二十一世紀(jì)，干細(xì)胞研究和治療技術(shù)取得了長(zhǎng)足進(jìn)步，全球范圍內(nèi)開展了大量臨床前研究，支持了數(shù)千項(xiàng)人體臨床試驗(yàn)。這些臨床前研究取得了令人鼓舞的結(jié)果，表明眾多干細(xì)胞療法具有廣泛的治療潛力。再生醫(yī)學(xué)研究中的新證據(jù)表明治療安全性，但其實(shí)際治療潛力、療效和作用機(jī)制仍需深入研究。此外，未經(jīng)批準(zhǔn)且監(jiān)管不力的干細(xì)胞療法會(huì)給患者帶來風(fēng)險(xiǎn)，包括嚴(yán)重不良事件的風(fēng)險(xiǎn)，以及新再生醫(yī)學(xué)療法引入帶來的聲譽(yù)損害。向患者介紹干細(xì)胞療法背后的科學(xué)原理至關(guān)重要，這不僅能加深他們對(duì)干細(xì)胞療法的理解，還能防止不良療法的出現(xiàn)。

間充質(zhì)干細(xì)胞的簡(jiǎn)介：起源、表型鑒定和分離、免疫相容性

近日，期刊雜志“Cell Therapy”刊發(fā)了一篇“Mesenchymal Stem Cells”的文章。該文章章將對(duì)干細(xì)胞的多種特性和潛力進(jìn)行基礎(chǔ)性理解，為深入探討其在再生醫(yī)學(xué)和生物醫(yī)學(xué)研究中的關(guān)鍵作用奠定基礎(chǔ)。本章將概述以間充質(zhì)干細(xì)胞 (MSC) 為中心的人類損傷和疾病治療，包括人類多能干細(xì)胞的定義、歷史和臨床應(yīng)用。

1、間充質(zhì)干細(xì)胞的簡(jiǎn)介

間充質(zhì)基質(zhì)/干細(xì)胞（MSCs）作為新興再生醫(yī)學(xué)療法的核心工具，目前主要被定位為調(diào)控炎癥過程的關(guān)鍵角色。盡管在動(dòng)物疾病模型及早期人類I/II期試驗(yàn)中顯示出廣泛療效，但后續(xù)更大規(guī)模的III期臨床試驗(yàn)卻鮮能完全復(fù)現(xiàn)其在小規(guī)模研究中的顯著優(yōu)勢(shì)。這一矛盾源于MSCs生物學(xué)特性的復(fù)雜性（如依賴炎癥環(huán)境激活免疫抑制功能）及臨床操作中的多重變量（包括給藥時(shí)機(jī)、劑量、遞送方式及細(xì)胞制劑類型），而后者又與細(xì)胞來源（自體或異體）、培養(yǎng)條件（新鮮/復(fù)蘇、氧濃度、傳代次數(shù)等）密切相關(guān)。

早期研究聚焦于MSCs向中胚層譜系（如脂肪細(xì)胞、軟骨細(xì)胞和成骨細(xì)胞）定向分化的能力。隨著技術(shù)進(jìn)步，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)MSCs可從多種器官（骨髓、腦、肺、肝等）及大血管（主動(dòng)脈、腔靜脈）至微血管（腎小球）中分離擴(kuò)增，揭示其分布與血管周圍微環(huán)境密切相關(guān)。這一發(fā)現(xiàn)重塑了MSCs的起源認(rèn)知。

MSCs的命名始于20世紀(jì)80年代末Arnold I. Caplan提出的“間充質(zhì)干細(xì)胞”概念，強(qiáng)調(diào)其從成人骨髓中分離擴(kuò)增的多能性特征（圖1）。

后續(xù)研究逐步完善其定義，國(guó)際細(xì)胞治療學(xué)會(huì)（ISCT）更制定了MSCs鑒定的最低標(biāo)準(zhǔn)。最新證據(jù)表明，符合MSCs標(biāo)準(zhǔn)的細(xì)胞普遍存在于人體血管外膜層，其標(biāo)志物（如CD146）與周細(xì)胞高度共定位，暗示二者在生物學(xué)上的深層聯(lián)系。這一發(fā)現(xiàn)為解析MSCs的再生機(jī)制提供了關(guān)鍵線索。

周細(xì)胞與MSCs的生物學(xué)關(guān)聯(lián)：Crisan等人發(fā)現(xiàn)，從不同組織分離培養(yǎng)的血管周圍細(xì)胞（周細(xì)胞）與骨髓來源的MSCs具有核心共性，包括標(biāo)志性的中胚層多向分化潛能。這一關(guān)聯(lián)性進(jìn)一步通過兩者的免疫表型相似性得到強(qiáng)化：周細(xì)胞表達(dá)典型的MSCs表面標(biāo)志物（如CD90、CD73、CD105和CD44），且這些標(biāo)志物在其原生組織中已存在，而非僅在培養(yǎng)條件下獲得。這一證據(jù)表明，MSCs與周細(xì)胞在發(fā)育起源上存在內(nèi)在聯(lián)系，提示周細(xì)胞可能是MSCs的體內(nèi)前體細(xì)胞。

MSCs功能定義的范式轉(zhuǎn)變：MSCs的重新定義還源于其獨(dú)特的治療機(jī)制：這些細(xì)胞能夠定向遷移至炎癥或損傷部位，并通過釋放高濃度營(yíng)養(yǎng)因子與免疫調(diào)節(jié)因子發(fā)揮治療作用（圖2）。這一特性與傳統(tǒng)的多向分化能力關(guān)聯(lián)較弱，促使Caplan提出將MSCs更名為“藥用信號(hào)細(xì)胞”（Medicinal Signaling Cells），保留原縮寫以強(qiáng)調(diào)其核心功能從“干細(xì)胞分化”向“生物活性分子遞送”的轉(zhuǎn)變。盡管多能性仍是組織工程的重要基礎(chǔ)，但MSCs的免疫調(diào)節(jié)功能已開辟了獨(dú)立于分化的治療路徑，標(biāo)志著其臨床應(yīng)用范式的革新。

在生理?xiàng)l件下，MSCs/周細(xì)胞在維持組織健康方面發(fā)揮作用，并通過阻止不必要的免疫反應(yīng)來維持體內(nèi)平衡。組織損傷會(huì)導(dǎo)致已建立的周細(xì)胞-內(nèi)皮細(xì)胞相互作用被破壞，從而導(dǎo)致血液外滲到組織中。免疫系統(tǒng)被激活，促使周細(xì)胞/MSCs向傷口部位遷移，被激活并進(jìn)行劇烈增殖。

這些細(xì)胞分泌具有抗凋亡作用的生物活性分子，從而對(duì)抗免疫反應(yīng)。最終，原位內(nèi)皮細(xì)胞與循環(huán)祖細(xì)胞一起修復(fù)內(nèi)皮及其相關(guān)的基底膜。部分細(xì)胞恢復(fù)其原始的周細(xì)胞表型以穩(wěn)定血管，而另一些細(xì)胞則發(fā)生凋亡。一些細(xì)胞保持其原始的祖細(xì)胞狀態(tài)，位于周細(xì)胞和組織特異性細(xì)胞之間，并可能發(fā)生分化，尤其是在骨骼或肌肉等間充質(zhì)組織中。

這項(xiàng)開創(chuàng)性的研究也修訂了干細(xì)胞可塑性的概念?？伤苄允侵父杉?xì)胞在某些微環(huán)境條件下獲得受譜系限制較少的替代性細(xì)胞命運(yùn)的能力。事實(shí)上，目前已鑒定出多種途徑，通過這些途徑，干細(xì)胞以及譜系定型細(xì)胞能夠獲得替代性細(xì)胞命運(yùn)。例如，轉(zhuǎn)決定、轉(zhuǎn)分化、直接/間接分化以及融合。所有這些機(jī)制都與細(xì)胞可塑性的更廣義概念有關(guān)，同時(shí)也打破了此前認(rèn)為成體干細(xì)胞具有固有組織特異性的觀點(diǎn)。

出于本介紹中簡(jiǎn)要提到的所有這些原因，我們將討論改善MSC在臨床應(yīng)用中的挑戰(zhàn)和機(jī)遇，包括考慮MSC的來源和分離、培養(yǎng)條件、表型、免疫調(diào)節(jié)能力以及應(yīng)用途徑和劑量。

2、間充質(zhì)干細(xì)胞起源

間充質(zhì)干細(xì)胞（MSCs）的研究源頭可追溯至19世紀(jì)。Tavassoli與Crosby于1960年代發(fā)現(xiàn)，將無骨結(jié)構(gòu)的骨髓片段異位移植后，可形成包含血管化髓腔與骨殼的異位“骨化結(jié)構(gòu)”，其內(nèi)含有造血細(xì)胞、脂肪細(xì)胞及骨小梁。這一實(shí)驗(yàn)不僅驗(yàn)證了局部微環(huán)境對(duì)造血維持的重要性，還首次暗示了骨髓中非造血成分的成骨潛能，為“造血微環(huán)境”[15]和“間充質(zhì)干細(xì)胞”兩大研究領(lǐng)域奠定了基礎(chǔ)。

1970年代，F(xiàn)riedenstein團(tuán)隊(duì)突破早期研究中全骨髓片段移植的局限性，通過細(xì)胞貼壁特性分離出骨髓基質(zhì)中的成骨前體細(xì)胞，并發(fā)現(xiàn)單細(xì)胞可形成“成纖維細(xì)胞集落單位”（CFU-Fs），其克隆后代能分化為骨、脂肪、軟骨等多譜系組織。這一單細(xì)胞多能性證據(jù)直接催生了骨髓基質(zhì)中存在“非造血干細(xì)胞”的理論，成為現(xiàn)代MSCs概念的原型。

與此同時(shí)，Caplan與Marshall Urist在1970-1980年代的研究形成互補(bǔ)：Caplan通過雞胚肢芽培養(yǎng)闡明特定條件下骨、軟骨及肌肉的分化機(jī)制，而Urist則從脫礦骨基質(zhì)中分離出誘導(dǎo)間充質(zhì)前體細(xì)胞聚集的“骨形態(tài)發(fā)生蛋白”（BMPs）。兩者共同揭示了MSCs分化調(diào)控的分子基礎(chǔ)。

基于這些發(fā)現(xiàn)，Haynesworth優(yōu)化培養(yǎng)體系，首次實(shí)現(xiàn)人骨髓MSCs的高純度分離與擴(kuò)增，標(biāo)志著MSCs研究從理論探索邁向臨床應(yīng)用的關(guān)鍵轉(zhuǎn)折。

3、間充質(zhì)干細(xì)胞的表型鑒定和分離

間充質(zhì)干細(xì)胞（MSCs）的表型鑒定與分離是確保其研究及臨床應(yīng)用有效性的關(guān)鍵步驟。以下基于國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)與研究進(jìn)展，系統(tǒng)闡述其方法及注意事項(xiàng)：

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3.1、分離流程與核心技術(shù)

3.1.1、組織來源選擇

經(jīng)典來源：骨髓（BM）仍是金標(biāo)準(zhǔn)，但需權(quán)衡侵入性操作（穿刺獲?。┡c細(xì)胞產(chǎn)量（僅占BM有核細(xì)胞的0.001%-0.01%）。

替代來源：

• 脂肪組織：通過吸脂術(shù)獲取，細(xì)胞產(chǎn)量高（約5%有核細(xì)胞為MSCs），但成脂傾向顯著。
• 臍帶華通膠/胎盤：無倫理爭(zhēng)議，免疫原性低，適合異體治療。
• 牙髓/經(jīng)血：易獲取且具神經(jīng)分化潛力，但需驗(yàn)證長(zhǎng)期安全性。

3.1.2.?樣本處理與初步分離

• 物理消化：機(jī)械剪切組織后，聯(lián)合膠原酶/胰酶消化（如骨髓需紅細(xì)胞裂解液去除造血細(xì)胞）。
• 密度梯度離心：常用Ficoll-Paque分離單核細(xì)胞層，去除碎片及紅細(xì)胞。
• 貼壁篩選法：利用MSCs的塑料貼壁特性，在含10%胎牛血清（FBS）的培養(yǎng)基中培養(yǎng)72小時(shí)，棄去未貼壁細(xì)胞（主要為造血系）。

3.1.3.?高效分選技術(shù)

• 流式分選（FACS）：基于表面標(biāo)志物（CD105+/CD73+/CD90+，CD45-/CD34-/HLA-DR-）分選高純度群體，但可能損傷細(xì)胞活力。
• 免疫磁珠分選（MACS）：通過抗CD271或CD49a抗體富集MSCs，操作溫和，適合臨床級(jí)生產(chǎn)。
• 微流控芯片：新興技術(shù)，通過物理特性（大小/變形性）或標(biāo)志物特異性捕獲細(xì)胞，實(shí)現(xiàn)無損分選。

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3.2、表型鑒定標(biāo)準(zhǔn)

3.2.1、國(guó)際細(xì)胞治療學(xué)會(huì)（ISCT）最低標(biāo)準(zhǔn)

迄今為止，大多數(shù)研究人員采用的標(biāo)準(zhǔn)是國(guó)際細(xì)胞治療學(xué)會(huì)間充質(zhì)和組織干細(xì)胞委員會(huì)的標(biāo)準(zhǔn)：

形態(tài)學(xué)：貼壁生長(zhǎng)，呈紡錘狀或成纖維樣形態(tài)。

表面標(biāo)志物：

• 必選陽(yáng)性：CD105（Endoglin）、CD73（外核苷酸酶）、CD90（Thy-1）。
• 必選陰性：CD45（造血系）、CD34（內(nèi)皮/造血祖細(xì)胞）、CD14/CD11b（單核/巨噬細(xì)胞）、CD79a/CD19（B細(xì)胞）、HLA-DR（活化標(biāo)志，靜息態(tài)需陰性）。

功能驗(yàn)證：體外誘導(dǎo)成骨（茜素紅染色）、成脂（油紅O染色）、成軟骨（阿爾新藍(lán)染色）三系分化能力。

3.2.2、擴(kuò)展標(biāo)志物與功能分析

陽(yáng)性補(bǔ)充：CD29（整合素β1）、CD44（透明質(zhì)酸受體）、CD166（ALCAM）與干細(xì)胞干性相關(guān)[39]。

功能性標(biāo)志：

• 免疫調(diào)節(jié)：檢測(cè)IDO（吲哚胺2,3-雙加氧酶）、PD-L1表達(dá)，或與PBMC共培養(yǎng)抑制T細(xì)胞增殖。
• 旁分泌能力：ELISA檢測(cè)VEGF、HGF、IL-10等因子分泌水平。

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4、培養(yǎng)條件對(duì)間充質(zhì)干細(xì)胞周期的作用

培養(yǎng)條件對(duì)間充質(zhì)干細(xì)胞（MSCs）的細(xì)胞周期具有顯著調(diào)控作用，主要通過影響細(xì)胞增殖、停滯或分化狀態(tài)來改變其周期進(jìn)程。以下是關(guān)鍵培養(yǎng)條件及其作用機(jī)制的詳細(xì)分析：

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??4.1、培養(yǎng)基成分??

血清濃度??：

高血清（如10-20%胎牛血清，F(xiàn)BS）??：提供豐富的生長(zhǎng)因子（如IGF-1、PDGF），促進(jìn)細(xì)胞從G0/G1期進(jìn)入S期，加速增殖。

無血清/低血清??：誘導(dǎo)細(xì)胞周期停滯（G0/G1期），常用于維持干細(xì)胞特性或誘導(dǎo)分化。

??生長(zhǎng)因子添加??：FGF-2（堿性成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子）??：通過激活MAPK/ERK通路，上調(diào)細(xì)胞周期蛋白（Cyclin D1、CDK4），促進(jìn)G1/S期轉(zhuǎn)換。

??EGF、PDGF??：協(xié)同增強(qiáng)DNA合成，縮短細(xì)胞周期時(shí)間。

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4.2、氧氣濃度??

常氧（21% O?）??：可能誘導(dǎo)氧化應(yīng)激，導(dǎo)致細(xì)胞周期停滯或衰老（通過p53/p21通路）。

??低氧（2-5% O?）??：模擬體內(nèi)生理環(huán)境，通過HIF-1α上調(diào)促增殖基因（如VEGF、Cyclin E），促進(jìn)G1/S期過渡。減少活性氧（ROS）積累，延緩細(xì)胞衰老，延長(zhǎng)增殖能力。

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??4.3、細(xì)胞密度??

??低密度培養(yǎng)??：減少接觸抑制，增強(qiáng)生長(zhǎng)因子信號(hào)（如Wnt/β-catenin通路），促進(jìn)細(xì)胞周期進(jìn)程。

??高密度培養(yǎng)??：細(xì)胞間接觸增多，激活Hippo通路（YAP/TAZ抑制），導(dǎo)致G1期停滯，抑制增殖。

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4.4、基質(zhì)材料??

??剛性基質(zhì)??：激活機(jī)械信號(hào)（如RhoA/ROCK通路），促進(jìn)細(xì)胞骨架重組，推動(dòng)G1/S期轉(zhuǎn)換。

??軟性基質(zhì)或3D培養(yǎng)??：模擬體內(nèi)微環(huán)境，可能誘導(dǎo)G0/G1期停滯，維持干細(xì)胞靜息狀態(tài)或促進(jìn)分化。

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4.5、機(jī)械刺激??

拉伸力或流體剪切力??：通過整合素-細(xì)胞骨架信號(hào)傳導(dǎo)，激活ERK或PI3K/Akt通路，促進(jìn)細(xì)胞周期蛋白表達(dá)，加速增殖。

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??4.6、代謝調(diào)控??

葡萄糖/氨基酸限制??：抑制mTOR通路，導(dǎo)致細(xì)胞周期停滯（G1期），誘導(dǎo)自噬或分化。

??高營(yíng)養(yǎng)條件??：激活代謝酶（如乳酸脫氫酶LDH），促進(jìn)能量代謝和DNA合成，縮短細(xì)胞周期。

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??4.7、細(xì)胞傳代次數(shù)??

?早期傳代（P3-P5）??：細(xì)胞周期短，增殖活躍（高Cyclin D1/CDK4水平）。

??長(zhǎng)期傳代（>P10）??：端酶縮短和表觀遺傳變化導(dǎo)致衰老相關(guān)基因（p16INK4a）激活，細(xì)胞周期停滯。

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??4.8、綜合作用??

??增殖優(yōu)化條件??：低氧（5% O?）+ 高FGF-2（10 ng/mL）+ 低密度培養(yǎng)，可顯著縮短細(xì)胞周期時(shí)間，提高擴(kuò)增效率。

??維持靜息狀態(tài)??：無血清+軟基質(zhì)+高密度培養(yǎng)，用于保持MSCs的未分化特性。

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??4.9、應(yīng)用意義??

通過調(diào)控培養(yǎng)條件，可實(shí)現(xiàn)MSCs的大規(guī)模擴(kuò)增（如再生醫(yī)學(xué)需求）或定向誘導(dǎo)分化（如成骨/軟骨分化），同時(shí)避免衰老或基因組不穩(wěn)定。例如，低氧聯(lián)合FGF-2的培養(yǎng)方案常用于臨床級(jí)MSCs生產(chǎn)，而高密度無血清培養(yǎng)則用于儲(chǔ)存或運(yùn)輸前的靜息態(tài)維持。

5、間充質(zhì)干細(xì)胞的免疫相容性

5.1、功能范式的革命性轉(zhuǎn)變

間充質(zhì)干細(xì)胞（MSCs）的治療效應(yīng)曾被認(rèn)為源于其分化能力，但Arnold Caplan提出的“藥用信號(hào)細(xì)胞”（Medicinal Signaling Cells）新命名，強(qiáng)調(diào)其核心機(jī)制實(shí)為旁分泌信號(hào)與細(xì)胞間直接接觸（近分泌作用）。這一認(rèn)知革新將研究焦點(diǎn)從細(xì)胞替代轉(zhuǎn)向微環(huán)境調(diào)控，奠定了MSCs免疫治療的生物學(xué)基礎(chǔ)。

5.2、周細(xì)胞起源與損傷響應(yīng)機(jī)制

MSCs普遍被認(rèn)為源自血管周細(xì)胞（周細(xì)胞），其特性受局部微環(huán)境塑造。當(dāng)組織損傷發(fā)生時(shí)，周細(xì)胞脫離血管壁分化為MSCs，表面分子（如免疫調(diào)節(jié)蛋白）形成“第一道防線”抑制過度免疫反應(yīng)，同時(shí)分泌再生相關(guān)因子構(gòu)建修復(fù)微環(huán)境[5-6,9]。這種雙重功能使MSCs不僅作為效應(yīng)細(xì)胞，更成為損傷部位免疫-再生平衡的調(diào)控樞紐。

5.3、分泌組：多效性治療工具

MSCs的核心治療價(jià)值在于其分泌組（Secretome），包含細(xì)胞因子（如VEGF、HGF）、外泌體包裹的核酸及免疫調(diào)節(jié)分子（如IL-10、TGF-β）。這些成分通過激活內(nèi)源干細(xì)胞增殖分化、抑制纖維化與凋亡、促進(jìn)血管新生等協(xié)同作用實(shí)現(xiàn)組織修復(fù)。其中，免疫調(diào)節(jié)能力尤其關(guān)鍵，推動(dòng)靜脈輸注MSCs治療自身免疫病與移植物抗宿主?。℅VHD）的臨床探索。

5.4、免疫相容性的分子基礎(chǔ)

臨床前研究表明，異體MSCs通過抑制淋巴細(xì)胞增殖、阻斷T細(xì)胞凋亡及補(bǔ)體通路激活發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)作用。其表面高表達(dá)HLA-I類抗原（維持低免疫原性），而HLA-II類抗原僅在炎癥刺激下上調(diào)。這種“可調(diào)控的免疫沉默”特性，使其在異體移植中無需嚴(yán)格配型，成為通用型細(xì)胞藥物的理想候選。

5.5、關(guān)鍵免疫調(diào)節(jié)分子網(wǎng)絡(luò)

Caplan團(tuán)隊(duì)系統(tǒng)鑒定MSCs分泌的免疫抑制分子庫(kù)（圖3），包括HGF、TGF-β、IL-10、前列腺素E2（PGE2）、吲哚胺2,3-雙加氧酶（IDO）等。這些分子通過抑制T細(xì)胞活化、促進(jìn)調(diào)節(jié)性T細(xì)胞（Treg）擴(kuò)增、抑制NK細(xì)胞毒性等多途徑，形成多層次免疫調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，為臨床精準(zhǔn)干預(yù)提供靶點(diǎn)圖譜。

早期研究側(cè)重于使用自體 MSC 進(jìn)行治療，但后來發(fā)現(xiàn) MSC 可以避免免疫系統(tǒng)的排斥反應(yīng)。這一發(fā)現(xiàn)促使人們探索將供體 MSC 用于各種治療。目前已鑒定出至少11種 MSC 釋放的影響免疫細(xì)胞的因子。MSC 與 T 細(xì)胞相互作用時(shí)，會(huì)減少炎癥細(xì)胞，增加調(diào)節(jié)細(xì)胞和輔助細(xì)胞，同時(shí)降低某些細(xì)胞因子。MSC 與樹突狀細(xì)胞相互作用時(shí)，會(huì)減少促炎細(xì)胞，增加具有不同細(xì)胞因子譜的未成熟細(xì)胞。MSC 還能降低自然殺傷細(xì)胞和巨噬細(xì)胞的炎癥反應(yīng)，同時(shí)促進(jìn)抗炎反應(yīng)。它們可以抑制 B 細(xì)胞產(chǎn)生抗體，并防止細(xì)菌生長(zhǎng)。

5.6、免疫細(xì)胞表型的雙向調(diào)控

間充質(zhì)干細(xì)胞（MSCs）通過直接接觸與旁分泌作用，重塑免疫細(xì)胞組成：促進(jìn)調(diào)節(jié)性T細(xì)胞（TReg）、抗炎TH2細(xì)胞及DC2細(xì)胞擴(kuò)增，同時(shí)抑制促炎TH1細(xì)胞、DC1細(xì)胞及NK細(xì)胞活性。在靜息狀態(tài)下，MSCs部分抑制NK細(xì)胞功能；激活狀態(tài)下則降低其細(xì)胞毒性[88]。此外，MSCs阻斷骨髓或外周血CD34+細(xì)胞向成熟樹突細(xì)胞分化[89]，并通過調(diào)控巨噬細(xì)胞極化（促炎M1→修復(fù)型M2表型）減少B細(xì)胞IgG分泌，協(xié)同促進(jìn)組織修復(fù)與血管生成[90-94]。

5.7、炎癥因子平衡與T細(xì)胞功能重編程

在MSCs-淋巴細(xì)胞共培養(yǎng)體系中，MSCs顯著抑制活化CD4+/CD8+ T細(xì)胞及B細(xì)胞功能，表現(xiàn)為促炎因子（TNF-α、IFN-γ）分泌減少，抗炎因子（如IL-4）水平升高。Glennie等[95]進(jìn)一步揭示，MSCs通過誘導(dǎo)T細(xì)胞“無反應(yīng)性”（anergy），阻止初始CD4+ T細(xì)胞分化為致病性Th17細(xì)胞，并驅(qū)動(dòng)其向CD4+CD25+調(diào)節(jié)性T細(xì)胞分化，形成免疫耐受微環(huán)境。

5.8、組織修復(fù)與免疫穩(wěn)態(tài)的全局協(xié)調(diào)者

基于上述多維度調(diào)控，MSCs在體內(nèi)的核心功能被重新定義為“損傷后修復(fù)指揮者”與“自身免疫防御者”。其通過動(dòng)態(tài)平衡促炎/抗炎信號(hào)、重塑免疫細(xì)胞亞群比例，不僅促進(jìn)局部組織再生（如血管新生、纖維化抑制），還系統(tǒng)性地預(yù)防過度免疫反應(yīng)導(dǎo)致的繼發(fā)性損傷，為開發(fā)基于MSCs的廣譜免疫調(diào)節(jié)療法提供理論基石。

6、申請(qǐng)和設(shè)計(jì)路線

6.1、MSCs的生物學(xué)本質(zhì)爭(zhēng)議

盡管間充質(zhì)干細(xì)胞（MSCs）已被廣泛研究，但其體內(nèi)是否真正作為干細(xì)胞存在仍存疑。關(guān)鍵問題在于：現(xiàn)有體外分離與培養(yǎng)方法是否選擇性擴(kuò)增了特定前體細(xì)胞，抑或人為創(chuàng)造了具有治療價(jià)值的“人工產(chǎn)物”？這一爭(zhēng)議直接關(guān)聯(lián)到MSCs的生物學(xué)定義及其臨床應(yīng)用的科學(xué)基礎(chǔ)。

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6.2、臨床生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)化挑戰(zhàn)

十多年來，全球已制定了用于臨床應(yīng)用的間充質(zhì)干細(xì)胞生產(chǎn)規(guī)范，旨在保證使用者的安全。 在獲得批準(zhǔn)的 “良好生產(chǎn)規(guī)范”（GMP）條件下生產(chǎn)細(xì)胞療法產(chǎn)品，可獲得具有特殊屬性和高度安全性的細(xì)胞產(chǎn)品。 由于間充質(zhì)干細(xì)胞在損傷、疾病或炎癥部位發(fā)揮的作用多種多樣，因此開發(fā)預(yù)測(cè)間充質(zhì)干細(xì)胞多種功能的檢測(cè)方法，加上它們對(duì)當(dāng)?shù)丨h(huán)境的快速適應(yīng)性，是一項(xiàng)具有挑戰(zhàn)性的工作。

因此，盡管間充質(zhì)干細(xì)胞作為臨床療法的潛力已得到廣泛證實(shí)，但其特性仍受到生產(chǎn)、處理和給藥方式的影響。 因此，有必要對(duì)間充質(zhì)干細(xì)胞衍生療法的開發(fā)、分配和有效性進(jìn)行優(yōu)化。

Manetti討論了 “工藝即產(chǎn)品 “的概念，強(qiáng)調(diào)了通過規(guī)劃設(shè)計(jì)因素（如材料選擇、工藝參數(shù)、制造條件和其他相關(guān)變量）準(zhǔn)確可靠地預(yù)測(cè)產(chǎn)品的質(zhì)量屬性的重要性。

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6.3、功能評(píng)估的創(chuàng)新策略

Galipeau團(tuán)隊(duì)開發(fā)“組合矩陣”系統(tǒng)，整合RNA陣列分析MSCs分泌組（如CXCL10、VEGF）與免疫調(diào)節(jié)功能（抑制T細(xì)胞增殖）的關(guān)聯(lián)[98]。Phinney等則基于Twist-1表達(dá)水平建立“臨床適應(yīng)癥預(yù)測(cè)量表”[99]，高Twist-1預(yù)示促血管生成，低水平則關(guān)聯(lián)抗炎作用，為精準(zhǔn)治療提供分子標(biāo)志。

Galipeau小組[97]率先提出了 “組合矩陣 “的概念，將其作為整合各種檢測(cè)方法的復(fù)雜系統(tǒng)的基礎(chǔ)。 在最初的研究中，他們利用基于 RNA 的陣列分析了間充質(zhì)干細(xì)胞的分泌組，并評(píng)估了間充質(zhì)干細(xì)胞的免疫調(diào)節(jié)能力及其與外周血單核細(xì)胞（PBMC）的相互作用。 他們發(fā)現(xiàn) CXCL10、VEGF、CXCL9 和 CCL2 的分泌和表達(dá)與 T 細(xì)胞增殖抑制之間存在相關(guān)性。

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6.4、自體MSCs的臨床局限性

雖然最初的策略涉及自體間充質(zhì)干細(xì)胞的制造，但這種方法也存在挑戰(zhàn)。 這些挑戰(zhàn)包括：從老年或體弱患者身上獲得足夠數(shù)量的細(xì)胞需要相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間，以及從患有各種病癥的患者身上體外培養(yǎng)間充質(zhì)干細(xì)胞存在困難。 盡管低溫保存對(duì)細(xì)胞的影響不小，但作為一種解決方案，低溫保存通常被用來促進(jìn)延遲治療或適應(yīng)異體供體。

冷凍保存在臨床實(shí)踐中的 MSC 儲(chǔ)存中起著至關(guān)重要的作用，但其對(duì) MSC 生物學(xué)特性的影響仍存在爭(zhēng)議；一些研究表明效力降低，而另一些研究則發(fā)現(xiàn)對(duì)免疫調(diào)節(jié)特性沒有顯著影響。多次冷凍步驟（≥4）可能會(huì)加速M(fèi)SC衰老，與新鮮培養(yǎng)的 MSC 相比，冷凍和解凍后MSC的免疫抑制潛力會(huì)降低約50%，這與冷凍步驟的數(shù)量無關(guān)。各種用于延長(zhǎng)MSC儲(chǔ)存時(shí)間的技術(shù)，采用不同的冷凍保存培養(yǎng)基配方和冷凍/解凍程序，已被證明可能會(huì)影響MSC效力。

因此，必須進(jìn)行進(jìn)一步研究，以改善冷凍保存條件并保存MSC的固有生物學(xué)特性，從而拓寬MSC儲(chǔ)存的范圍，以供未來的細(xì)胞治療應(yīng)用。

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6.5、異體MSCs的免疫風(fēng)險(xiǎn)再評(píng)估

臨床上使用異體間充質(zhì)干細(xì)胞還是自體間充質(zhì)干細(xì)胞也存在爭(zhēng)議。臨床前和臨床研究表明，出于免疫原性的考慮，越來越多的人傾向于使用異體間充質(zhì)干細(xì)胞。 雖然人們認(rèn)為異體間充質(zhì)干細(xì)胞的免疫原性極低或沒有免疫原性，但新的研究結(jié)果表明，間充質(zhì)干細(xì)胞有可能引發(fā)宿主的先天性和適應(yīng)性免疫反應(yīng)，盡管與其他異體細(xì)胞相比程度較低。

因此，間充質(zhì)干細(xì)胞的免疫原性與免疫抑制因子的分泌之間的相互作用（受特定局部微環(huán)境的影響）極大地影響了間充質(zhì)干細(xì)胞的行為及其在免疫抑制中的功效。

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6.6、歸巢能力的工程化增強(qiáng)

MSCs向損傷組織的歸巢涉及多步驟（內(nèi)皮黏附、跨遷移等），但體外擴(kuò)增導(dǎo)致歸巢分子（如趨化因子受體）下調(diào)，效率低下?；蚓庉嫞ㄈ邕^表達(dá)歸巢相關(guān)受體）在實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭姓宫F(xiàn)潛力，但臨床轉(zhuǎn)化需權(quán)衡安全性與長(zhǎng)期效應(yīng)。

另一個(gè)值得注意的方面是間充質(zhì)干細(xì)胞的歸巢能力。 與白細(xì)胞和造血干細(xì)胞等其他類型的細(xì)胞類似，間充質(zhì)干細(xì)胞向受損組織遷移是一個(gè)多步驟過程。 這包括初始減速附著、與內(nèi)皮細(xì)胞滾動(dòng)接觸、整合素激活、跨內(nèi)皮遷移和間質(zhì)遷移。 盡管機(jī)制復(fù)雜，但間葉干細(xì)胞向受損器官歸巢的效率仍然很低，而且長(zhǎng)時(shí)間的體外擴(kuò)增會(huì)導(dǎo)致歸巢分子（包括趨化因子受體）下調(diào)，從而限制其趨化反應(yīng)。 對(duì)治療應(yīng)用而言，操縱影響間充質(zhì)干細(xì)胞行為的所有因素是不切實(shí)際的，這就要求把重點(diǎn)放在增強(qiáng)特定分子上。 考慮到最常見的基因療法的局限性，間充質(zhì)干細(xì)胞工程在實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭兴坪醺星熬?，但成功的臨床轉(zhuǎn)化還需要進(jìn)一步的研究和時(shí)間。

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6.7、功能預(yù)處理的策略革新

除基因工程外，3D培養(yǎng)、低氧預(yù)處理等物理調(diào)控可增強(qiáng)MSCs干性、旁分泌（促血管生成、抗氧化）及抗凋亡能力。例如，低氧通過HIF-1α通路維持干細(xì)胞特性，為定制化治療提供無創(chuàng)優(yōu)化方案。

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6.8、工程化治療的未來方向

綜合基因編輯、微環(huán)境模擬與功能預(yù)處理的MSCs工程化策略，正推動(dòng)個(gè)體化治療發(fā)展。此類“設(shè)計(jì)型MSCs”可針對(duì)特定病理（如自身免疫病、缺血性損傷）優(yōu)化功能模塊，加速FDA審批并降低成本，但仍需大規(guī)模臨床驗(yàn)證其安全性與長(zhǎng)效性。

7、結(jié)論

20世紀(jì)80年代末，Arnold Caplain提出“間充質(zhì)干細(xì)胞”（MSCs）這一術(shù)語，開啟了再生醫(yī)學(xué)的新紀(jì)元。盡管最初認(rèn)為其治療潛力源于多向分化能力，但后續(xù)研究揭示其療效與分化潛能關(guān)聯(lián)微弱，促使Caplain將其重新定義為“藥用信號(hào)細(xì)胞”（medicinal signaling cells）。

間充質(zhì)組織的胚胎起源涉及軀干與頭部中胚層的協(xié)同作用，這種復(fù)雜性（尤其在心等器官中）解釋了MSCs的顯著可塑性——其命運(yùn)由局部微環(huán)境信號(hào)動(dòng)態(tài)塑造，成為理解其多功能性的關(guān)鍵。

7.1、定義標(biāo)準(zhǔn)化與異質(zhì)性挑戰(zhàn)

國(guó)際細(xì)胞治療學(xué)會(huì)（ISCT）雖致力于制定MSCs的全球最低標(biāo)準(zhǔn)，但其定義仍面臨多重挑戰(zhàn)：從發(fā)育來源多樣性（如骨髓、脂肪、臍帶等）到供體個(gè)體差異（年齡、性別）、培養(yǎng)條件（氧濃度、凍存步驟）及微環(huán)境信號(hào)（基質(zhì)硬度、炎癥因子）的交互影響，均導(dǎo)致MSCs功能異質(zhì)性。生態(tài)位（niche）的核心作用被確立，其通過調(diào)控細(xì)胞間相互作用與代謝狀態(tài)，指導(dǎo)MSCs在組織穩(wěn)態(tài)維持與修復(fù)中的行為[2]。

7.2、治療范式的革新與未來方向

MSCs的核心治療機(jī)制從“細(xì)胞替代”轉(zhuǎn)向“信號(hào)調(diào)控”，通過旁分泌與近分泌作用激活內(nèi)源干細(xì)胞，并分泌免疫調(diào)節(jié)因子（如IL-10、VEGF）協(xié)調(diào)修復(fù)進(jìn)程。其角色從“分化執(zhí)行者”轉(zhuǎn)變?yōu)椤靶迯?fù)指揮者”，凸顯微環(huán)境響應(yīng)能力的重要性。盡管臨床轉(zhuǎn)化仍需克服生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化（如凍存損傷、異體免疫風(fēng)險(xiǎn)）與歸巢效率等瓶頸，但學(xué)界已形成共識(shí)：MSCs的療效高度依賴生產(chǎn)工藝與給藥策略的優(yōu)化。

未來，結(jié)合單細(xì)胞組學(xué)與工程化修飾（如低氧預(yù)處理、基因編輯），有望實(shí)現(xiàn)“精準(zhǔn)定制”的MSCs療法，推動(dòng)再生醫(yī)學(xué)從實(shí)驗(yàn)室邁向臨床常規(guī)應(yīng)用。

參考資料：Citro, V., Dale, T.P., Forsyth, N.R. (2025). Mesenchymal Stem Cells. In: Liem, N.T., Forsyth, N.R., Heke, M. (eds) Cell Therapy. Springer, Singapore. https://doi.org/10.1007/978-981-96-1261-1_3

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