VEGF通常被认为是诱导血管形成的重要因素之一，它的作用也可以促进BMSCs向脂肪细胞分化。

（二）转录因子的作用转录因子是负责细胞转录和翻译过程中基因表达的因子。

调控BMSCs分化的过程中，转录因子的表达和调控也起着重要的作用。

骨髓基质干细胞成骨的研究进展组织工程技术是目前解决大块骨与软骨组织缺损修复难题最有前景的手腕之一，种子细胞是组织工程学中的重要环节。

骨髓基质干细胞(bone marrow stromal cells，BMSCs)是一类具有多向分化潜能的组织干细胞，在体内外适当的诱导环境下能够分化为骨、软骨、脂肪、肌肉、神经、肌腱及韧带等多种组织细胞。

该细胞群来源充沛，取材方便，增殖能力强，可在体外大规模扩增而不丢失多向分化潜能，而且异体移植免疫排斥反映小，目前已成为应用较普遍的重要种子细胞之一。

本文就骨髓基质干细胞成骨问题进行论述。

1 骨髓基质干细胞的来源与获取骨髓基质干细胞可来源于机体各个部位骨髓。

人通常取自髂骨，兔取自股骨髁上。

对人而言，不同部位来源的BMSCs功能状态不一。

椎骨来源的BMSCs碱性磷酸酶(alkaline phosphatase，ALP)活性低于股骨来源的BMSCs，而骨钙素mRNA的水平较后者高。

BMSCs的数量随着年龄的增加也不断减少，鼠在21个月时股骨干骨髓中的细胞要少于4个月时的骨髓细胞。

BMSCs在骨髓中含量极少(1×105个单核细胞中含有1个BMSCs)，因此要求在体外培育扩增后，才能达到组织工程学所要求的细胞数量。

在抽取骨髓血的进程中，每一个部位抽出量不该超过2 mL，不然将因抽出物中血量增加而引发有核细胞数的明显下降。

经常使用取得BMSCs的方式有：a)贴壁法。

所得细胞成份复杂，BMSCs的纯度不足；b)密度梯度离心法。

该方式基于沉降作用，这是较简便且有效的分离方式，它能有效地将红细胞、白细胞和间充质细胞分离开来。

Lisignoli［1］研究发觉，密度梯度离心法能增加BMSCs分化成为成骨细胞克隆的数量；c)流式细胞仪法；d)免疫学方式。

免疫选择法通过骨髓基质干细胞表面带有或缺乏某些抗原标志，进行挑选，可取得相对纯化的基质干细胞。

赵子义等［2］研究发觉，利用免疫磁珠标记神经生长因子受体(nerve growth factor receptor，NGFR)抗体分离、纯化而取得NGFR＋MSCs比一样培育条件下贴壁法纯化BMSCs其扩增倍数高出2～3个数量级，而且其内含有更高比例具有多向分化潜能的细胞，因此分离骨髓NGFR＋细胞取得的BMSCs作为种子细胞应用于组织工程具有明显优势。

骨髓基质干细胞在治疗脊髓损伤中的应用骨髓基质干细胞（BMSCs）具有取材简单、增殖速度快、抗原性小和培养过程中始终保持多向分化的潜能等特点，已经成为干细胞研究领域的热点，是最好的组织工程种子细胞之一。

近年研究发现这类细胞具有高度分化的潜能，能分化为神经细胞，为脊髓损伤（SCI）的修复提供了一条新的途径，具有广阔的临床应用前景。

脊髓損伤（SCI）是一种严重的中枢神经系统疾病，全球每年因各种原因所造成的SCI患者达五十多万人，目前治疗SCI主要是采用药物和手术以及后期康复治疗等手段[1-3]，这些方法在一定程度上缓解了SCI的病情，但治疗效果并不理想，患者往往会出现一定程度的功能障碍。

因此，SCI的治疗是急需解决的医学问题，近年来随着干细胞研究的深入，为SCI的治疗带来了希望。

由于骨髓基质干细胞（BMSCs）较其他移植细胞具有取材容易、培养方便、可以传代并且不改变细胞生物学特性和抗原性、以及没有伦理问题等优点[4-5]，故受到学者的极大关注。

本文就BMSCs治疗SCI的主要研究进展做一综述。

1 BMSC的生物学特性及其分离与培养1.1 BMSC的生物学特性体外培养的BMSCs在形态学上主要表现为梭形或纺锤形，核质比大，细胞器少，相邻细胞之间存在缝隙连接。

Forostyak等[6]研究表明，BMSCs在培养分化时表现出贴壁性、可移植、可塑性、可自我更新、克隆速度快等生物学特性。

Tamir等[7]研究发现，大多数BMSCs处于G0/G1期，表明该细胞具有强大的增殖能力。

体内条件下，BMSCs可以向多种组织迁移并分化为相应的局部细胞，Ferraru将标记的BMSCs经血管注入实验动物体内，结果发现在受损的肌组织内出现了有被植入BMSCs标记基因的肌细胞，表明植入的BMSCs迁移到受损的肌组织并分化为肌细胞[8]；Brazerlton等[9]观察到植入的BMSCs在小鼠中枢神经系统内分转化为神经细胞，在体外，使用不同的诱导剂，可使BMSCs分化为相应的组织细胞；文献[10]采用体外诱导的方式使BMSCs 分化为神经细胞。