论文部分内容阅读
【摘要】 人臍带间充质干细胞是一种多潜能细胞，具有来源广泛，采集容易，无异体排斥等优点，并且具有自我更新和多向分化潜能，成为细胞治疗和组织工程新的种子细胞。
【关键词】 人；脐带间充质干细胞；生物学特性
间充质干细胞具有自我更新和多向分化潜能等基本特征。脐带间充质干细胞（umbilical cord mesenchymal stem cells，UCMSCs）是指存在于新生儿脐带组织中的一种多功能干细胞，它能分化成许多种组织细胞，具有广阔的临床应用前景。脐带干细胞来源丰富，各个部位都有间充质干细胞（mesenchymal stem cells，MSCs）样细胞分离并在体外培养，不过大多数研究把目光集中于华通氏胶（Wharton’s jelly，WJ）部分。人脐带间充质干细胞（human umbilical cord mesenchymal stem cells，hUCMSCs）是主要来源于Wharton’s jelly的干细胞，其形态和生物学特性与骨髓间充质干细胞类似。本文对hUCMSCs的来源、生物学特性和临床应用前景等方面进行综述。
1 hUCMSCs的来源
脐带是连接于胎儿与胎盘间的条索状结构，其中央有一条脐静脉和两条脐动脉。脐血管周围是来自胚外中胚层的胶样结缔组织，称为华通氏胶，富含胶质和葡萄糖胺聚糖。研究表明从脐带基质可分离出同骨髓MSCs生物学特性相似的MSCs。用胶原酶从人脐静脉内皮下层分离到类似骨髓MSCs的细胞群，表达MSCs的表面标志，证明了脐带组织中含有丰富的MSCs。有学者[1]从脐带华通氏胶分离出成纤维样细胞，发现其能表达c-kit、CD117及端粒酶等干细胞的相关抗原和标记，证实这类细胞具有多向分化的潜能。
2 hUCMSCs的生物学特性
hUCMSCs贴壁后呈成纤维样细胞，传代后细胞为形态相对均一的梭形。表面标志和其他来源的MSCs一样，高表达CD13、CD73、CD90、CD105、CD54、CD29、CD44，低表达HLA-ABC，不表达CD34、CD45、CD14、CD33、CD38、CD133及HLA-DR、-DA、-DP、-DQ等，同时还表达部分人胚胎干细胞的标记和一些转录因子（Oct-4、Sox-2、Nanog等）。研究发现，hUCMSCs既可以分化为具有成熟脂肪细胞结构和功能的细胞，又可以分化为骨细胞和软骨细胞。
用5-氮杂胞苷可将脐带MSCs诱导分化为心肌样细胞，表达钙粘蛋白和心肌肌钙蛋白，并可形成心肌细胞特有的肌管结构[2]。CD105+的脐带MSCs还可被诱导为骨骼肌细胞。脐带MSCs加神经元的条件培养基进行诱导能得到表达谷氨酸诱发内向电流的成熟神经元。用碱性成纤维细胞生长因子（bFGF）、sonic hedgehog等多种化学试剂对脐带MSCs进行诱导，可得到表达酪氨酸羟化酶的多巴胺能神经元。人脐带MSCs还可以向肝细胞样和胰岛细胞样细胞分化，获得的细胞能合成和分泌C肽。
3 hUCMSCs的分离及培养
hUCMSCs的分离方法主要有酶消化法和组织块贴壁法。酶消化法多用胶原酶和胰蛋白酶消化脐带组织获得细胞。近年来，酶消化法多采用胶原酶与胰蛋白酶并用，或添加透明质酸酶等联合消化，可明显加快基质的降解和缩短间质细胞分离的时间，获得更多的间充质干细胞。
组织贴壁法是将脐带分成小组织块直接贴附于培养基上，利用MSCs具有迁移能力这一重要的特性而获得直接贴壁的MSCs。Rocca等[3]将脐带切割为1.5cm大小的组织块贴于培养瓶中，用含10%FCS、2ml/L谷氨酰胺及非必需氨基酸的低糖DMEM培养基培养，15天后获得了贴壁的hUCMSCs。Friedman等[4]人将0.5-1cm大小的组织块培养至含20%FBS的1640培养基中获得hUCMSCs。组织块法对UCMSCs损伤小，可以直接获得形态较为均一的MSCs，能很好地保持细胞活力。
4 hUCMSCs的临床应用前景
大量研究表明MSCs既可以分化为自身来源组织的细胞类型，又可以跨系跨胚层分化为其他类型的细胞类型，具有较高的可塑性。有学者在血管生物反应器内利用hUCMSCs构建出了人工血管，通过检测发现构建出的人工血管形态和机械强度与人肺动脉相接近。Weiss等[5]将未经处理的hUCMSCs移植到帕金森大鼠模型和正常大鼠中进行对照，移植hUCMSCs后的帕金森大鼠临床症状得到明显改善，其受损的神经元恢复功能。hUCMSCs具有低免疫原性和多向分化潜能的特点，在医学组织工程方面具有广泛的临床应用前景。
参考文献
[1] Mitchell KE，Weiss ML，Mitchell BM，et al.Matrix cells from Wharton’s jelly form neurons and glia[J].Stem Cells，2003，21（1）：50-60.
[2] Wang Hwai-Shi，Hung Shih-Chieh，Peng Shu-Tine，et al.Mesenchymal stem cells in the Wharton’s jelly of the human umbilical cord[J].Stem Cells，2004，22（7）：1330-1337.
[3] La Rocca G，Anzalone R，Corrao S，et al.Isolation and characterization of Oct-4+/HLA-G+ mesenchymal stem cells from human umbilical cord matrix：differentiation potential and detection of new markers[J].Histochem Cell Biol，2009，131（2）：267-282.
[4] Friedman R，Betancur M，Boissel L，et al.Umbilical cord mesenchymal stem cells：adjuvants for human cell transplantation.Biol Blood Marrow Transplant，2007，13（12）：1477-1486.
[5] Weiss ML，Medicetty S，Bledsoe AR，et al.Human umbilical cord matrix stem cells：preliminary characterization and effect of transplantation in a rodent model of Parkinson’s disease[J].Stem Cells，2006，24（3）：781-792.
【关键词】 人；脐带间充质干细胞；生物学特性
间充质干细胞具有自我更新和多向分化潜能等基本特征。脐带间充质干细胞（umbilical cord mesenchymal stem cells，UCMSCs）是指存在于新生儿脐带组织中的一种多功能干细胞，它能分化成许多种组织细胞，具有广阔的临床应用前景。脐带干细胞来源丰富，各个部位都有间充质干细胞（mesenchymal stem cells，MSCs）样细胞分离并在体外培养，不过大多数研究把目光集中于华通氏胶（Wharton’s jelly，WJ）部分。人脐带间充质干细胞（human umbilical cord mesenchymal stem cells，hUCMSCs）是主要来源于Wharton’s jelly的干细胞，其形态和生物学特性与骨髓间充质干细胞类似。本文对hUCMSCs的来源、生物学特性和临床应用前景等方面进行综述。
1 hUCMSCs的来源
脐带是连接于胎儿与胎盘间的条索状结构，其中央有一条脐静脉和两条脐动脉。脐血管周围是来自胚外中胚层的胶样结缔组织，称为华通氏胶，富含胶质和葡萄糖胺聚糖。研究表明从脐带基质可分离出同骨髓MSCs生物学特性相似的MSCs。用胶原酶从人脐静脉内皮下层分离到类似骨髓MSCs的细胞群，表达MSCs的表面标志，证明了脐带组织中含有丰富的MSCs。有学者[1]从脐带华通氏胶分离出成纤维样细胞，发现其能表达c-kit、CD117及端粒酶等干细胞的相关抗原和标记，证实这类细胞具有多向分化的潜能。
2 hUCMSCs的生物学特性
hUCMSCs贴壁后呈成纤维样细胞，传代后细胞为形态相对均一的梭形。表面标志和其他来源的MSCs一样，高表达CD13、CD73、CD90、CD105、CD54、CD29、CD44，低表达HLA-ABC，不表达CD34、CD45、CD14、CD33、CD38、CD133及HLA-DR、-DA、-DP、-DQ等，同时还表达部分人胚胎干细胞的标记和一些转录因子（Oct-4、Sox-2、Nanog等）。研究发现，hUCMSCs既可以分化为具有成熟脂肪细胞结构和功能的细胞，又可以分化为骨细胞和软骨细胞。
用5-氮杂胞苷可将脐带MSCs诱导分化为心肌样细胞，表达钙粘蛋白和心肌肌钙蛋白，并可形成心肌细胞特有的肌管结构[2]。CD105+的脐带MSCs还可被诱导为骨骼肌细胞。脐带MSCs加神经元的条件培养基进行诱导能得到表达谷氨酸诱发内向电流的成熟神经元。用碱性成纤维细胞生长因子（bFGF）、sonic hedgehog等多种化学试剂对脐带MSCs进行诱导，可得到表达酪氨酸羟化酶的多巴胺能神经元。人脐带MSCs还可以向肝细胞样和胰岛细胞样细胞分化，获得的细胞能合成和分泌C肽。
3 hUCMSCs的分离及培养
hUCMSCs的分离方法主要有酶消化法和组织块贴壁法。酶消化法多用胶原酶和胰蛋白酶消化脐带组织获得细胞。近年来，酶消化法多采用胶原酶与胰蛋白酶并用，或添加透明质酸酶等联合消化，可明显加快基质的降解和缩短间质细胞分离的时间，获得更多的间充质干细胞。
组织贴壁法是将脐带分成小组织块直接贴附于培养基上，利用MSCs具有迁移能力这一重要的特性而获得直接贴壁的MSCs。Rocca等[3]将脐带切割为1.5cm大小的组织块贴于培养瓶中，用含10%FCS、2ml/L谷氨酰胺及非必需氨基酸的低糖DMEM培养基培养，15天后获得了贴壁的hUCMSCs。Friedman等[4]人将0.5-1cm大小的组织块培养至含20%FBS的1640培养基中获得hUCMSCs。组织块法对UCMSCs损伤小，可以直接获得形态较为均一的MSCs，能很好地保持细胞活力。
4 hUCMSCs的临床应用前景
大量研究表明MSCs既可以分化为自身来源组织的细胞类型，又可以跨系跨胚层分化为其他类型的细胞类型，具有较高的可塑性。有学者在血管生物反应器内利用hUCMSCs构建出了人工血管，通过检测发现构建出的人工血管形态和机械强度与人肺动脉相接近。Weiss等[5]将未经处理的hUCMSCs移植到帕金森大鼠模型和正常大鼠中进行对照，移植hUCMSCs后的帕金森大鼠临床症状得到明显改善，其受损的神经元恢复功能。hUCMSCs具有低免疫原性和多向分化潜能的特点，在医学组织工程方面具有广泛的临床应用前景。
参考文献
[1] Mitchell KE，Weiss ML，Mitchell BM，et al.Matrix cells from Wharton’s jelly form neurons and glia[J].Stem Cells，2003，21（1）：50-60.
[2] Wang Hwai-Shi，Hung Shih-Chieh，Peng Shu-Tine，et al.Mesenchymal stem cells in the Wharton’s jelly of the human umbilical cord[J].Stem Cells，2004，22（7）：1330-1337.
[3] La Rocca G，Anzalone R，Corrao S，et al.Isolation and characterization of Oct-4+/HLA-G+ mesenchymal stem cells from human umbilical cord matrix：differentiation potential and detection of new markers[J].Histochem Cell Biol，2009，131（2）：267-282.
[4] Friedman R，Betancur M，Boissel L，et al.Umbilical cord mesenchymal stem cells：adjuvants for human cell transplantation.Biol Blood Marrow Transplant，2007，13（12）：1477-1486.
[5] Weiss ML，Medicetty S，Bledsoe AR，et al.Human umbilical cord matrix stem cells：preliminary characterization and effect of transplantation in a rodent model of Parkinson’s disease[J].Stem Cells，2006，24（3）：781-792.