维进,竽剧源干细胞在组织工程和再生医学的应用 Www.crter. org 测。 Alessand等从人体肱桡肌肌组织分离得到肌源具有向肌组织分化的能力。 Oshima等'将肌源干细 千细胞,其将细胞形态描述为两类:一类颇似肌卫星胞注射到心肌功能不全的动物模型,发现肌源干细胞 细胞的短梭形,一类为小圆形。这与α u-Petersen等在心肌组织中存在时间较成肌细胞和肌卫星细胞更 对小鼠来源的肌源干细胞形态描述颇为相似 为持久,能促进血管生成和抑制心肌重构,更好的改 善心肌的功能 肌源干细胞的干细胞特性: Qu-Petersen等研究发 现,肌源千细胞与其克隆集落表达的细胞表面标记物 肌源干细胞应用于骨组织工程的研究: Claros等曾 基本相同;对第30次传代肌源干细胞进行流式细胞检应用分离得到的一类肌源细胞进行骨组织工程的研 测,发现57%细胞表达为CD34(+)Sca-1(+),8%的细究,最初的研究认为肌组织中存在成骨细胞的前体细 胞为CD34(-)Sca-1(+),这几乎与第10代肌源干细胞胞, Musgrave等进一步通过基因工程的方法使这类 表达一致,且无成瘤现象,充分证实了肌源干细胞体细胞表达骨形态发生蛋白2,发现肌组织中出现了异位 外培养时良好的自我复制能力。 Qu-Petersen等还将骨化现象,并且应用再生的骨组织完好修复了重度联 肌源干细胞移植到杜兴肌营养不良症动物模型中,发合免疫缺陷小鼠的大面积颅骨缺损。研究还发现此类 现成肌细胞前体的数量大量增加,表明肌源干细胞在细胞能够表达一种成骨过程中的特异标记物一一骨钙 体内同样具备良好的自我更新能力;在肌源干细胞移蛋白,这提示基因工程处理后的肌源细胞不仅能表达 植到杜兴肌营养不良症动物体内后90d,仍可检测到骨形态发生蛋白2,而且能够被诱导分化为成骨细胞 抗肌萎缩蛋白阳性表达的新生肌纤维,可见肌源干细 Wright等应用反转录病毒载体将骨形态发生蛋白4 胞在体内拥有和在体外一样的超长时间扩增能力 导入肌源干细胞后发现能促进免疫缺陷动物体内骨 组织再生。肌源干细胞相对于一般肌源细胞具有较弱 肌源干细胞的移植免疫优越性:肌源干细胞的另一个的免疫原性而表现出移植免疫优越性,实验表明肌源 特点是其在移植过程中表现出免疫学优越性。在一组千细胞能在移植受区存在更长的时间,因而相对于 将肌卫星细胞和肌源干细胞分别移植进行肌组织损般肌源细胞而言,利用肌源干细胞作为载体的细胞学 伤修复研究中,肌卫星细胞移植组的修复组织中检测治疗进行骨再生的研究更具有效性。有趣的是, Corsi 到高水平的CD4(+)和CD8(+)细胞,而仅在半数的肌等发现雄性小鼠来源的肌源干细胞在研究中较雌 源干细胞移植组检测到低水平的cD4(+)和CD8(艹)性来源细胞具有更强的成骨能力。 细胞。甚至在一些肌源干细胞移植部位一月后出现大 量新生的抗肌萎缩蛋白阳性表达的肌纤维,而CD4(+) 以种子细胞和细胞支架为基础构建组织工程化 和CD8(艹+)细胞检出率几乎为零。后续研究发现,肌组织是近来的研究热点。Peng等1向肌源干细胞细 源干细胞几乎不表达MHC-1(表达率为0.5%),肌源干胞内转入可控的四环素 tet-on调控反转录病毒载体, 细胞低水平表达MHC-1几乎不触发肌源干细胞移植可以灵活的调控细胞在体内和体外的骨形态发生蛋 受区淋巴系统的细胞免疫反应,降低移植通常会带来白4表达,以期达到调控成骨的目的。然而,后续研 的免疫排斥反应的可能性,从而提高肌源干细胞在移究发现,以含有反转录病毒载体的肌源干细胞移植到 植部位的生存和促进组织再生的能力。 颅骨缺损区,往往会造成骨形态发生蛋白4的过度表 达,形成臃肿的骨组织块,即使减少移植的细胞数量 224肌源干细胞在组织工程和再生医学研究中的也不能减少过量骨组织的生成。Peng等向表达骨形 应用 态发生蛋白4的肌源干细胞内同时转入特异性拮抗基 肌源干细胞应用于骨骼肌和心肌再生的研究:Arsc等间因Nogn,通过对骨形态发生蛋白4和Nogn的双重 将肌源干细胞体外扩増后移植到肌组织缺损的小鼠调控,最终实现了骨鉏织再生的可控性。 体内,发现肌容量恢复57%,肌组织的收缩功能恢复 55%,这两个数据在对照组均为20%左右,显示出肌 肌源干细胞在软骨组织工程中的应用研究:Lee等1 源干细胞对肌组织体积和功能恢复的促进作用。曾首次尝试分离部分肌源细胞以修复动物膝关节软 Gallacher等間同时将肌源干细胞移植到肾脂肪囊下骨的缺损,他们以腺病毒载体将胰岛素样生长因子Ⅰ 层后移植部位出现新生肌组织,以此证实肌源干细胞导入实验动物的肌组织细胞,然后截取3mm×3mm /SSN 2095-4344 CN 21-1581/R CODEN: ZLKHAH 4331 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 ISSN 2095-4344 CN 21-1581/R CODEN: ZLKHAH 4331 www.CRTER.org 测。Alessandri等[8]从人体肱桡肌肌组织分离得到肌源 干细胞，其将细胞形态描述为两类：一类颇似肌卫星 细胞的短梭形，一类为小圆形。这与Qu-Petersen等[9] 对小鼠来源的肌源干细胞形态描述颇为相似。 肌源干细胞的干细胞特性：Qu-Petersen等[9]研究发 现，肌源干细胞与其克隆集落表达的细胞表面标记物 基本相同；对第30次传代肌源干细胞进行流式细胞检 测，发现57%细胞表达为CD34(+)/Sca-1(+)，8%的细 胞为CD34(-)/Sca-1(+)，这几乎与第10代肌源干细胞 表达一致，且无成瘤现象，充分证实了肌源干细胞体 外培养时良好的自我复制能力。Qu-Petersen等[9]还将 肌源干细胞移植到杜兴肌营养不良症动物模型中，发 现成肌细胞前体的数量大量增加，表明肌源干细胞在 体内同样具备良好的自我更新能力；在肌源干细胞移 植到杜兴肌营养不良症动物体内后90 d，仍可检测到 抗肌萎缩蛋白阳性表达的新生肌纤维，可见肌源干细 胞在体内拥有和在体外一样的超长时间扩增能力。 肌源干细胞的移植免疫优越性：肌源干细胞的另一个 特点是其在移植过程中表现出免疫学优越性。在一组 将肌卫星细胞和肌源干细胞分别移植进行肌组织损 伤修复研究中，肌卫星细胞移植组的修复组织中检测 到高水平的CD4(+) 和CD8(+)细胞，而仅在半数的肌 源干细胞移植组检测到低水平的CD4(+) 和CD8(+) 细胞。甚至在一些肌源干细胞移植部位一月后出现大 量新生的抗肌萎缩蛋白阳性表达的肌纤维，而CD4(+) 和CD8(+)细胞检出率几乎为零。后续研究发现，肌 源干细胞几乎不表达MHC-1(表达率为0.5%)，肌源干 细胞低水平表达MHC-1几乎不触发肌源干细胞移植 受区淋巴系统的细胞免疫反应，降低移植通常会带来 的免疫排斥反应的可能性，从而提高肌源干细胞在移 植部位的生存和促进组织再生的能力。 2.2.4 肌源干细胞在组织工程和再生医学研究中的 应用 肌源干细胞应用于骨骼肌和心肌再生的研究：Arsic等[6] 将肌源干细胞体外扩增后移植到肌组织缺损的小鼠 体内，发现肌容量恢复57%，肌组织的收缩功能恢复 55%，这两个数据在对照组均为20%左右，显示出肌 源干细胞对肌组织体积和功能恢复的促进作用。 Gallacher等[10]同时将肌源干细胞移植到肾脂肪囊下 层后移植部位出现新生肌组织，以此证实肌源干细胞 具有向肌组织分化的能力。Oshima等[11]将肌源干细 胞注射到心肌功能不全的动物模型，发现肌源干细胞 在心肌组织中存在时间较成肌细胞和肌卫星细胞更 为持久，能促进血管生成和抑制心肌重构，更好的改 善心肌的功能。 肌源干细胞应用于骨组织工程的研究：Claros等[12]曾 应用分离得到的一类肌源细胞进行骨组织工程的研 究，最初的研究认为肌组织中存在成骨细胞的前体细 胞。Musgrave等[13]进一步通过基因工程的方法使这类 细胞表达骨形态发生蛋白2，发现肌组织中出现了异位 骨化现象，并且应用再生的骨组织完好修复了重度联 合免疫缺陷小鼠的大面积颅骨缺损。研究还发现此类 细胞能够表达一种成骨过程中的特异标记物——骨钙 蛋白，这提示基因工程处理后的肌源细胞不仅能表达 骨形态发生蛋白2，而且能够被诱导分化为成骨细胞。 Wright等[14]应用反转录病毒载体将骨形态发生蛋白4 导入肌源干细胞后发现能促进免疫缺陷动物体内骨 组织再生。肌源干细胞相对于一般肌源细胞具有较弱 的免疫原性而表现出移植免疫优越性，实验表明肌源 干细胞能在移植受区存在更长的时间，因而相对于一 般肌源细胞而言，利用肌源干细胞作为载体的细胞学 治疗进行骨再生的研究更具有效性。有趣的是，Corsi 等[15]发现雄性小鼠来源的肌源干细胞在研究中较雌 性来源细胞具有更强的成骨能力。 以种子细胞和细胞支架为基础构建组织工程化 组织是近来的研究热点。Peng等[16]向肌源干细胞细 胞内转入可控的四环素tet-on调控反转录病毒载体， 可以灵活的调控细胞在体内和体外的骨形态发生蛋 白4表达，以期达到调控成骨的目的。然而，后续研 究发现，以含有反转录病毒载体的肌源干细胞移植到 颅骨缺损区，往往会造成骨形态发生蛋白4的过度表 达，形成臃肿的骨组织块，即使减少移植的细胞数量 也不能减少过量骨组织的生成。Peng等向表达骨形 态发生蛋白4的肌源干细胞内同时转入特异性拮抗基 因Noggin，通过对骨形态发生蛋白4和Noggin的双重 调控，最终实现了骨组织再生的可控性。 肌源干细胞在软骨组织工程中的应用研究：Lee等[17] 曾首次尝试分离部分肌源细胞以修复动物膝关节软 骨的缺损，他们以腺病毒载体将胰岛素样生长因子Ⅰ 导入实验动物的肌组织细胞，然后截取3 mm×3 mm