在生命科學與醫(yī)學研究的前沿領域,間充質(zhì)干細胞(Mesenchymal Stem Cells, MSCs)始終占據(jù)著舉足輕重的地位。作為一類具有自我更新能力和多向分化潛能的成體干細胞,其英文名稱 “Mesenchymal Stem Cells” 不僅是國際學術交流的通用標識,更承載著再生醫(yī)學、組織工程及免疫調(diào)控等領域的關鍵研究價值。
近年來,隨著全球范圍內(nèi)對MSCs在疾病治療(如關節(jié)炎、心血管疾病、神經(jīng)系統(tǒng)損傷)和組織修復中作用的深入探索,這一術語頻繁出現(xiàn)于《Cell Stem Cell》《Nature Medicine》等頂尖期刊,成為連接基礎研究與臨床轉(zhuǎn)化的重要橋梁。
本文將從 “間充質(zhì)干細胞” 英文命名的科學內(nèi)涵切入,解析其生物學特性、英文文獻中的研究熱點及國際臨床應用進展,為讀者勾勒出這一 “全能細胞” 在現(xiàn)代醫(yī)學語境中的清晰輪廓。
一、術語定義與命名爭議
間充質(zhì)干細胞(Mesenchymal Stem Cells)vs間充質(zhì)基質(zhì)細胞(Mesenchymal Stromal Cells)
命名差異:
(間充質(zhì)干細胞)Mesenchymal Stem Cells (MSCs):強調(diào)”干性”(自我更新與多向分化能力)。
(間充質(zhì)基質(zhì)細胞)Mesenchymal Stromal Cells (MSCs):突出基質(zhì)支持功能(免疫調(diào)節(jié)、組織修復),國際細胞治療學會(ISCT)推薦術語,以區(qū)分非均質(zhì)細胞群。
- 間充質(zhì)干細胞的英文名是MesenchymalStemCells, MSCs
- 間充質(zhì)基質(zhì)細胞則是MesenchymalStromalCells, MSCs
爭議本質(zhì):體外擴增的MSCs多數(shù)失去干細胞特性,更符合”基質(zhì)細胞”定義。2024年FDA批準的首個MSC藥物(Ryoncil?)明確標注為”Stromal Cells。
二、MSCs命名歷史
1、奠基時期(1960s-1980s):形態(tài)與起源的初步探索
“CFU-F”與“成骨干細胞”
1966-1974年:前蘇聯(lián)科學家Friedenstein首次從骨髓中分離出貼壁生長的成纖維樣細胞,可形成集落(Colony-Forming Unit Fibroblasts, CFU-F)并分化為成骨細胞。
1987年:這類細胞被明確為“成骨干細胞”(Osteogenic Stem Cells),證實其移植后能形成骨組織。
“基質(zhì)干細胞”的提出
1988年:Owen基于骨髓微環(huán)境支持造血的功能,提出“基質(zhì)干細胞”(Stromal Stem Cells)的概念,強調(diào)其基質(zhì)支持作用。
2、命名確立時期(1991年):“間充質(zhì)干細胞”的誕生
1991年:美國學者Arnold Caplan在研究雞胚胎骨髓細胞時,根據(jù)其源自胚胎中胚層(Mesoderm)的特性,正式命名為“間充質(zhì)干細胞”(Mesenchymal Stem Cells,?MSCs),強調(diào)其自我更新及分化為骨、軟骨、脂肪等多譜系的能力。
爭議點:Caplan的命名雖被廣泛采納,但當時缺乏嚴格證據(jù)證明這些細胞具備真正的“干性”(如長期自我更新能力)。
3、爭議與標準化時期(2005-2006年):從“干細胞”到“基質(zhì)細胞”
干性質(zhì)疑:多項研究發(fā)現(xiàn),體外擴增的MSCs實為混合細胞群,多數(shù)失去干細胞特性,更接近祖細胞或功能細胞。
ISCT的里程碑定義
2006年:國際細胞治療學會(ISCT)發(fā)布立場文件,建議改用“多能間充質(zhì)基質(zhì)細胞”(Multipotent Mesenchymal Stromal Cells,?MSCs),并制定最低標準:
- 貼壁生長:成纖維樣形態(tài);
- 表面標志物:CD73?、CD90?、CD105?,且CD45?、CD34?、HLA-DR?;
- 三系分化能力:成骨、成脂、成軟骨。
4、新概念拓展時期(2010年后):功能再定義
“藥用信號細胞”的提出
- 2010年:Caplan基于MSCs主要通過旁分泌(如細胞因子、外泌體)而非細胞替代發(fā)揮治療作用,提議縮寫MSC代表“藥用信號細胞”(Medicinal Signaling Cells)。
- 爭議:該命名未被廣泛采納,因忽略其分化潛能。
組織來源的細化命名
- 2021年:ISCT建議按來源組織縮寫(如臍帶來源稱MSC-WJ,脂肪來源稱MSC-AT),以規(guī)范研究。
5、當前共識與術語共存
- 學術文獻:“間充質(zhì)基質(zhì)細胞”(ISCT標準)更強調(diào)細胞群體的異質(zhì)性和功能特性;
- 臨床與產(chǎn)業(yè):“間充質(zhì)干細胞”?因歷史沿用和公眾認知仍廣泛使用;
- 功能描述:“藥用信號細胞”?用于強調(diào)其免疫調(diào)節(jié)與旁分泌機制。
總結:命名演變的深層意義
時期 | 核心命名 | 推動因素 | 科學共識變化 |
---|---|---|---|
1970s-1980s | CFU-F/成骨干細胞 | 形態(tài)與分化能力發(fā)現(xiàn) | 聚焦骨分化潛能 |
1991年 | 間充質(zhì)干細胞 (MSCs) | Caplan的胚胎起源理論 | 強調(diào)多向分化“干性” |
2006年 | 間充質(zhì)基質(zhì)細胞 (MSCs) | ISCT標準化 | 承認異質(zhì)性,弱化干細胞標簽 |
2010年后 | 藥用信號細胞 | 旁分泌機制主導治療 | 功能重于起源 |
三、生物學特性與標志物
核心特性
多向分化能力:成骨、成軟骨、成脂(Osteo/Chondro/Adipogenic)分化,為組織再生基礎。
免疫調(diào)節(jié)功能:抑制T細胞增殖、促進調(diào)節(jié)性T細胞生成,治療移植物抗宿主?。℅VHD)的核心機制。
歸巢效應:通過SDF-1/CXCR4軸靶向損傷部位(如腦卒中病灶)。
表面標志物(ISCT標準)?:
陽性標志物 | 陰性標志物 |
---|---|
CD73, CD90, CD105 | CD34, CD45, HLA-DR |
四、臨床應用與全球進展
適應癥與證據(jù)等級
疾病領域 | 關鍵應用 | 臨床階段/獲批狀態(tài) |
---|---|---|
免疫疾病 | 類固醇難治性GVHD | FDA批準(Ryoncil?, 2024) |
神經(jīng)系統(tǒng) | 缺血性腦卒中(Ischemic Stroke) | III期試驗(促血管生成、神經(jīng)保護) |
呼吸系統(tǒng) | 新冠肺炎(COVID-19)肺損傷 | 改善肺功能(FEV1↑, CT病變↓) |
代謝疾病 | 糖尿病 | 恢復血糖+胰島重塑 |
全球獲批藥物舉例
Ryoncil?(Remestemcel-L):首個FDA批準異體MSC藥物(GVHD)。
Prochymal?(加拿大,2012):兒童GVHD。
Alofisel?(EMA,克羅恩病瘺管)。
五、生產(chǎn)技術與行業(yè)挑戰(zhàn)
間充質(zhì)干細胞(MSCs)的生產(chǎn)技術涵蓋細胞來源選擇、體外擴增、質(zhì)量控制及保存運輸?shù)热鞒?。目前主流來源包括臍帶(UC-MSCs)、脂肪(AD-MSCs)和骨髓(BM-MSCs),其中臍帶來源因增殖力強、倫理風險低且不受供體年齡限制,成為臨床試驗的主要選擇(占比60%)。生產(chǎn)核心環(huán)節(jié)包括:
- 培養(yǎng)基優(yōu)化:需使用化學成分限定培養(yǎng)基替代含動物血清的傳統(tǒng)培養(yǎng)基,以規(guī)避病原體風險并提升細胞一致性;
- 培養(yǎng)環(huán)境控制:模擬體內(nèi)低氧環(huán)境(如4-7%O?),維持干細胞未分化狀態(tài)和功能;
- 凍存與復蘇工藝:采用三步降溫法液氮保存組織塊,實現(xiàn)100%分離成功率,復方電解質(zhì)注射液添加1%人血白蛋白可維持細胞活性并降低成本。
行業(yè)挑戰(zhàn)聚焦于:
- 異質(zhì)性難題:不同供體及組織來源的MSCs存在基因表達和功能差異,導致療效不穩(wěn)定,例如骨髓MSCs隨供體年齡增長活性下降;
- 標準化瓶頸:缺乏全球統(tǒng)一生產(chǎn)工藝,傳代效應(>P5代細胞功能衰退)和人為操作誤差影響批間一致性;
- 規(guī)?;c成本:細胞擴增數(shù)量受限,高純度人血白蛋白等原料成本高昂,且冷鏈運輸要求嚴苛。
為應對挑戰(zhàn),行業(yè)正探索誘導多能干細胞分化MSCs(iMSCs)以提升均質(zhì)性和無限擴增能力,并推動3D生物打印技術構建類器官(如骨類器官)實現(xiàn)精準組織修復。
六、爭議焦點與安全性
間充質(zhì)干細胞(MSCs)的核心爭議焦點圍繞其生物學本質(zhì)與安全性:
命名與本質(zhì)爭議:長期被誤稱為“干細胞”,但2025年ISCT國際標準確認其應為“間充質(zhì)基質(zhì)細胞”(Mesenchymal Stromal Cells),因其治療依賴旁分泌(如免疫調(diào)節(jié)、血管再生)而非干細胞的分化潛能,這一認知革新終結了30年的學術爭議。
短期安全性:
- 發(fā)熱:最常見不良反應(發(fā)生率≤39%),與生產(chǎn)工藝中殘留內(nèi)毒素或DMSO(凍存劑)相關,而非細胞本身免疫原性,通常可自愈。
- 其他風險:偶見一過性心律不齊(發(fā)生率7%)或局部不適,與細胞懸液雜質(zhì)(如胎牛血清殘留)相關。
長期安全性:
- 致瘤性:15年臨床薈萃分析(3546例患者)及11年隨訪研究(41例)均未觀察到腫瘤發(fā)生,因其缺乏干細胞關鍵基因(如SOX2、NANOG),且體內(nèi)增殖自限1710。
- 感染風險:隨機對照試驗證實治療組與對照組感染率無差異,不增加微生物感染風險。
結語:未來方向
MSCs的核心價值在于免疫調(diào)節(jié)與旁分泌,而非分化潛能(如CAR-T)。
未來需:開發(fā)“即用型”凍存制劑(如VUM02注射液);聯(lián)合基因編輯(如TNFSF4↓增強抗纖維化);推動監(jiān)管標準化(ISCT定義升級中)。
科學界共識:”間充質(zhì)干細胞是細胞中的藥房–它們的分泌組才是真正的藥物”。 – Arnold Caplan(間充質(zhì)干細胞命名之父)。
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