間充質(zhì)干細胞基礎(chǔ)與臨床

內(nèi)容概要

　　《間充質(zhì)干細胞基礎(chǔ)與臨床》涉及間充質(zhì)干細胞的基礎(chǔ)研究與國內(nèi)外臨床研究進展，間充質(zhì)干細胞庫、間充質(zhì)干細胞制劑的質(zhì)量標準，以及臨床醫(yī)生十分關(guān)注的間充質(zhì)干細胞安全性研究進展、間充質(zhì)干細胞與腫瘤的關(guān)系等；同時將干細胞應(yīng)用所涉及的倫理學(xué)以及相關(guān)知識產(chǎn)權(quán)保護進行了適當?shù)慕榻B。

書籍目錄

第一章 間充質(zhì)干細胞概述第一節(jié) 間充質(zhì)干細胞的發(fā)現(xiàn)第二節(jié) 間充質(zhì)干細胞的定義第三節(jié) 間充質(zhì)干細胞的特性與應(yīng)用第四節(jié) 間充質(zhì)干細胞的應(yīng)用前景與展望參考文獻第二章 不同組織來源間充質(zhì)干細胞的生物學(xué)特性第一節(jié) 不同組織來源間充質(zhì)干細胞表面標記的差異第二節(jié) 不同組織來源間充質(zhì)干細胞增殖能力的比較第三節(jié) 不同組織來源間充質(zhì)干細胞分化能力的差異第四節(jié) 不同組織來源間充質(zhì)干細胞造血支持的比較第五節(jié) 不同組織來源的間充質(zhì)干細胞免疫調(diào)節(jié)能力的差異第六節(jié) 不同組織來源間充質(zhì)干細胞的遷移能力比較小結(jié)參考文獻第三章 間充質(zhì)干細胞免疫調(diào)節(jié)的機制第一節(jié) 免疫系統(tǒng)的構(gòu)成和功能第二節(jié) 間充質(zhì)干細胞的免疫學(xué)特性第三節(jié) 間充質(zhì)干細胞的免疫調(diào)節(jié)機制第四節(jié) 影響MSC免疫調(diào)節(jié)能力的因素第五節(jié) MSC治療免疫相關(guān)疾病的臨床應(yīng)用研究參考文獻第四章 間充質(zhì)干細胞促血管新生的機制第一節(jié) 間充質(zhì)干細胞在體內(nèi)的干細胞龕第二節(jié) 間充質(zhì)干細胞和血管細胞第三節(jié) 血管新生第四節(jié) 間充質(zhì)干細胞促進血管新生的機制小結(jié)參考文獻第五章 間充質(zhì)干細胞支持造血的機制第一節(jié) 骨髓組織的構(gòu)成第二節(jié) 間充質(zhì)干細胞支持造血的依據(jù)第三節(jié) 骨髓間充質(zhì)干細胞支持造血的機制第四節(jié) 病理狀態(tài)下骨髓間充質(zhì)干細胞與造血干細胞間的相互作用參考文獻第六章 間充質(zhì)干細胞與基因治療第一節(jié) 間充質(zhì)干細胞與腫瘤基因治療第二節(jié) 間充質(zhì)干細胞基因治療在組織損傷修復(fù)中的應(yīng)用第三節(jié) 間充質(zhì)干細胞在其他疾病基因治療中的應(yīng)用第四節(jié) 面臨的問題與展望參考文獻第七章 間充質(zhì)干細胞與誘導(dǎo)性多能干細胞第一節(jié) 誘導(dǎo)性多能干細胞的特點第二節(jié) 誘導(dǎo)性多能干細胞的發(fā)展歷程第三節(jié) 誘導(dǎo)性多能干細胞制備和鑒定第四節(jié) p53siRNA和UTF1可提高誘導(dǎo)性多能干細胞轉(zhuǎn)化率第五節(jié) 利用單基因調(diào)控誘導(dǎo)誘導(dǎo)性多能干細胞第六節(jié) 無基因修飾的誘導(dǎo)性多能干細胞系形成第七節(jié) 其他動物誘導(dǎo)性多能干細胞的獲得第八節(jié) 血液細胞重編程為誘導(dǎo)性多能干細胞第九節(jié) 間充質(zhì)干細胞是誘導(dǎo)性多能干細胞的另一種重要細胞源第十節(jié) 患者或疾病特異性誘導(dǎo)性多能干細胞的制備第十一節(jié) 誘導(dǎo)性多能干細胞形成基因遞呈系統(tǒng)第十二節(jié) 誘導(dǎo)性多能干細胞體內(nèi)外誘導(dǎo)分化第十三節(jié) 誘導(dǎo)性多能干細胞的應(yīng)用前景第十四節(jié) 誘導(dǎo)性多能干細胞治療應(yīng)用目前面臨的一些重要的難題參考文獻第八章 間充質(zhì)干細胞安全性研究進展第一節(jié) 間充質(zhì)干細胞的體外安全性研究進展第二節(jié) 間充質(zhì)干細胞的體內(nèi)安全性研究進展第三節(jié) 目前臨床干細胞治療的安全性問題小結(jié)參考文獻第九章 干細胞與腫瘤及其臨床風(fēng)險考慮第一節(jié) 干細胞與腫瘤的相關(guān)性第二節(jié) 間充質(zhì)干細胞與腫瘤第三節(jié) 臨床應(yīng)用與準入標準的思考第四節(jié) 爭議問題的關(guān)注小結(jié)參考文獻第十章 間充質(zhì)干細胞庫第一節(jié) 對細胞治療產(chǎn)品的監(jiān)管第二節(jié) 干細胞治療產(chǎn)品的國際標準第三節(jié) 間充質(zhì)干細胞庫小結(jié)參考文獻第十一章 間充質(zhì)干細胞制劑的質(zhì)量控制第一節(jié) 間充質(zhì)干細胞質(zhì)量研究的必要性第二節(jié) 間充質(zhì)干細胞質(zhì)量研究的主要內(nèi)容參考文獻第十二章 間充質(zhì)干細胞在造血干細胞移植中的應(yīng)用第一節(jié) MSC的造血支持作用第二節(jié) MSC預(yù)防和治療GVHD第三節(jié) MSC在異基因造血干細胞移植(Allo-HSCT)應(yīng)用中的問題和展望參考文獻第十三章 間充質(zhì)干細胞在自身免疫系統(tǒng)疾病中的應(yīng)用第一節(jié) 間充質(zhì)干細胞治療自身免疫性疾病的基礎(chǔ)第二節(jié) MSC在治療自身免疫性疾病領(lǐng)域中的應(yīng)用第三節(jié) 討論參考文獻第十四章 干細胞在心血管疾病治療中的應(yīng)用第一節(jié) 應(yīng)用于心血管系統(tǒng)的干細胞分類第二節(jié) 干細胞治療心血管疾病的機制第三節(jié) 干細胞在心血管疾病治療中的潛在應(yīng)用價值第四節(jié) 干細胞的輸入途徑第五節(jié) 干細胞移植的時機第六節(jié) 干細胞移植適應(yīng)證第七節(jié) 移植細胞合適的數(shù)量第八節(jié) 干細胞在心血管疾病中的應(yīng)用第九節(jié) 干細胞移植的副作用第十節(jié) 問題與展望參考文獻第十五章 間充質(zhì)干細胞在神經(jīng)系統(tǒng)疾病中的應(yīng)用第一節(jié) 間充質(zhì)干細胞在腦血管病中的應(yīng)用第二節(jié) 間充質(zhì)干細胞在小兒腦癱中的應(yīng)用第三節(jié) 間充質(zhì)干細胞在肌萎縮側(cè)索硬化癥中的應(yīng)用參考文獻第十六章 間充質(zhì)干細胞在下肢缺血性疾病中的應(yīng)用第一節(jié) 下肢缺血性疾病的病因、臨床表現(xiàn)和診斷第二節(jié) 下肢缺血性疾病的治療參考文獻第十七章 間充質(zhì)干細胞治療糖尿病第一節(jié) 病因和發(fā)病機制第二節(jié) 臨床診斷及分型第三節(jié) 治療第四節(jié) 干細胞治療糖尿病的原理第五節(jié) 存在的問題第六節(jié) 評論和展望參考文獻第十八章 間充質(zhì)干細胞在眼部疾病中的應(yīng)用第一節(jié) 概述第二節(jié) 角膜疾病第三節(jié) 葡萄膜炎第四節(jié) 視網(wǎng)膜疾病參考文獻第十九章 干細胞研究所涉及的倫理學(xué)問題和干細胞產(chǎn)生的專利保護第一節(jié) 干細胞研究所涉及的各種倫理學(xué)問題第二節(jié) 干細胞產(chǎn)業(yè)的專利保護參考文獻

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁:第一章  間充質(zhì)干細胞概述 間充質(zhì)干細胞（mesenchymal stem cell，MSC）是中胚層來源的具有高度自我更新能力和多向分化潛能的多能干細胞，廣泛存在于全身多種組織中，可在體外培養(yǎng)擴增，并能在特定條件下分化為神經(jīng)細胞、成骨細胞、軟骨細胞、肌肉細胞、脂肪細胞等［1］。MSC是多能干細胞，具有“橫向分化”或“跨系分化”的能力，不僅支持造血干細胞的生長，還可以在不同誘導(dǎo)條件下，在體外分化為多種組織細胞。MSC具有廣闊的臨床應(yīng)用前景，是細胞替代治療和組織工程的首選種子細胞，是移植領(lǐng)域和自身性免疫疾病治療的研究熱點。 第一節(jié)  間充質(zhì)干細胞的發(fā)現(xiàn) 間充質(zhì)干細胞的發(fā)現(xiàn)最早可以追溯到130多年前。1867年，德國病理學(xué)家Cohnheim在研究傷口愈合時，首次提出骨髓中存在非造血干細胞的觀點，指出成纖維母細胞可能來源于骨髓。直到1976年，F(xiàn)riedenstein及其同事［2］才從骨髓細胞中培養(yǎng)出這種纖維原細胞，并證實其可在體外大量擴增，易貼壁，呈集落樣生長，并且具有定向分化的特點。隨后，Prockop［3］和Pittenger等［1］分別證明了這種纖維原黏附細胞包含間充質(zhì)干細胞，具有分化為多種間質(zhì)組織（如骨、軟骨、脂肪和平滑?。┑哪芰?。鑒于這些特點，人們把這群細胞命名為骨髓間充質(zhì)干細胞（hMSC）。 骨髓是MSC的主要來源，骨髓間充質(zhì)干細胞的研究也最為深入。但骨髓中MSC的含量極少，僅占骨髓單個核細胞的0.002%～0.005%。近年來，研究人員陸續(xù)從其他組織如臍血、臍帶、胎盤、脂肪、肌肉、頭皮、牙周質(zhì)等多種組織中分離得到MSC。da Silva等［4］報道，MSC幾乎存在于所有的成體組織器官中，認為血管周是MSC的體內(nèi)“干細胞龕”。Bruno Peault實驗室［5］也從成體的肺、心臟、腦、小腸、骨髓等中都分離出了MSC。 第二節(jié)  間充質(zhì)干細胞的定義 一直以來MSC都被作為一種具有特征性的形態(tài)、表型及功能性質(zhì)的細胞群體來研究，由于沒有找到特異性的表面標志物，對MSC的定義一直備受爭議。MSC強表達CD13、CD29、CD105、CD44，弱表達CD106，不表達CD14、CD34、CD11a、CD31、CD45［1］及HLA Ⅱ抗原，不表達或低表達HLA Ⅰ抗原［6］。其中，CD29屬于整合素家族，CD105是間充質(zhì)相關(guān)抗原，CD14是單核巨噬細胞表面標志，CD11a是淋巴細胞功能相關(guān)抗原-1，CD34和CD45是造血干細胞陽性標記，CD31是內(nèi)皮細胞特異性抗原標記，而且也不表達或低表達移植免疫排斥相關(guān)的表面標志CD80（B7-1）、CD86（B7-2）、CD40、CD40L［7］，表明細胞高表達MSC相關(guān)的標志而不表達造血干細胞、內(nèi)皮細胞特異性抗原及移植排斥相關(guān)的細胞表面標志。Pittenger等［1］提出的有關(guān)hMSC的定義是目前公認的“金標準”，即骨髓間充質(zhì)干細胞可以在體外適宜的刺激下，向骨細胞、脂肪細胞及軟骨細胞分化。2006年，國際細胞治療協(xié)會（International Society for Cellular Therapy，ISCT）確定MSC的鑒定標準為：①在塑料培養(yǎng)皿內(nèi)貼壁生長，在含血清的培養(yǎng)基內(nèi)高度增殖；②表達CD105、CD73、CD90，不表達CD45、CD34、CD14或CD11b、CD79a或CD19；③在體外可以分化為成骨細胞、脂肪細胞、軟骨細胞。 第三節(jié)  間充質(zhì)干細胞的特性與應(yīng)用 MSC是造血微環(huán)境的主要細胞成分，在造血干細胞的生長、增殖、分化中起重要作用。MSC通過與造血干細胞的相互作用及分泌多種細胞因子，或表達與造血干細胞黏附、歸巢有關(guān)的黏附分子及細胞外基質(zhì)蛋白［7］，支持和促進了造血。體外實驗證明MSC對CD34+骨髓細胞的維持和擴增起了很重要的作用［8］。目前有關(guān)MSC促進造血干細胞移植后造血重建的研究已取得了很大進展。研究人員發(fā)現(xiàn)，MSC與造血干細胞（HSC）共移植可以支持造血干細胞生長，明顯提高巨核細胞和血小板形成［9］。Koh等發(fā)現(xiàn)MSC可能在HSC分化過程中的表觀遺傳調(diào)控中也起了一定的作用［10］。國內(nèi)外已將HSC和MSC共移植用于臨床研究［11］，并取得了良好的臨床效果。無論是自體移植還是同種異體移植，細胞的輸入均沒有引起副反應(yīng)。 MSC是一類免疫缺陷細胞，具有低免疫源性和免疫調(diào)節(jié)特性。MSC通常表達HLA Ⅰ抗原，不表達HLA Ⅱ抗原［6］和共刺激分子CD80（B7-1）、CD86（B7-2）、CD40等。MSC可以抑制T細胞的增殖和激活，這種抑制作用并不依賴于主要組織相容性復(fù)合物，不需要細胞之間的相互接觸；MSC通過可溶性因子的介導(dǎo)來發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)功能，實驗發(fā)現(xiàn)TGF-β、PGE2、IDO［12］等因子可能參與了MSC的免疫調(diào)節(jié)。在自身性免疫病動物實驗［13］及臨床實驗［14］中，MSC可以有效地緩解疾病，抑制免疫反應(yīng)，減少炎癥發(fā)生。 MSC具有多向分化潛能，在特定的誘導(dǎo)條件下，它不僅能分化為骨、軟骨、脂肪、肌腱等中胚層組織細胞，而且能夠向內(nèi)胚層組織細胞（如心肌細胞［15］、肝細胞［16］）和外胚層組織細胞（如神經(jīng)細胞［17］）分化。MSC因其這一特性而成為組織工程研究的首選種子細胞。Wakitani等［18］將體外擴增的MSC輸注給24位進行了高位脛骨切開的膝關(guān)節(jié)炎患者，42周后觀察到缺損部位已被軟組織填充并有軟骨樣組織的形成。這一結(jié)果提示MSC可以作為骨組織工程的種子細胞參與組織修復(fù)。MSC可以分化為神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)細胞，因此可以用于外周神經(jīng)的修復(fù)［19］；還可以分泌神經(jīng)營養(yǎng)因子來提高神經(jīng)細胞的存活率和促進其再生，這提示MSC用于神經(jīng)系統(tǒng)疾病治療的潛力很大。 MSC具有在體外容易擴增的特性，在短時間內(nèi)可以擴增上千倍。這是MSC廣泛應(yīng)用于實驗研究和臨床的重要前提條件。相對于骨髓，從臍帶中分離MSC具有組織來源豐富、細胞原始、增殖能力強和安全無病毒感染風(fēng)險等優(yōu)點，因此臍帶MSC可能為今后臨床應(yīng)用需求提供更為理想的種子細胞。 第四節(jié)  間充質(zhì)干細胞的應(yīng)用前景與展望 間充質(zhì)干細胞具有獨特的生物學(xué)功能，干細胞治療是繼藥物治療、手術(shù)治療之后的又一場醫(yī)療革命。目前，發(fā)達國家已經(jīng)開始將干細胞治療技術(shù)用于臨床治療自身免疫性疾病、心肌梗死、脊髓損傷、心力衰竭等疾病，其發(fā)展速度十分驚人，已從基礎(chǔ)研究過渡到臨床應(yīng)用研究階段。中國在干細胞研究方面有很好的基礎(chǔ)，與國外同行的差距不大。正因為如此，我們更應(yīng)該在干細胞技術(shù)向臨床轉(zhuǎn)化方面搶占制高點。 要實現(xiàn)將干細胞變成藥物還有許多的關(guān)鍵問題需要解決，例如，如何保持干細胞經(jīng)過體外大規(guī)模培養(yǎng)后的分化能力、遺傳特征、致瘤性和穩(wěn)定性；建立與藥效作用相關(guān)的體外生物學(xué)評價方法；篩選保持活細胞穩(wěn)定的藥物制劑配方；選擇劑型及包裝材料；規(guī)范儲存、冷鏈運輸條件；建立干細胞產(chǎn)品的技術(shù)標準及質(zhì)量評價體系；摸索臨床前藥物有效性評價體系、安全性評價體系；等等。另外，建立健全規(guī)范的法律法規(guī)和統(tǒng)一的生產(chǎn)和質(zhì)量標準也是發(fā)展干細胞技術(shù)的關(guān)鍵。只有通過嚴格的臨床試驗審查，在嚴格監(jiān)管下才能保證干細胞技術(shù)應(yīng)用的安全性和有效性。通過建立統(tǒng)一的生產(chǎn)和質(zhì)量標準，對組織來源、細胞篩選、制備過程和最后的產(chǎn)品進行嚴格的檢驗，獲得的符合標準的干細胞才具有質(zhì)量上的可靠性，才可以用于臨床；對沒有達到標準的干細胞嚴格禁止使用，這樣才可以遏制干細胞濫用的趨勢，防止損害公眾利益的事態(tài)發(fā)生，讓干細胞的研究和應(yīng)用健康發(fā)展。（梁 璐  韓忠朝） 參考文獻 ［1］Pittenger M F，Mackay A M，Beck S C，et al.Multilineage potential of adult human mesenchymalstem cells.Science，1999；284：143-147. ［2］Friedenstein A J，Deriglasova U F，Kulagina N N，et al.Fibrolast precursors in normal and irradiatemouse hematopoietic organs.Exp Hematol，1976，2：83-92. ［3］Prockop D J.Marrow stromal cells are stem cells for nohematopoietic tissues.Science，1997，276：71-74. ［4］da Silva M L，Chagastelles P C，Nardi 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不同組織來源間充質(zhì)干細胞的生物學(xué)特性 間充質(zhì)干細胞（mesenchymalstemcell，MSC）作為機體的一種成體干細胞，最早在骨髓基質(zhì)中發(fā)現(xiàn)，為造血干細胞的發(fā)育分化提供必需的微環(huán)境。目前對于骨髓間充質(zhì)干細胞的研究已經(jīng)頗為清楚，對于間充質(zhì)干細胞的鑒定主要集中于表面標記和多向分化能力，同時，間充質(zhì)干細胞除具有造血支持外，其免疫抑制功能和組織修復(fù)能力也越來越多地應(yīng)用于臨床。近些年來隨著研究的深入，在臍血、胎盤、胎兒肺組織、臍帶、脂肪、胰腺等組織中均可以培養(yǎng)出間充質(zhì)干細胞。研究還發(fā)現(xiàn)，間充質(zhì)干細胞并不是一群均一的群體，并且不同來源的間充質(zhì)干細胞的表面標記及生物學(xué)特性（造血支持、多向分化脂肪生成、骨生成、軟骨生成、免疫抑制及組織修復(fù)等）也不盡相同。不同組織來源的MSC在生物學(xué)特性方面存在著較大差異，本章就不同來源MSC生物學(xué)特性作一簡略概述。 第一節(jié)  不同組織來源間充質(zhì)干細胞表面標記的差異 細胞的表面標記可以反映細胞的一些基本特征。間充質(zhì)干細胞必須滿足國際細胞治療協(xié)會（InternationalSocietyforCellularTherapy，ISCT）規(guī)定的作為間充質(zhì)干細胞表面標記的基本要求。細胞的表面標記往往與特定的功能相關(guān)，MSC表面除了不表達造血細胞的表面標記和表達一些成體干細胞的表面標記外，還表達一些與細胞黏附、趨化及免疫調(diào)節(jié)相關(guān)的免疫標記。不同組織來源的間充質(zhì)干細胞的其他表面標記可能存在或多或少的差異，說明不同來源間充質(zhì)干細胞在這些方面可能存在差異。不同來源間充質(zhì)干細胞表型的差異也提示它們之間可能存在更多的生物學(xué)特性的差異。 用于檢測MSC表型的標記最開始一般是用于檢測干細胞前體細胞、內(nèi)皮或表皮細胞、T淋巴細胞、B淋巴細胞、NK細胞、單核／巨噬細胞、粒細胞、樹突狀細胞、血小板和紅細胞等。這些標記包括細胞黏附分子（CD44，CD50，CD54，CD102，CD106，CD146，CD166）、整合素（CD11a，CD18，CD29，CD49a-f，CD51，CD61，CD104）、選擇素（CD62E，CD62L，CD62P）、細胞因子受體（CD117，CD119，CD121a，CD123，CD124，CD126，CD127，CD140a，CD140b），或者凋亡或壞死相關(guān)受體（CD95，CD178，CD120a，CD120b）。 不同的研究人員觀察到了MSC表達不同的表面標記。造成這個情況的原因有很多，包括MSC的來源、供者的年齡、提取的方法和擴增的條件等，這些都會影響MSC的表面標記。其中MSC的不同來源是很重要的一個原因。例如，Oct-4、Nanog、Rex-1、SSEA-3、SSEA-4、Tra-1-6、Tra-1-81表達于前三個月的胎兒血、肝臟和骨髓，但是并不表達于成年人骨髓來源的MSC。另外，未經(jīng)處理的骨髓細胞存在一小部分細胞表達CD271，這些細胞體外擴增以后具有高度干細胞潛能。但是目前沒有從臍帶血中成功提取這類細胞的例子。CD271是否表達于經(jīng)過體外擴增的骨髓來源的MSC目前尚不清楚。Soncini等［1］報道了從骨髓、羊膜、絨毛膜中提取MSC，所有這些MSC的表達譜相似，但是在傳代4次以上之后，表達的表面標記發(fā)生了變化，主要是CD73、CD105和CD166。骨髓來源的MSC相對于其他兩個細胞，表達更高比例的CD73。而羊膜來源的MSC相對于另兩種細胞有更低比例的CD105和CD166陽性細胞。CD271在骨髓中比例少于1%，但是在羊膜中大約有20%，在絨毛膜提取物中大約有20%。CD271的表達在擴增過程中消失。 我們實驗室成功從臍帶中分離得到了間充質(zhì)干細胞，體外擴增后檢測表型發(fā)現(xiàn)，臍帶間充質(zhì)干細胞和骨髓間充質(zhì)干細胞一樣，不表達CD3、CD14、CD19、CD34、CD45、CD31、CXCR4、Stro-1、HLA-DR、CD80和CD86，表達CD13、CD44、CD73、CD90、CD105、CD106、CD29、CD49e和HLA-ABC［2］。臍帶間充質(zhì)干細胞的Nestin、CD54、SSEA-4和OCT-4的表達要高于骨髓間充質(zhì)干細胞，而CD106表達要低于骨髓間充質(zhì)干細胞［3］。

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