概述

干细胞，一种具有神奇自我更新能力的细胞，不仅能够不断增殖，还能分化成多种功能活跃的细胞，从而在人体的各种组织和器官中发挥关键作用。在这其中，间充质干细胞（Mesenchymal stem cells，MSCs）尤为引人注目。作为间质干细胞的一种异质亚群，MSCs广泛存在于多种成人组织中，易于分离。MSCs的潜力在于其能够分化为中胚层细胞谱系，包括脂肪细胞、骨细胞和软骨细胞等。不仅如此，它们还能跨谱系分化，生成其他胚胎来源的细胞。此外，MSCs还能与先天免疫系统和适应性免疫系统的细胞进行相互作用，展现出强大的免疫调节能力^[1]。（https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/19172693/）

正是由于这些独特的特性，MSCs在开发治疗多种疾病和病症的方法上显示出巨大的潜力。因此，它们成为了科研领域的一大热点，吸引了众多研究者的关注。

干细胞分类

干细胞根据其分化潜能的差异，可分为三类：全能干细胞、多能干细胞以及单能干细胞。以下是各类干细胞的详细阐述。

全能干细胞：这类细胞拥有卓越的自我更新能力，并具备分化为任何类型细胞的能力。它们拥有形成完整个体的潜能，其代表性例子是胚胎干细胞。胚胎干细胞来源于胚胎的内细胞团，是生命早期的珍贵资源，具有无限的可能性。

多能干细胞（PSC）：与全能干细胞相比，多能干细胞虽然能产生多种类型的细胞，但已失去了发育成完整个体的能力。这类干细胞的一个典型代表是间充质干细胞（MSC）。间充质干细胞在组织修复和再生医学中具有重要应用价值，但其分化潜能相对有限。

单能干细胞：这类细胞的特点是只能向单一方向分化，产生一种类型的细胞。单能干细胞在生物体内负责特定细胞的更新和修复，例如血液干细胞，它们专门负责生成血液细胞，确保血液循环系统的正常运作。

干细胞治疗机制

间充质干细胞（MSC）作为一种多能细胞，正迅速崛起为最有前景的同种异体细胞治疗手段。其独特的治疗机制主要包括多向分化潜能、旁分泌作用、免疫调节以及细胞间物质传输，这些机制使其在脊髓损伤、自身免疫性疾病、心血管疾病、骨及软骨损伤修复、糖尿病等疾病的治疗中发挥重要作用。

（1）多向分化潜能：MSC具备自我更新和分化的能力，同时拥有免疫调节特性。它们最引人注目的特点在于可塑性和趋向性。这些细胞与其他类型的细胞区别在于其表面标志物的表达，如CD73、CD90和CD105，以及不表达CD45、CD34、CD14、CD19、CD11b或人类白细胞抗原–DR（HLA-DR）。除了在抗肿瘤、抗纤维化、抗凋亡、抗炎和促血管生成等方面发挥作用外，MSC在组织修复过程中扮演着核心角色。这些独特的特性使MSC在再生医学、炎症性疾病以及越来越多的癌症治疗领域展现出巨大的治疗潜力。

（2）旁分泌作用：MSC通过旁分泌机制分泌多种多功能分子，发挥其免疫调节特性。这些分泌的分子包括多种细胞因子、生长因子和趋化因子，如转化生长因子-β1（TGF-β1）、肿瘤坏死因子-α（TNF-α）、PGE2、IFN-γ、肝细胞生长因子（HGF）、成纤维细胞生长因子（FGF）、吲哚胺-吡咯2,3-双加氧酶（IDO）和一氧化氮等。这些分子相互作用，调节免疫细胞和癌细胞的功能。

（3）免疫调节作用：研究发现，IFN-γ是激活MSC中IDO-1、HGF和TGF-β转录和合成的关键因子。IFN-γ能够诱导IDO表达，使MSC表现出持续的T细胞抑制表型。通过IFN-γ-JAK-STAT1通路，MSC的免疫抑制能力得到增强，从而发挥免疫调节功能。

（4）细胞间物质传输：MSC参与先天免疫和适应性免疫，其免疫调节功能主要通过与免疫细胞的相互作用来发挥，这些相互作用是通过细胞间接触和旁分泌活动，涉及T细胞、B细胞、自然杀伤（NK）细胞、巨噬细胞、单核细胞、树突状细胞（DC）和中性粒细胞（图1）^[2]。

（https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/32709406/）

图1 MSC和免疫细胞之间的相互作用^[2]

MSC调节肿瘤的信号通路

MSC通过上调或下调癌症相关信号通路发挥促肿瘤和抗肿瘤作用（图2）^[3]。

（https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/34789315/）

图2 MSC与肿瘤之间信号通路^[3]

许多严重的疾病，例如出生缺陷或癌症，其根本原因往往在于细胞的分化失误或异常分裂。在医学研究领域，干细胞疗法已被视为一种极具潜力的治疗手段。目前，科学家们已经在治疗脊髓损伤、心力衰竭、视网膜和黄斑变性、肌腱断裂以及1型糖尿病等方面取得了显著进展。

干细胞研究不仅有助于我们深入理解干细胞的生理机制，还可能引领我们发现治疗那些目前尚无确切疗法疾病的新途径。通过对干细胞生理学的深入研究，我们有望为人类健康带来革命性的改变。

参考文献：

[1] Uccelli A, Moretta L, Pistoia V. Mesenchymal stem cells in health and disease. Nat Rev Immunol. 2008 Sep;8(9):726-36. doi: 10.1038/nri2395. PMID: 19172693.

[2] Song N, Scholtemeijer M, Shah K. Mesenchymal Stem Cell Immunomodulation: Mechanisms and Therapeutic Potential. Trends Pharmacol Sci. 2020 Sep;41(9):653-664. doi: 10.1016/j.tips.2020.06.009. Epub 2020 Jul 22. PMID: 32709406; PMCID: PMC7751844.

[3] Lan T, Luo M, Wei X. Mesenchymal stem/stromal cells in cancer therapy. J Hematol Oncol. 2021 Nov 17;14(1):195. doi: 10.1186/s13045-021-01208-w. PMID: 34789315; PMCID: PMC8596342.