间充质干细胞与肿瘤

间充质干细胞具有较强的分化能力以及肿瘤靶向性，易分离并可体外扩增至需要的数量，并且还可利用病毒载体进行修饰对抗肿瘤，因此，间充质干细胞在临床肿瘤基因治疗方面表现出了巨大的应用潜力。

间充质干细胞的生物学特性和来源

间充质干细胞研究是近年来医学和生物学领域中最引人注目的热点之一。2006年国际细胞治疗学会将间充质干细胞正确定义为：①正常培养条件下，为成纤维细胞样细胞，且呈漩涡状贴壁生长。②阳性表达CD105、CD73、CD90，阴性表达CD45、CD34、CD14或CD11b、CD79、CD19且阴性表达人类白细胞抗原DR(HLA-DR)。③体外可以向成骨细胞、脂肪细胞、软骨细胞分化。

间充质干细胞不仅可以从骨髓中分离获得，还可以从其他组织中获得，例如：脐带、脂肪组织、羊膜液、外周血、胰腺组织等等。一些研究已显示间充质干细胞可以归巢到瘢痕和肿瘤组织的微环境，代替受损细胞的功能并活跃增殖。另外间充质干细胞具有低免疫原性的特点，到目前为止临床大量应用间充质干细胞治疗移植物抗宿主病和自身免疫性疾病。

间充质干细胞的肿瘤趋向性

间充质干细胞能特异性的归巢到各种肿瘤组织，第1次证实间充质干细胞的肿瘤趋向性的研究是大鼠同基因神经胶质瘤的间充质干细胞移植，随后大量研究证实间充质干细胞向肿瘤及转移肿瘤部位的趋向性。间充质干细胞向肿瘤部位迁移的特性在一些前临床体外迁移实验和肿瘤动物模型实验中得到证实，例如：恶性神经胶质瘤、乳腺癌、卡波西肉瘤、黑色素瘤、结肠癌、卵巢癌和肺癌，以及在肿瘤过程中发生的转移。间充质干细胞归巢至肿瘤组织的确切机制尚未明确，其最可能的机制是来自肿瘤的趋化因子和生长因子的释放，包括肿瘤细胞特异性受体和可溶性的肿瘤衍生因子，这些肿瘤细胞的特异性受体和因子可以和间充质干细胞表面受体结合。肿瘤细胞分泌的因子包括基质细胞衍生因子1、肿瘤细胞坏死因子α、白细胞介素类，其他一些经鉴定和未鉴定的炎症递质。

CXCR4是牵涉到细胞迁移和归巢的最公认的趋化因子受体，研究发现CXCR4在间充质干细胞中高表达，并且主要在胞内表达。体外三维培养的间充质干细胞增强基质细胞衍生因子1α信号通路，此信号通路增强可以恢复基质细胞衍生因子1α的受体CXCR4的功能和归巢能力，对治疗应用发挥了决定性作用。间充质干细胞归巢的机制也可能与白细胞从脉管系统外渗的机制相似，同样有黏附分子和整合素的参与。间充质干细胞沿血管壁内皮细胞表面滚动的过程中，P-选择素在间充质干细胞与内皮细胞结合上发挥了重要作用，极迟抗原4是黏附分子的一种整合素与其相对应的配体血管细胞黏附分子1构成极迟抗原4/血管细胞黏附分子1轴，在间充质干细胞黏附到内皮细胞上有重要作用，并且它们中的任一个经过抗体处理后均能减少间充质干细胞黏附到内皮细胞。可以推测，间充质干细胞与内皮细胞黏附、结合以及沿着内皮细胞血管壁滚动都涉及间充质干细胞归巢。肿瘤的微环境被认为是慢性炎症部位，这种环境可以通过可溶性因子的释放介导间充质干细胞的迁移。最新研究发现肿瘤微环境中的炎症程度在间充质干细胞的募集能力中发挥了作用，在间充质干细胞-干扰素β介导的胰腺癌治疗研究中发现：抗炎治疗后间充质干细胞向肿瘤植入能力下降，逆转了对肿瘤的抑制作用。

间充质干细胞到达肿瘤之后，表现出促肿瘤，发挥免疫抑制作用，抑制肿瘤凋亡，刺激上皮到间质转变，血管生成，增殖，外渗，迁移和转移。

另外，在肉瘤、白血病研究中发现间充质干细胞具有抗肿瘤的作用，永生化的间充质干细胞还可以抑制原发肿瘤的生长和集落的形成。

间充质干细胞对体内外肿瘤的作用

促进肿瘤生长

许多研究发现间充质干细胞可以促进肿瘤生长。Karnoub等将绿色荧光蛋白标记的人乳腺癌细胞系(MCF/Ras，MDA-MB-231，MDA-MB-435，HMLER)与间充质干细胞以1∶3的比例共同移植到免疫缺陷的小鼠体内时发现：间充质干细胞在MCF/Ras细胞系中加速肿瘤生长，而在其他3株细胞中未影响肿瘤的生长，但是间充质干细胞可以促进四株人乳腺癌细胞系的转移。成人和胚胎来源的间充质干细胞与结肠癌细胞(SW480和F6)共同移植到鼠的异体移植模型中发现：肿瘤的发生率明显提高，成人和胚胎来源的间充质干细胞具有相似的促进肿瘤增长的作用，但是成人来源的间充质干细胞比胚胎来源的间充质干细胞更能促进肿瘤的发生。在没有与间充质干细胞共同移植的情况下，B16黑色素瘤细胞移植到同基因小鼠体内不会形成肿瘤，这也提示了间充质干细胞的免疫抑制的作用。间充质干细胞也对人滤泡型B淋巴细胞瘤的体外存活提供保护作用，并且经过肿瘤坏死因子α和淋巴霉素-α1β2处理的间充质干细胞保护作用增强。

脂肪组织富含间充质干细胞，研究显示在同基因的小鼠模型中，脂肪来源的间充质干细胞可以促进肿瘤生长。脂肪来源的间充质干细胞与乳腺癌细胞共同移植，与单独移植乳腺癌细胞相比，肿瘤增大，形成肿瘤速度加快。另研究显示人脂肪来源的间充质干细胞可以促进裸鼠体内肿瘤细胞的生长，将人脂肪来源的间充质干细胞与肺癌细胞(H460)或神经胶质瘤细胞(U87MG)皮下注射到裸鼠体内，在肿瘤的大小和存活的肿瘤细胞数量上均明显增加。

抑制肿瘤生长

许多研究报道间充质干细胞可以促进肿瘤生长，但是另外一些研究显示间充质干细胞也可以抑制肿瘤生长。间充质干细胞与结肠癌细胞按1∶1或10∶1的比例共同移植到大鼠里内，间充质干细胞可以抑制大鼠结肠癌的生长。在高炎症性和血管发生的卡波西肉瘤模型中，间充质干细胞可以抑制肿瘤生长。体内外研究发现，胎儿皮肤来源的间充质干细胞可以抑制人肝癌细胞的生长，表现为降低细胞增殖、集落形成和癌基因的表达。另体外研究发现胎儿皮肤来源的间充质干细胞可以抑制乳腺癌细胞MCF-7的生长。间充质干细胞分泌Dickkopf相关蛋白1，干细胞转录因子NANOG调控Dickkopf相关蛋白1，而Dickkopf相关蛋白1介导间充质干细胞的肿瘤抑制作用，研究发现脂肪来源的间充质干细胞通过分泌Dickkopf相关蛋白1抑制白血病细胞的生长。

间充质干细胞通过改变细胞周期进展来抑制胰腺肿瘤的生长，体外共培养研究发现，在胰腺肿瘤细胞中间充质干细胞增加G1期细胞比例。脂肪来源的间充质干细胞移植到胰腺肿瘤模型中抑制肿瘤的生长。用升温处理的间充质干细胞的上清液培养卵巢癌细胞SKOV-3，SKOV-3细胞数量减少、活力降低。间充质干细胞分泌的因子在这一过程中发挥了作用，包括血管生成素、胰岛素样生长因子结合蛋白4、神经营养因子3和趋化因子配体18。

讨论

目前间充质干细胞的分离、培养、体外扩增技术已相当成熟，为下一步开展临床工作提供了理论基础。鉴于间充质干细胞的生物学特性、多向的分化潜能、独特的自身特点，使它在组织工程、神经系统疾病、肝脏疾病、心血管系统、免疫系统疾病、视网膜疾病、糖尿病、肿瘤疾病等方面具有巨大的优势。

间充质干细胞已经应用在多种疾病治疗中，并且取得了良好的效果，然而间充质干细胞的低存活率、移植物植入和分化限制了其临床应用。间充质干细胞能特异地向肿瘤部位迁移，但是迁移到肿瘤部位的间充质干细胞的研究中，既有促进肿瘤生长的报道，也有抑制肿瘤生长的报道，故应用未修饰的间充质干细胞治疗肿瘤的方法难以见效。研究者只能从其他途径寻求突破，众多研究发现基因修饰的间充质干细胞具有克服这些挑战的潜力，并且间充质干细胞具有向肿瘤部位趋向的特性，故以间充质干细胞为细胞载体的肿瘤治疗具有广阔的前景。对间充质干细胞进行修饰进行肿瘤基因治疗的方式主要是携带：自杀基因、凋亡基因、抗血管发生基因、免疫刺激基因或者溶瘤病毒载体，体内外实验证实了这种方法对肿瘤治疗有效，为肿瘤的治疗提供了一个新的思路。另外临床前的这些基因修饰的间充质干细胞的动物实验为间充质干细胞的临床应用提供了更广阔的前景。

间充质干细胞作为载体用于肿瘤治疗与其他肿瘤治疗方式比起来，能特异地集中在不同的肿瘤细胞内以及它们的转移灶中。尽管仍有许多问题没有解决，包括应用间充质干细胞治疗的最佳时机、需要的细胞数量、输注途径以及确切的归巢机制，另外还有间充质干细胞基因修饰后的安全性问题，但是这些不能阻止间充质干细胞临床试验的发展和将来的临床应用，随着研究的深入相信人间充质干细胞作为细胞治疗、免疫治疗、基因治疗的靶细胞以及组织工程的种子细胞具有广阔的应用前景。