维进,等剧源干细胞在组织工程和再生医学的应用 Ctor WwW.cri TER. org 大小肌组织用以修复同等大小负重区堿软骨组织缺提示与肌源干细胞的共培能够促进蛋白多糖的生成 损,研究结果表明术后6周实验组得到了较妤的修复和髓核细胞的扩增。 效果。 Adachi等1则将表达I型胶原蛋白的基因导入 部分肌源细胞,用以修复全层缺损的软骨组织,实验肌源干细胞在神经系统的研究: Alessandri等将肌 组3周后的组织修复效果几乎与软骨移植组相当;并源千细胞诱导分化为神经系统胶质细胞,分化得到的 且在长达24周的观察中,细胞移植组出现优于软骨移细胞表达GFAP,b- tubulinⅢ和S100,分别是星形 植组的修复效果,并能分泌Ⅱ型胶原蛋白。 Adachi角质细胞、神经元和寡突胶质细胞得标记物。Schu[z 等强调了肌源细胞在整个过程中充当载体角色的重等四将肌源干细胞诱导分化为表达RT-97,b- - tubulin 要作用,同时提示在肌源细胞中包含有一类干细胞,Ⅲ,神经丝蛋白160,神经丝蛋白200, synapsin, 这类干细胞能分化为成软骨细胞并促进软骨组织的 CNPase和R|P的寡突胶质细胞及表达GFAP的星形 修复。为了验证后一猜测, Kuroda等向肌源细胞胶质细胞,该研究同时发现肌源干细胞经诱导分化后 内导入骨形态发生蛋白4表达基因,术后12周检测到得到的神经细胞在谷氨酸的作用下具有明显的钙吸 修复组织中的骨形态发生蛋白4阳性表达的移植细收功能。 胞,术后24周则主要依靠肌源干细胞进行再生和修 复,证实了骨形态发生蛋白4促进肌源千细胞向软骨 除以上研究表明肌源干细胞可向中枢神经系统 方向分化进而修复缺损的进程。近期研究还证实应用细胞分化外,肌源干细胞可以分化为周围神经系统细 F比t-1拮抗血管内皮生长因子F受体以抑制组织血管化胞。 Qu-Petersen等国和 Tamak等四在应用肌源干细 可以显著增加肌源干细胞的成软骨化进程 胞进行体内移植实验时,均发现再生的神经组织结构 中有肌源干细胞的踪迹。鉴于此作者尝试将肌源干细 肌源干细胞在泌尿系统中的研究:Lee等将肌源干胞在体外诱导分化雪旺细胞。在借鉴其他干细胞分化 细胞注射到尿失禁动物的尿道括约肌周围进行自体方案后,作者选择雪旺细胞条件培液与分离的到的肌 移植研究,术后4周实验动物的尿失禁症状得到明显源干细胞共培,在培养一周左右转化细胞表现为S100 改善。 Huard等将肌源干细胞注射到免疫缺陷动物GFAP和P75阳性,阳性率分别为(651±34)% 模型的膀胱壁,术后1周实验动物的膀胱收缩功能即(233±1.η%和(303±52)%,上述三者通常被用以鉴定 有很大改善。该研究中还发现注射到膀胱壁内的肌源干细胞向许旺细胞方向分化的证据,提示在适当的体 千细胞部分开始表达平滑肌的特异性标记物α-肌动外条件下诱导肌源干细胞分化为许旺细胞的可能性 蛋白。 Proano等四在应用肌源干细胞移植进行尿失 禁细胞学治疗时发现,部分移植到患者膀胱的肌源干3展望 细胞能够表达乙酰胆碱能受体,而乙酰胆碱能受体通 常出现在神经肌肉接头处,这表明肌源干细胞移植到 肌源干细胞具有大量的组织来源,通过适当的方 受区后不仅分化为肌纤维,并且已经和神经系统建立法易于分离,便于体外操作,更重要的是肌源干细胞 了密切联系。在应用肌源千细胞进行尿失禁细胞学治具有长时间自我更新能力、多系统分化潜能和免疫优 疗的临床尝试中,患者的症状明显改善,类似的随访越性的特点,这些优势势必使肌源干细胞在未来的再 最长达2年多,表现出良好的治疗效果。 生医学治疗中受到更多关注。以肌源干细胞为种子细 胞成功构建的组织工程血管在动物体内的成功实验, 肌源干细胞在髓核再生和血管再生中的研究: Vadala引导医学工作者将其应用于临床治疗。正在进行的通 等将髓核细胞与肌源干细胞共培养,试图促进髓核过自体肌源干细胞移植来治疔心功能不全和尿失禁 中蛋白聚糖的生成,以维持髓核的功能。为了研究肌的临床尝试治疗,给临床医生带来肌源干细胞更淸晰 源干细胞与髓核细胞间可能的相互作用,研究者调整的应用前景。已有的动物实验和成功的临床尝试表 髓核细胞和肌源干细胞的比例,分别在0:100,明,结合基因工程技术和组织工程的基本原则,以肌 25∶75,50∶50,75:25,100∶0的比例下进行细源干细胞为基础的组织工程化组织和细胞学治疗可 胞共培。实验结果表明实验组岀现较髙的蛋白多糖合以通过安全的措施应用于疾病治疗。此外,是否会发 成水平,并且随肌源干细胞比例増高呈现上升趋势,现肌源干细胞新的表面标记物将其分为更多的亚群 4332 Po. Box 1200, Shenyang 110004 wwW. crter. org C1994-2013ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreservedhttp://www.cnki.net丁维进，等. 肌源干细胞在组织工程和再生医学的应用 4332 P.O. Box 1200, Shenyang 110004 www.CRTER.org www.CRTER.org 大小肌组织用以修复同等大小负重区域软骨组织缺 损，研究结果表明术后6周实验组得到了较好的修复 效果。Adachi等[18]则将表达Ⅰ型胶原蛋白的基因导入 部分肌源细胞，用以修复全层缺损的软骨组织，实验 组3周后的组织修复效果几乎与软骨移植组相当；并 且在长达24周的观察中，细胞移植组出现优于软骨移 植组的修复效果，并能分泌Ⅱ型胶原蛋白。Adachi 等强调了肌源细胞在整个过程中充当载体角色的重 要作用，同时提示在肌源细胞中包含有一类干细胞， 这类干细胞能分化为成软骨细胞并促进软骨组织的 修复。为了验证后一猜测，Kuroda等[19]向肌源细胞 内导入骨形态发生蛋白4表达基因，术后12周检测到 修复组织中的骨形态发生蛋白4阳性表达的移植细 胞，术后24周则主要依靠肌源干细胞进行再生和修 复，证实了骨形态发生蛋白4促进肌源干细胞向软骨 方向分化进而修复缺损的进程。近期研究还证实应用 Flt-1拮抗血管内皮生长因子F受体以抑制组织血管化 可以显著增加肌源干细胞的成软骨化进程。 肌源干细胞在泌尿系统中的研究：Lee等[20]将肌源干 细胞注射到尿失禁动物的尿道括约肌周围进行自体 移植研究，术后4周实验动物的尿失禁症状得到明显 改善。Huard等[21]将肌源干细胞注射到免疫缺陷动物 模型的膀胱壁，术后1周实验动物的膀胱收缩功能即 有很大改善。该研究中还发现注射到膀胱壁内的肌源 干细胞部分开始表达平滑肌的特异性标记物α-肌动 蛋白。Proaño等[22]在应用肌源干细胞移植进行尿失 禁细胞学治疗时发现，部分移植到患者膀胱的肌源干 细胞能够表达乙酰胆碱能受体，而乙酰胆碱能受体通 常出现在神经肌肉接头处，这表明肌源干细胞移植到 受区后不仅分化为肌纤维，并且已经和神经系统建立 了密切联系。在应用肌源干细胞进行尿失禁细胞学治 疗的临床尝试中，患者的症状明显改善，类似的随访 最长达2年多，表现出良好的治疗效果。 肌源干细胞在髓核再生和血管再生中的研究：Vadalà 等[23]将髓核细胞与肌源干细胞共培养，试图促进髓核 中蛋白聚糖的生成，以维持髓核的功能。为了研究肌 源干细胞与髓核细胞间可能的相互作用，研究者调整 髓核细胞和肌源干细胞的比例，分别在0∶100， 25∶75，50∶50，75∶25，100∶0的比例下进行细 胞共培。实验结果表明实验组出现较高的蛋白多糖合 成水平，并且随肌源干细胞比例增高呈现上升趋势， 提示与肌源干细胞的共培能够促进蛋白多糖的生成 和髓核细胞的扩增。 肌源干细胞在神经系统的研究：Alessandri等[8]将肌 源干细胞诱导分化为神经系统胶质细胞，分化得到的 细胞表达GFAP，b-tubulin Ⅲ和S100，分别是星形 角质细胞、神经元和寡突胶质细胞得标记物。Schultz 等[24]将肌源干细胞诱导分化为表达RT-97，b-tubulin Ⅲ，神经丝蛋白160，神经丝蛋白200，synapsin， CNPase和RIP的寡突胶质细胞及表达GFAP的星形 胶质细胞，该研究同时发现肌源干细胞经诱导分化后 得到的神经细胞在谷氨酸的作用下具有明显的钙吸 收功能。 除以上研究表明肌源干细胞可向中枢神经系统 细胞分化外，肌源干细胞可以分化为周围神经系统细 胞。Qu-Petersen等[9]和Tamaki等[25]在应用肌源干细 胞进行体内移植实验时，均发现再生的神经组织结构 中有肌源干细胞的踪迹。鉴于此作者尝试将肌源干细 胞在体外诱导分化雪旺细胞。在借鉴其他干细胞分化 方案后，作者选择雪旺细胞条件培液与分离的到的肌 源干细胞共培，在培养一周左右转化细胞表现为S100， GFAP 和P75 阳性，阳性率分别为(65.1±3.4)% ， (23.3±1.7)%和(30.3±5.2)%，上述三者通常被用以鉴定 干细胞向许旺细胞方向分化的证据，提示在适当的体 外条件下诱导肌源干细胞分化为许旺细胞的可能性。 3 展望 肌源干细胞具有大量的组织来源，通过适当的方 法易于分离，便于体外操作，更重要的是肌源干细胞 具有长时间自我更新能力、多系统分化潜能和免疫优 越性的特点，这些优势势必使肌源干细胞在未来的再 生医学治疗中受到更多关注。以肌源干细胞为种子细 胞成功构建的组织工程血管在动物体内的成功实验， 引导医学工作者将其应用于临床治疗。正在进行的通 过自体肌源干细胞移植来治疗心功能不全和尿失禁 的临床尝试治疗，给临床医生带来肌源干细胞更清晰 的应用前景。已有的动物实验和成功的临床尝试表 明，结合基因工程技术和组织工程的基本原则，以肌 源干细胞为基础的组织工程化组织和细胞学治疗可 以通过安全的措施应用于疾病治疗。此外，是否会发 现肌源干细胞新的表面标记物将其分为更多的亚群