关于间充质基质细胞研究的进展和讨论

过去十年间,有关间充质基质细胞(MSC)的研究呈指数增长,目前利用MSCs进行临床试验的积极项目有超过350多项的。自1970年代Friedenstein等人1,2发现MSCs以来,有多种指代MSC的术语出现。该领域的许多领导者声称,最常用的指代术语 - mesenchymal stem cells(由Caplan3提出)一直为混乱和滥用的源头。随着该领域的不断发展,以及我们对MSCs的理解越发深入,更加需要对MSC研究和指代术语进行澄清及公开讨论。
MSC研究现状的最新评述
... Answers will be found in better science.
Sipp et al., Nature 2018
清理"Stem-Cell"的混乱4
在最近发表于《自然》的评论中,Sipp, Robey和Turner博士呼吁进行"coordinated global effort",以更好的了解和鉴定MSCs的生物学特征。尽管指代MSCs的术语很多,最常使用,也是最令人混淆的术语为”mesenchymal stem cells“。MSC现在为一个广义术语,涵盖了多种的细胞类型。过去的20年里,科学家和临床医生们已对这个指代术语和这些细胞的生物学特征提出了质疑,但"the field continues to be a mess"。围绕着这些细胞的混乱导致了MSC的“虚假幻象”,和对各种医疗状况进行未经证实的细胞治疗。为了解决这些问题,作者建议更深入的了解MSC的生物学特征。通过基因表达和分化检测的标准化分析,可以确定目前统称为MSC的不同细胞类型的真实身份。目前被称为MSCs的这些细胞,根据其起源组织具有截然不同的基因表达水平和分化能力5,这表明使用相同术语来称呼它们并不正确。清理当前MSC的混乱局面无疑将需要业界的共同努力,Sipp等人建议一个好的开始,是使用起源组织来描述这些细胞,而不是将所有细胞都笼统称为mesenchymal stem cells。
... Drop the stem cell nomenclature because it is scientifically and therapeutically misleading.
Caplan, Stem Cells Translational Medicine 2017
Mesenchymal Stem Cells:是时候更名了6!
在呼吁更名时,首先提出"mesenchymal stem cells"一词的科学家Arnold Caplan博士3解释了为什么他认为该指代术语不再合适。Caplan博士现在认为"medicinal signaling cells"是与MSC最相关的术语。这是因为研究表明,MSCs通过位于损伤部位并分泌具有再生和免疫调节作用的信号因子7,从而发挥其治疗效果。Caplan博士认为,MSCs不是干细胞,且对该领域的误解而引发了误导公众未经证实的宣称。因此,他认为有必要对MSC进行改名,以反映以下事实:在许多情况下,这些细胞在体内不充当组织祖细胞,因此不应称为干细胞。
...This paracrine-centric viewpoint of MSC is grossly oversimplified…
Boregowda et al., Stem Cells 2018
Mesenchymal Stem Cells:符合科学的命名10
在针对Caplan博士2017年发表的文章的评论中6,Boregowda等人则认为将MSC称为“medicinal signaling cells”会简化数十年来的研究发现。作者认为,新提议的指代术语“ …describes only one salient feature of MSCs and their perceived mode of action following their nonhomologous use in human patients”(仅描述了MSC的一种显著特征和将其经非同源移植入病人后察觉到的作用方式)。尽管源于MSC的旁分泌作用因子可以促进治疗功效是有据可循8,11,但移植后的MSCs除了可以重建功能性的造血龛外,还可以分化为外膜细胞、骨衬成骨细胞和成骨细胞12。作者对多项研究进行了讨论,这些研究证明了MSC的干/祖细胞特性,并分享了他们最近的科学发现,即MSC的干细胞特性和医学信号传导功能是相关的。他们敦促该领域不要为MSC采用"medicinal signaling cells",因为它"...deflects from the critical issues at hand, which are to gain an in-depth knowledge of MSC biology in order to exploit their inherent physiological functions…"(偏离了当前研究的关键问题,而这些问题是为获得对MSC生物功能的深入了解,以开发其固有的生理功能…)。
有关MSC的关键文献
Apoptosis in mesenchymal stromal cells induced in vivo recipient-mediated immunomodulation13
Galleu et al., 2017
Galleu等人在他们2017年发表的文章中提供了关于 MSCs发挥免疫抑制作用机制的新颖见解。利用 MSCs作为免疫调节剂的临床试验结果尚未提供确切的疗效证明。在大多数试验中,只有一部分受相同疾病影响并接受 MSCs治疗的患者表现出治疗反应。 Galleu及其同事使用移植物抗宿主病(GvHD)的小鼠模型证明了移植后的 MSCs以CD8+ T细胞依赖性方式发生凋亡。然后,凋亡的MSCs被受体的巨噬细胞吞噬,诱导产生2, 3-dioxygenase(IDO),从而诱导效应T细胞的无反应性并改善GvHD。当敲除Perforin以废掉CD8+ T细胞的细胞毒活性,或是去除受体巨噬细胞,这时在GvHD小鼠模型中未观察到MSC诱导的免疫调节。基于这些结果,作者证明了在体外患者对 MSCs的细胞毒性反应水平与移植的MSCs的治疗效果之间呈正相关。 Galleu等人示下一代 MSC细胞疗法应侧重于注入凋亡的 MSCs或筛选对 MSCs具有有效细胞毒性反应的患者。
Identification of the Human Skeletal Stem Cell14
Chan et al., 2018
一直以来,MSC被称为高度多样化的细胞群。即使从相同的供体和/或组织中分离时,MSC在其性质和功能上也可能表现出明显的异质性。在他们2018年发表的文献中,Chan等人分离了具自我更新能力的多能人骨骼干细胞(hSSC),从而阐明了MSC的异质性。该发现表明当前被称为“mesenchymal stem cells”的细胞由具有不同细胞表面标志物和分化能力的亚群组成。本研究中描述的hSSC为能够生成骨、软骨和基质的祖细胞,但不能生成脂肪。这提示其他细胞群体有可能负责脂肪组织的再生。hSSC可以从胎儿和成年骨骼、经BMP2处理的脂肪基质和诱导多能性(iPS)细胞中被分离。它们被标记为PDPN+ CD146- CD73+ CD164+,从不同来源分离时具有相似的特征,并且可以作为造血干细胞的生态位。 Chan和同事也在小鼠中发现了骨骼干细胞(mSSCs),虽然他们认为hSSCs和mSSCs具有不同的内在基因调控,导致两种物种之间观察到骨骼差异。因此,在“MSC”的统称下骨骼干细胞这个独特亚群的发现,突显了我们在该领域的知识匮乏和继续进行基础生物学研究的重要性。
主打产品和资源
参考文献
- Friedenstein A & Kuralesova AI. (1971) Transplantation 12(2): 99–108.
- Friedenstein AJ et al. (1968) Transplantation 6(2): 230–47.
- Caplan AI. (1991) J Orthop Res 9(5): 641–50.
- Sipp D et al. (2018) Nature 561(7724): 455–457.
- Sacchetti B et al. (2016) Stem cell reports 6(6): 897–913.
- Caplan AI. (2017) Stem Cells Transl Med 6(6): 1445–1451.
- Meirelles L da S et al. Cytokine Growth Factor Rev 20(5–6): 419–27.
- Caplan AI & Correa D. (2011) Cell Stem Cell 9(1): 11–5.
- Caplan AI & Dennis JE. (2006) J Cell Biochem 98(5): 1076–84.
- Boregowda S V et al. (2018) Stem Cells 36(1): 7–10.
- Phinney DG & Pittenger MF. (2017) Stem Cells 35(4): 851–858.
- Muguruma Y et al. (2006) Blood 107(5): 1878–87.
- Galleu A et al. (2017) Sci Transl Med 9(416).
- Chan CKF et al. (2018) Cell 175(1): 43–56.e21.