脐带间充质干细胞的可塑性-西安脐带干细胞库

UCMSC的可塑性是指在特定的环境条件下，该类细胞可以被诱导向多种组织类型的成熟细胞分化，甚至可以跨胚层分化为3个胚层来源的组织细胞(图3-2)。传统观点认为，成体干细胞只能向所在组织类型的成熟细胞分化，不能跨胚层分化成其他类型的功能细胞。西安脐带干细胞库随着干细胞研究技术的发展，越来越多的证据表明，不同成体组织来源的干细胞不仅在其特定组织中分化为相应组织类型的成熟细胞，而且在体内外的合适环境条件下可打破胚层限制向无关类型的组织细胞分化，其分化方向取决于所处的组织微环境条件和诱导培养中的关键性诱导因子。成体干细胞可以跨胚层分化是干细胞研究领域的重大理论突破，是对传统观念的颠覆性改变。

在这一新理论的指引下，人们对 UCMSC的分化潜能进行了大量研究，发现该细胞在脐带组织中主要功能是组成脐带中的血管外组织和分泌胶原等保护脐带血管，而在体外分离培养获得的 UCMSC则可以随所处环境条件的变化而改变分化方向，可被诱导向多种组织类型的成熟细胞分化。诱导 UCMSC的策略主要有：①改变体外培养条件可以按照研究者的意愿诱导UCMC向某一特定类型的功能细胞分化，主要方法包括在体外培养系统中添加一些细胞因子化学诱导剂等；②将 UCMSC与成熟细胞一起培养可诱导其向相应类型的成熟细胞方向分化；③导入特定的外源基因，若把某种细胞类型的关键基因或决定基因导入 UCMSC，可使其分化为特定类型的成熟细胞，但这种方法首先要找到特定组织的特异性关键基因，同时还要考虑导入基因插入到正确的位置，西安脐带干细胞库不引起遗传特性的改变。 UCMSC之所以受到高度重视和对其开展广泛研究，其原因就在于它的可塑性，人们可以利用 UCMSC的这一特性，根据组织修复与再生需要，在体外生产出各种各样适合临床疾病治疗需要的功能细胞或生物活性材料，甚至是组织器官，用于治疗损伤、退变类疾病。

在诱导 UCMSC定向分化为胰岛素分泌细胞的研究中，采用酶消化获得的 UCMSC经体外纯化、鉴定、传代扩增后，利用含10%胎牛血清的DMEM高糖(25mmol/L)培养基添加烟酰胺、成纤维细胞生长因子进行诱导培养，在倒置显微镜下可见细胞聚团，β细胞特异性二硫腙染色呈强阳性，细胞内胰岛素免疫组化染色阳性，培养上清中可检测到胰岛素和C肽，表明 UCMSC被定向诱导分化为胰岛样细胞，具有胰岛细胞的特征和功能。西安脐带干细胞库在采用胰岛细胞共培养的诱导体系研究中，将 UCMSC接种到6孔 Transwell塑料培养板的底部进行传代培养到90%的细胞融合，然后分离大鼠的胰岛细胞团，以50个细胞/孔的密度接种于Transwell 3培养孔的 Insert中进行诱导和培养观察，共培养3天左右，可见细胞周边突起边短，细胞呈椭圆形,7天左右可见细胞聚团，有散在的半悬浮细胞团出现，此时用二硫腙染色呈红色，胰岛细胞的早期标志物PDX-1免疫组化染色呈阳性，说明已经向胰岛细胞分化。继续培养到第10天时，细胞团块变小，形态呈松散不规则。培养到第14天时，细胞团进步收缩，细胞团减少，但采用放射免疫法检测培养上清中的胰岛素和C肽含量，从第7天开始呈逐渐递增趋势，表明诱导过程中的胰岛样细胞经过了前体细胞阶段而逐渐成熟。西安脐带干细胞库将体外诱导后的上述细胞移植于动物模型的肝内或皮下，可有效替代胰岛细胞而发挥糖尿病治疗作用。由于胰岛细胞数量减少或分泌功能降低导致的糖尿病患者数量呈逐年递增趋势，将 UCMSC诱导成胰岛素分泌细胞可能成为糖尿病治疗的有效手段，但涉及临床治疗还需要进一步解决诱导方法和效率、疗效和安全性等问题。