骨髓間充質干細胞在膠質瘤治療中的作用-綜述

骨髓間充質干細胞在膠質瘤治療中的作用引言：膠質瘤是人類最常見的原發(fā)性顱內腫瘤，約占成人顱內原發(fā)腫瘤的30％-50％。盡管近些年影像學、手術學以及聯合放、化療的應用使惡性膠質瘤患者[1,2]，中位生存期不足一年，5近幾年，隨著認識的深入，人們對具備趨瘤生長并能夠攜帶外源基因的干細胞迸行嘗試。然而，在膠質瘤方面，最初被寄予厚望的神經干細胞(Nerualstem[3-6]marrow—derivedmesenchymalstemcells，BMSCs)，簡稱骨髓間充質BMSCs被移植入腦組織的BMSCs在體內微環(huán)境影響下可自發(fā)向神經前體細胞(neuralrogenitorNSCs一樣，具有相同的腫瘤追蹤和良好的基因修飾功能?；谏鲜鰞?yōu)勢，將BMSCsMSCsNSCs作為膠質瘤基因治療的載體。本文就BMSCs的生物學特性及其在膠質瘤治療中的作用的研究做一綜述。一.BMSCs的生物學特性。2070Friedenstein等[7]BMSCsBMSC的方法。Friedenstein等[8]將分離得到的骨髓細胞4h2-4dBMSCs。BMSCs的分化能力BMSCs是一種未分化細胞其基本特性為具有自我更新自我復制能力和多向分化潛能。近年來隨著研究的不斷深入，發(fā)現BMSCs在體外不同的誘導條件下(如地塞米松、TGF-β、FGF、胰島素等)可以向成骨細胞、成軟骨細胞、脂肪細胞、成纖維細胞、內皮細胞、肌細胞、神經細胞及支持造血的基質細胞等分化[9]。用雙丁酰環(huán)磷腺苷和異丁基甲基黃嘌呤處理或在神經生長培養(yǎng)基中添加EGF和腦源性神經營養(yǎng)因子，可誘導 BMSCs表達神經分化早期的標記。Sanchez-Ramos 等[10]用BMSCs 通過體外誘導成為神經細胞，表達NSE,NeuN,NF-M和tau等神經標志此外BMSCs在體內也可分化為神經細胞將人的BMSCs注入腦梗死9周后的大鼠大腦或全身應用治療腦缺血性疾病，發(fā)現這些細胞分化為膠質細（表達GFA，少突膠質細胞（表達GalC）和神經（表達NF120,NF200,NF70,NSE和β-Ⅲ,NeuN,MAP2）[11]Brazerlton[12]等也觀察到在體內條件下，供體的BMSCs在小鼠腦內可轉變?yōu)樯窠浽?表達NEUN、NE等神經元標志蛋白)。BMSCs這種多方向的分化能力，可以為組織修復提供細胞來源。BMSCs的趨瘤性及遷移能力[13]的腫瘤趨向性最早在黑色素瘤中被發(fā)現，StudenyM等[14]BMSCsBMSCsNakamizo等人[15]BMSCs，同時建立裸鼠腦內人膠質瘤異種移植模型，發(fā)現BMSCs靜脈輸入后可以選擇性的分布到腫瘤組織中，而移植到大腦半球的BMSCsBMSCs可以向多種造血以外組織遷移定位并分化為相應的組織細胞,Ferraru[16]將被標記BMSCs經靜脈植入受體動物體內，結果在受損的肌組織中發(fā)現了標記有植入BMSCsBMSCs遷移至受損的肌細胞并在微環(huán)境作用下分化為肌細胞；Kopen等[17]BMSCs注入新生小鼠側腦室中，發(fā)現BMSCs向全腦廣泛遷移，并在紋狀體和海馬分子層分化為表達GFAP的成熟星形膠質細胞，在腦干網狀結構分化為神經微絲陽性的神經元。BMSCs的這一特性可以追蹤浸潤擴散的腫瘤細胞，彌補以往基因治療不能深入腫瘤內部和殺死擴散的腫瘤細胞的缺點。BMSCs具有低免疫原性以及穩(wěn)定表達外源基因的能力。在移植治療中，一般情況下，移植物會引起宿主的免疫排斥反應，但對于BMSCsBMSCsLazarus[18J將體外培養(yǎng)BMSCs5×107[19]BMSCsTBMSCsBMSCs導入外源性基因，可在體內高效、長期的表達。據報道[20]，BMSCs17DaoNaha等研究得到相似的結論[21]IXSCIDIXBMSCsBMSCsStudenyt[22]采用腺病毒載體將干擾素β(Interferonbeta，IFNβ)轉染成人BMSCs(IFNβ-BMSCsIFNβ-BMSCsMDA231A375SM黑色素瘤細MDA231A375SM細胞肺轉移IFNβBMSCs可以明顯延長動物生存期，組織學發(fā)現腫瘤組IFNβBMSCsBMSCs可以做為基因治療中的理想載體。二.BMSCs在膠質瘤治療中的研究。BMSCs修復損傷的組織的功能。BMSCssBMSCs良好的趨瘤性，Nakamura等[23]Fischer344進行體內趨瘤生長實驗研究。他們采用立體定向技術將標記有增強綠色熒光蛋白(EGFPBMSCs9LBMSCs最終絕大部分BMSCs的出現。通過共聚焦激光顯微鏡顯示這EGFP-BMSCs很好地保留了其紡錘樣細胞形態(tài)，這也在一定程度上說EGFP-BMSCs良好的組織相容性。此外，Hirofumi等[24]在實驗中除發(fā)現被BMSCsBMSCs作為載體攜帶目的基因或藥物的研究研究BMSCs腫瘤趨向性的目的是利用BMSCs良好的載體特性來攜帶外源目的基因或藥物到達膠質瘤床及其浸潤部位，以達到糾正腫瘤細胞基因異常逆轉細胞惡性表型和/或殺死腫瘤細胞的目的。當前實驗多以此出發(fā)，積極探索各種有效治療靶基因與BMSCs的整合及其在體內的分布表達，以達到有效治療膠質瘤的目的。高劑量的干擾素β(IFN-β)在體外顯示了良好的抑瘤作用，但體內因其高劑量產生的毒性常使其應用受到限制為檢驗轉導IFN-β基因的hBMSCs在體內是否可以高水平表達IFN-β并降低藥物毒性，安全有效地發(fā)揮治療膠質瘤作用，Nakamizo等[25]用Ad-IFN-β轉導hBMSCs進行體內外研究。他們首先從hBMSCs-IFN-β和U87膠質母細胞瘤細胞共培養(yǎng)實驗中得到證實，即使hBMSCs-IFN-β 在極低濃度(0.1％)下仍可有效抑制膠質瘤細胞生長。通過transwell實驗證實這種抑瘤作用與hBMSCs-IFN-β的劑量具有顯著正相關性隨后他們將不同劑量的hBMSCs-IFN-β注入U87膠質母細胞瘤裸鼠模型瘤床(兩種劑量即2.5×104和2.5×105細胞)、遠離腫瘤的皮下組(2.5×105細胞)和頸動脈(106細胞)內，以PBS、hBNSCs--gal作對照，結果發(fā)現瘤床內 2.5×105hBMSCs-IFN-β劑量注射組和頸動脈內注射組實驗動物生存期較對照組有明顯延長，而2.5×104劑量注射組和經皮下遠離腫瘤注射組均沒有起到有效的抑制腫瘤生長作用這些結果顯示了在膠質瘤基因或藥物治療中一定的目的基因或藥物濃度和適當的注射途徑是尤其重要的。Nakamura等[23]將Ds-Red2標記的9L鼠膠質瘤細胞分別與BMSCs和正常鼠腎細(NRK)細胞共培養(yǎng)三天后通過流式細胞術檢測細胞總數和Ds-Red2陽性細胞數，發(fā)現與BMSCs共培養(yǎng)的9L膠質瘤細胞比NRK組表現出更為明顯的抑制作用。為檢測這種抑瘤作用是否與BMSCs上清液中的溶解因子密切相關，他們利用 transwell雙室培養(yǎng)體系對BMSCs上清液進行實驗，結果與事先推測一致通過自分泌的溶解因子對腫瘤起到了直接的生長抑制作用隨后他們用腺病毒將先前證實具有抗瘤作用的interleukin-2(IL-2)轉導BMSCs進行體內實驗。結果發(fā)現膠質瘤內注射BMSCs-I2組的9L膠質瘤鼠生存期(263±22d)較BMSCs組(2204±08d)BMSCs-EGFP組(21．3±1．5d)和9L組(17．1±1．1d)均有明顯延長。在檢測瘤周炎癥組織時他們發(fā)現BMSCs-IL-2治療組的瘤周有大量CD4CD8陽性淋巴細胞聚集，而未用IL-2基因修飾的BMSCs組則很少出現。以上這些初步研究結果向我們顯示了BMSCs的良好的載體特性和抑瘤生長特性BMSCs作為一種新的基因治療載體具有相對較高的攜帶和表達外源基因的能力而進入到腫瘤床的目的基因可以通過直接或間接的作用發(fā)揮其良好的治療效果3、BMSCs修復膠質瘤瘤床與手術損傷、改善神經功能的研究Aboody等[26]認為腦膠質瘤治療難度之一在于它獨特的損傷部位，大多數膠和其它神經前體細胞一樣，具備組織損傷反應性和修復損傷腦組織、重建缺失神經結構的巨大潛能。研究者發(fā)現經BMSCs移植后的近腦腫瘤部位除可I、IL-8、IL-11、干細胞因子、神經營養(yǎng)因子、集落刺激因子-l(CSF-1)BMPBMSCs進行損傷組織修復過程中將發(fā)揮重要調節(jié)作用，但具BMSCs4.BMSCs的膠質瘤趨向性機制BMSCsBMSCs的膠質瘤趨向性機制尚不清楚。BMSCs的遷移過程可能有多種因素參與，腫瘤細胞、腫瘤間質細胞或腫瘤內皮細胞分泌的可溶性因子可能介導BMSCs的膠質BMSCs[27-29]家族，如CXCR4／CXCLl2(SDF-1C-kit／SCFVEGFVEGFR／VEGFBMSCs對病灶的反應中具有重要意義[30-32]BMSCs向病灶定向遷移性或親病灶性的分子基礎尚不清楚，不同的病變可能涉及不同的因BMSCsBMSCsCXCR4U87可以促進膠質瘤的侵襲性[34]。另外，相同的因子對不同的BMSCs的作用并不一被報道誘導人類神經干細胞向腦膠質瘤定向趨化[35]，但在人類BMSCs的膠質瘤遷移中不起作用[36]BMSCs靶向三．存在問題和應用前景BMSCs在腦膠質瘤基因治療的實驗性應用研究已取得了一定進展，但該領域的研究尚處于探索階段，以下問題有待解決：①分離、純化：的增殖、分化的控制均需要合適的條件，如何既控制增殖，又避免形成腫瘤，而且還能在適當的時候啟動沿所需路徑的分化，還有待進一步研究。③BMSCs基因治療所面臨的靶向性、轉染效率持續(xù)表達、可控性需進一步研究改良。④臨床實踐中轉基因細胞的數量不足是基因治療效果不理想的主要因素之一，如何提高轉染效率、富集轉基因細胞仍待進一步研究。⑤目前雖尚無關于BMSCs移植后顱內成瘤性方面的報道，但由于其具有免疫抑制作用，長時間體外擴增還有發(fā)生惡性轉化可能，所以需要進一步的實驗驗證BMSCs臨床應用的易于外源基因轉染和表達等諸多優(yōu)點是腦膠質瘤靶向性基因治療中具有潛在實用價值的細胞載體，將在腦膠質瘤的治療中展現美好的應用前景。參考文獻：HakimR,LoefflerJS,AnthonyDC,etal.Gangliogliomasinadults[J].Cancer,199779(1):127-31ForsythPA,RoaWH.PrimaryCentralNervosSystemTumorsinAdults.[J]CurrOptionsNeurol.1999Nov;1(5):377-394.AboodyKS,Brown,Rainoval．Neuralstemcellsdisplayextensivetropismpathologyinadultbrain：evidencefromintracranialgliomas[J].ProcNatlAcadSciUSA.2000Nov7;97(23):12393-5.Benedettietal.Gene 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