間充質(zhì)干細胞

關(guān)于間充質(zhì)干細胞

研究發(fā)現(xiàn)從人臍帶中分離出的hUCMSC,其細胞含量、增殖能力均優(yōu)于BMSC，經(jīng)多次傳代擴增仍能保持旺盛功能。它不表達或低表達免疫排斥相關(guān)標(biāo)記（MHCI類分子呈低表達，不表達MHCII類分子），免疫原性比BMSC低，且取材方便，無倫理學(xué)爭議，是目前較為理想的再生醫(yī)學(xué)干細胞治療的種子細胞之一。第2頁,共27頁，2024年2月25日，星期天BonenodulesweretypicallyobservedinhUCMSCculturedunderosteogenicconditionsbyweek3,whereasbyweek5ofosteogenicculture,bonenodulesweredetectedinBMSCcultures.

hUCMSCBMSC（vonKossa-staining）第3頁,共27頁，2024年2月25日，星期天Morelipid-positivecellswereseeninhUCMSCculturesthanBMSCculturesgrowninadipogenicconditions.（oilredOstaining）

hUCMSCBMSC第4頁,共27頁，2024年2月25日，星期天

國際干細胞治療學(xué)會提出人MSCs至少具有3個特征:①在正常的細胞培養(yǎng)條件下具有貼壁性；②不表達造血細胞表面標(biāo)志：如CD45、CD34、CD14或CD11b、CD79a或CD19和HLA-DR；表達CD73、CD90、CD105、CD29和CD44等；③在特定條件下，細胞可在體外分化為成骨細胞、脂肪細胞以及軟骨細胞。MSCs的生物學(xué)特點：第5頁,共27頁，2024年2月25日，星期天

MSCs具有多向分化和再生潛能----

MSCs具有低免疫原性及免疫調(diào)節(jié)功能表達低水平的MHC-I類分子；不表達MHC-II類分子及共刺激分子，如CD40、CD80、CD86和CD40L等，能免于NK細胞介導(dǎo)的細胞溶解。調(diào)節(jié)T細胞的活化和增殖來調(diào)控免疫應(yīng)答，可預(yù)防和治療移植物抗宿主病和自身免疫性疾病。

MSCs的生物學(xué)特性

MSCs可產(chǎn)生相應(yīng)的生長因子和細胞因子促進組織損傷的修復(fù)如產(chǎn)生骨形成蛋白1促進骨、肌腱、軟骨的損傷修復(fù)；

促血管再生因子可用于缺血性疾病的治療第6頁,共27頁，2024年2月25日，星期天

MSCs定向遷移至病變部位（趨向性、歸巢現(xiàn)象）

體內(nèi)植入的MSCs在損傷組織局部微環(huán)境的作用

下，穿越血管內(nèi)皮細胞，遷移定位于損傷部位并

分化為相應(yīng)的組織細胞參與組織修復(fù)。MSCs分泌多種細胞因子，包括生長因子、趨化因子、黏附分子等，并通過這些因子調(diào)節(jié)細

胞外環(huán)境、誘導(dǎo)細胞歸巢。

遷移的發(fā)生有賴于不同細胞因子和受體的相互作

用。

如SDF-1（基質(zhì)細胞衍生因子-1）

/CXCR4、MCP1/CCR2、HGF（肝細胞生長因子）/c-Met、

VEGF/VEGFR、PDGF/PDGFR、等。第7頁,共27頁，2024年2月25日，星期天MSCs具有向惡性腫瘤趨化的特性腫瘤微環(huán)境中趨化因子、生長因子等均參與誘導(dǎo)MSCs的募集或歸巢。主要步驟：①MSCs附著于血管內(nèi)皮腫瘤組織中TNF-α表達上調(diào)使MSCs的黏附分子VCAM-1呈高表達，促進MSCs黏附于血管內(nèi)皮細胞。②腫瘤部位趨化因子高表達腫瘤組織中趨化因子SDF-1、CXCL7、CXCL6、CXCL5等呈高表達，吸引MSCs定向遷移至病灶處。第8頁,共27頁，2024年2月25日，星期天

通過不同的細胞因子和受體水平的變化，調(diào)節(jié)MSCs的遷移速率和方向，而追蹤腫瘤細胞在腫瘤原發(fā)及轉(zhuǎn)移部位的遷移、聚集。

應(yīng)用細胞工程技術(shù)將MSCs改造成為各種抗腫瘤成分的載體，使其能攜帶抗癌細胞因子、溶瘤病毒、抗腫瘤藥物納米微粒、抗癌藥物前體轉(zhuǎn)化因子等成分，在其注入實驗體后遷移至腫瘤原發(fā)灶或轉(zhuǎn)移灶并釋放目的成分，抑制腫瘤的生長。MSCs在腫瘤靶向治療中的研究與應(yīng)用第9頁,共27頁，2024年2月25日，星期天如通過過表達增加MSCs分泌IL-12、IL-2、TSP-1、IFN-α、IFN-β、IFN-γ等抗瘤因子，能有效抑制腫瘤增殖、促進腫瘤細胞凋亡，從而增加實驗動物的存活率。利用表達有胞嘧啶脫氨酶的MSCs遷移聚集于腫瘤部位后，通過此酶的轉(zhuǎn)化作用使注入體內(nèi)無毒的前藥5-FC(5氟胞嘧啶）轉(zhuǎn)化形成5-FU，在腫瘤部位發(fā)揮抗癌作用。第10頁,共27頁，2024年2月25日，星期天如極具侵襲性的腦多形性膠質(zhì)母細胞瘤，腫瘤易擴散至周圍腦實質(zhì)細胞，現(xiàn)有的藥物難以實現(xiàn)有效靶向。利用MSC的腫瘤靶向及尋找轉(zhuǎn)移灶的特性，可使用基因修飾的MSC作為手術(shù)后的佐劑，清除殘余腫瘤細胞及遷移的瘤細胞。利用MSCs的特性，通過細胞載藥的形式可以實現(xiàn)紫杉醇等經(jīng)典小分子抗腫瘤藥物的主動靶向效果以提高療效。第11頁,共27頁，2024年2月25日，星期天MSCs靶向治療存在的風(fēng)險

異位的組織分化定植于腎臟的MSCs可能分化為脂肪細胞使腎小球出現(xiàn)脂肪化；定植于肺部的細胞可能在后期出現(xiàn)骨樣的病灶。

免疫抑制作用

MSCs的惡性轉(zhuǎn)化、促瘤因子的分泌可能影響和促進腫瘤的生長和轉(zhuǎn)移。第12頁,共27頁，2024年2月25日，星期天目前，關(guān)于MSCs是否具有抗腫瘤效應(yīng)仍存爭議。有研究者認為：鑒于MSCs在腫瘤發(fā)生發(fā)展過程中的不確定性，目前將其應(yīng)用于惡性腫瘤的藥物研發(fā)還為時過早。第13頁,共27頁，2024年2月25日，星期天

1994年Lapidot等發(fā)現(xiàn)人急性髓性白血病(AML)部分細胞具有干細胞的表面標(biāo)志CD34+/CD38-。1997年Bonnet等在AML中分離出極少數(shù)具有CD34+/CD38-表面標(biāo)志、成瘤性較強的一類細胞。2003年Hajj首次分離出表型為CD44+/CD24-的乳腺癌干細胞，首次證實了實體瘤中腫瘤干細胞的存在。4、腫瘤干細胞（CancerStemCells，CSCs）第14頁,共27頁，2024年2月25日，星期天

腫瘤干細胞（CSC）是腫瘤組織中存在的極少量具有自我更新、無限增殖能力和強致瘤性的一類干細胞，它在腫瘤發(fā)生、耐藥、復(fù)發(fā)、侵襲和轉(zhuǎn)移中發(fā)揮著重要作用。

第15頁,共27頁，2024年2月25日，星期天不同腫瘤類型的CSCs表面標(biāo)志物CD15第16頁,共27頁，2024年2月25日，星期天CSCs的生物學(xué)特性

自我更新

CSCs具有無限增殖能力，通過自我更新維持腫瘤的持續(xù)生長，CSCs積累了所在腫瘤的基因突變，正是這些基因突變導(dǎo)致了腫瘤細胞的過度增殖，乃至轉(zhuǎn)移、擴散。

多向分化能力

惡性膠質(zhì)瘤標(biāo)本及細胞株U251中CD133+細胞可分化為神經(jīng)元和星形膠質(zhì)細胞；CSC還能分化為血管內(nèi)皮細胞；

第17頁,共27頁，2024年2月25日，星期天CSCs具有強致瘤性

①CSCs在體外克隆形成能力

②CSCs在免疫缺陷動物體內(nèi)的腫瘤形成能力

CSCs較非腫瘤干細胞具有更高的成瘤潛能。如：每只NOD/SCID小鼠接種100個CD44+/CD24-或CD24低表達的乳腺癌干細胞，在接種后6個月內(nèi)形成腫瘤；而每只接種1×104個乳腺癌非腫瘤干細胞的小鼠在相同時間內(nèi)并未形成腫瘤。第18頁,共27頁，2024年2月25日，星期天①CSCs大多數(shù)處于有絲分裂的靜止期（G0），可躲避針對增殖期細胞起效的常規(guī)化療藥物的攻擊而得以生存；②CSCs高表達ABC轉(zhuǎn)運體（ATP-bindingcassettetransporter，ABC）MDR、ABCG2

由ABC轉(zhuǎn)運體介導(dǎo)的藥物外排作用可保護CSCs免受細胞毒性藥物的損傷，從而降低CSCs對化療藥物的敏感性，甚至形成對化療藥物的耐受。

CSCs具有多重耐藥性第19頁,共27頁，2024年2月25日，星期天③CSCs具有較強的DNA自我修復(fù)能力當(dāng)腫瘤干細胞受到不同原因引起的損傷后，會啟動p53、ATM-Chk2、ATR-Chk1等DNA損傷應(yīng)答通道，從而引發(fā)細胞周期阻滯，確保受損傷細胞完成自我修復(fù)。④CSCs所處的微環(huán)境有助于其逃避藥物殺傷⑤

CSCs的抗凋亡基因表達增強導(dǎo)致凋亡逃逸第20頁,共27頁，2024年2月25日，星期天

靶向CSC在腫瘤治療中的研究與應(yīng)用

①靶向CSCs的微環(huán)境

使腫瘤干細胞喪失賴以保持其干性的生存環(huán)境。

靶向SDF-1（CXCL12)/CXCR4信號軸治療白血??；CXCR4拮抗劑，如普樂沙福和T14003等，可削弱腫瘤-基質(zhì)間的相互作用，誘導(dǎo)白血病細胞從骨髓基質(zhì)微環(huán)境中遷移出來，從而增加白血病細胞對細胞毒性藥物的敏感性。抑制腫瘤血管生成的酪氨酸激酶受體抑制劑類藥物（sorafenib，sunitinib）降低微環(huán)境血管密度，間接影響CSCs的活性。第21頁,共27頁，2024年2月25日，星期天

②靶向阻止CSCs信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路

多種CSCs中存在NF-?B、JAK/STAT、PI3K/Akt/mTOR、Wnt、Notch、Hedgehog（Hh）等信號通路的異常激活如靶向Hedgehog信號通路的小分子抑制劑GDC-0449即Erivedge（Smo蛋白拮抗劑），它通過抑制Smo蛋白阻斷Hh信號向下游傳導(dǎo)而起作用，適用于皮膚基底細胞瘤的治療。

BBI608（Napabucasin，JAK/STAT3通路的抑制劑）是首個針對高度惡性腫瘤干細胞和其它各種癌細胞的口服小分子抗癌藥物，主要適應(yīng)晚期胃腸道惡性腫瘤的治療，目前正進行結(jié)直腸癌、胰腺癌的臨床治療研究。如抑制Notch信號通路的γ-secretaseinhibitors(GSIs)和單克隆抗體。第22頁,共27頁，2024年2月25日，星期天③

靶向ABC轉(zhuǎn)運體的治療

如ABC轉(zhuǎn)運蛋白抑制劑MS-209、VX-710和Tariquidar可同時抑制P-gp和MRP1(多重耐藥蛋白1)等，通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)運蛋白的表達水平增強腫瘤干細胞對化療藥物的敏感性，以克服腫瘤的耐藥性。④以miRNA為基礎(chǔ)的分子靶向腫瘤治療某些miRNA既可參與維持CSCs，也參與腫瘤的浸潤和轉(zhuǎn)移過程。miRNA在正常干細胞和CSCs的表達是不同的。第23頁,共27頁，2024年2月25日，星期天

miR-199a在異種移植模型中通過下調(diào)CSCs標(biāo)志物CD44的表達而抑制腫瘤。

但有些miRNA具有致癌性，如miR-125、miR-9、miR-30、miR-21、miR-215等。

miR-214在卵巢腫瘤干細胞中高表達，并通過抑制p53/Nanog通路賦予卵巢腫瘤干細胞自我更新和耐藥的特性。miR-214可成為卵巢癌靶向治療的靶點。第24頁,共27頁，2024年2月25日，星期天針對CSCs特定的表面標(biāo)志因腫瘤干細胞表面存在著一些有別于普通腫瘤細胞的特

異性標(biāo)志物（例如：CD133、ABCG2、OCT4、CD123、CD33等），采用特異性抗體靶向殺傷CSCs，

為根治腫瘤提供了又一新的途徑.⑤誘導(dǎo)CSCs分化或CSCs的靶向清除。在體內(nèi)外誘導(dǎo)分化劑的作用下，CSCs向正常細胞或接近正常