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间充质干细胞的命名及定义标准
发布者:海南省干细胞工程中心 发布日期:2024-09-23 17:25

间充质干细胞是一类多组织来源的成体干细胞,具有自我更新及分化为组织特异性细胞的能力。“间充质干细胞”最初由Caplan于1991年正式命名并被广泛使用,之后因其是否为真正的干细胞引起广泛争论。国际细胞治疗协会(ISCT,2006年)及间充质干细胞的命名者Caplan(2010年)呼吁将其改为“间充质基质细胞或药用信号细胞”,缩写均为MSC。通常采用成纤维样贴壁生长形态、特异性表面抗原表达以及三系分化能力作为间充质干细胞最低鉴定标准。

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目前间充质干细胞在多项临床(前)研究中展现出潜在应用价值,精确命名和定义这群细胞相信对未来精准表征间充质干细胞并挖掘其更多生物学功能具有重要指导意义。

一,间充质干细胞名称变化

近年来,干细胞研究为临床难治性疾病带来了曙光。“干细胞”是一个统称,从发育学上可分为胚胎干细胞和成体干细胞;从分化潜能上可分为全能干细胞、多能干细胞和单能干细胞。胚胎干细胞具有全能性,可以发育成身体全部的细胞类型;而成体干细胞仅具有有限的干细胞特性,只能分化成特定的细胞类型,间充质干细胞即属于成体干细胞。


1,骨髓基质细胞

术语“基质”是一个较旧的形态学术语,意思是物质或环境中形成的支持性结构或基础。早在20世纪70年代,Friedenstein及其同事发现了骨髓细胞的一类非造血的小亚群具有成骨潜力,这些亚群可快速黏附到组织培养容器中,具有成纤维细胞样形态,并通过体外分离、培养开启这类细胞的研究大门。由于最初认为其来源于骨髓基质,具有支持造血的功能,因此称之为骨髓基质细胞。

2,多能基质细胞

多能基质细胞是一类具体的细胞类型称呼,更多强调了细胞沿多个基质谱系分化的能力。这一名称限制了间充质干细胞的异质性,倾向于为一类祖细胞而不是干细胞。部分研究者认为不应完全否定间充质干细胞的异质性,其可能是干细胞和祖细胞等组成的混合细胞群体。因为在不同组织和器官中存在多种细胞类型并均具有多向分化能力,同时具有特定的表型和功能特征,因此该命名未能成为标准术语。

3,中胚层干细胞

Caplan等对鸡胚胎骨髓间充质干细胞的研究发现,胚胎雏鸡四肢的中胚层细胞具有分化为肌肉或软骨的能力,提出间充质干细胞来源于中胚层,因此命名中胚层干细胞。

4,间充质干细胞

Caplan在1991年提出了间充质干细胞这一术语,指具有明显的自我更新和分化祖细胞功能的干细胞群,其主要依据如下:

(1)这些细胞的有丝分裂不受严格的代数限制,即这些细胞具有无限的增殖能力。

(2)通过体外诱导可将这群细胞分化为软骨和骨骼细胞等。

(3)无论是成软骨还是成骨分化,这些细胞具有独立的生物学过程。

(4)组织局部具有的蛋白因子等可能有助于间充质干细胞的定位和谱系分化。

(5)骨髓、骨膜和肌肉结缔组织是间充质干细胞主要的组织储存库。

然而,在这之后,一些研究人员在发表间充质干细胞的临床前或临床研究时选择省略对干细胞特性的提及,未能证明该类成纤维样贴壁细胞长期自我更新和多向分化的干性特征。因此,“间充质干细胞”的原始命名仍然饱受争议。

5,间充质基质细胞

根据ISCT在2006年发表的立场文件,认为间充质干细胞是具有自我更新能力(体外)和分化为间充质谱系潜力的多能祖细胞,使用“间充质基质细胞”这个术语来描述这类成纤维样贴壁细胞群体似乎是最科学准确的描述,因为目前缺乏令人信服的数据来支持未分选的成纤维样贴壁细胞干性。


6,药用信号细胞

2010年,Caplan的研究表明间充质干细胞可汇集于炎症或组织损伤部位分泌大量的生物活性物质,这些物质既具有免疫调节作用,又具有营养作用,是功能强大的“药库”,可以作为调节或治疗多种人类疾病的药物,提出首字母缩写MSC代表“药用信号细胞”,以反映其治疗有效性主要来自生物活性分子分泌,而不是组织再生。

综上,间充质干细胞具有自我更新能力,同时在体外可诱导分化成其他类型的细胞。因此从广义上可以称作“间充质干细胞”。然而根据目前的数据表明,间充质干细胞发挥作用并不是完全依靠其细胞干性,还不能指望其通过分化成组织或器官达到修复组织、治疗疾病的目的,更主要的是依靠其分泌生物活性物质影响机体微环境或刺激残留组织特异性干细胞发挥作用,因此,不少文献也常用“间充质基质细胞”或“药用信号细胞”。


二,间充质干细胞的定义标准

自间充质干细胞概念被提出后,许多实验室已经开发了分离和扩增间充质干细胞的方法,且不同组织来源的间充质干细胞也逐渐被人发现。这就需要对间充质干细胞的定义有一个明确标准,2006年ISCT给出了间充质干细胞的最基本定义,也就是间充质干细胞最低鉴定标准。

这已成为众多国际权威机构在间充质干细胞领域中的一组公认标准。

国际脂肪应用技术学会(IFATS)、先进治疗药物产品(ATMP)以及中国细胞生物学学会等标准均是在ISCT标准的基础上进行了相关补充,另外还可参考国际人用药品注册技术协调会(ICH)的指南以及美国FDA、欧洲药品管理局(EMA)、美国注射剂协会(PDA)、美国人体细胞组织操作(GTP)和国际制药工程学会(ISPE)的相关法规和指导文件。以下是对ISCT的间充质干细胞鉴定标准的解释说明及部分补充内容。

1,成纤维细胞样贴壁生长

成纤维细胞样贴壁生长被认为是间充质干细胞最基本的特性,甚至被界定为间充质干细胞的不同亚群都会保持该特性。虽然间充质干细胞可能未贴壁也能培养并扩增,但这些方案通常需要特定的培养条件,如果这些间充质干细胞的群体在更标准的条件下培养,则会依然表现出贴壁性。

2,特异性表面抗原表达

表面Ag表达可用于细胞群体的快速鉴定,已被广泛应用于免疫学和血液学领域。间充质干细胞必须表达CD105(又称内皮糖蛋白,最初由MAb SH2识别)、CD73(最初由MAb SH3和SH4识别,被称为胞外5-核苷酸酶)和CD90。期待未来挖掘出更多间充质干细胞表面标记分子,逐步对现行间充质干细胞标准进一步优化。


3,三系分化能力

间充质干细胞最独特的生物学特性是三系分化能力,在标准的体外组织分化培养条件下具有成骨、成脂和成软骨的分化潜能。通过茜素红染色或von Kossa染色可以证明向成骨细胞分化,脂肪细胞分化通过油红O染色显示,成软骨细胞分化通过阿利新蓝染色或Ⅱ型胶原免疫组织化学染色鉴定。


以上标准仅代表了间充质干细胞鉴定的最低要求,同时有其他指标辅助证明则更加准确,如骨髓来源的间充质干细胞需增加CD146、CD29、CD44作为标志物,而CD164作为骨骼来源间充质干细胞的额外标志物。在中国细胞生物学会发布的人间充质干细胞团体标准(2021年)增加了CD31作为阴性标志物。目前所提出的Ag表达不是识别间充质干细胞的唯一标准,表面表型结合其他功能标准,是目前识别间充质干细胞最好的方式。


此外,间充质干细胞抗原表达水平(超过95%表达CD105、CD73、CD90;不超过2%表达造血Ag)应作为最低标准。某些实验或间充质干细胞产品生产可能需要更高的阳性指标水平。


综上所述,逐渐优化间充质干细胞命名和标准对于推动科学研究进展、促进临床应用具有重要意义。同时,监管机构可以基于统一的定义和分类来制定相关的法规和监管政策,这有助于确保间充质干细胞产品的质量和安全性,并规范临床应用的开展。此外,确保间充质干细胞的命名和标准的准确性和一致性可避免虚假宣传和乱象发生,增强公众对间充质干细胞治疗的信心。总之,逐渐优化完善间充质干细胞命名和标准将有助于加快间充质干细胞领域的发展和应用,确保间充质干细胞质量和治疗的安全性。

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