间充质干细胞课件.ppt

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1、间充质干细胞,研究发现从人脐带中分离出的hUCMSC, 其细胞含量、增殖能力均优于BMSC，经多次传代扩增仍能保持旺盛功能。它不表达或低表达免疫排斥相关标记（MHC I类分子呈低表达，不表达MHC II类分子），免疫原性比BMSC低，且取材方便，无伦理学争议，是目前较为理想的再生医学干细胞治疗的种子细胞之一。,Bone nodules were typically observed in hUCMSC cultured under osteogenic conditions by week 3, whereas by week 5 of osteogenic culture, bone nod

2、ules were detected in BMSC cultures.,hUCMSC,BMSC,（von Kossa-staining）,More lipid-positive cells were seen in hUCMSC cultures thanBMSC cultures grown in adipogenic conditions.,（oil red O staining）,hUCMSC,BMSC,国际干细胞治疗学会提出人MSCs至少具有3个特征: 在正常的细胞培养条件下具有贴壁性； 不表达造血细胞表面标志：如CD45、CD34、 CD14或CD11b、CD79a或CD19和HL

3、A-DR； 表达CD73、CD90、 CD105、CD29和CD44等； 在特定条件下，细胞可在体外分化为成骨细胞、 脂肪细胞以及软骨细胞。,MSCs的生物学特点：, MSCs具有多向分化和再生潜能-MSCs具有低免疫原性及免疫调节功能表达低水平的MHC-I 类分子； 不表达MHC-II类分子及共刺激分子，如CD40、CD80、CD86和CD40L等，能免于NK细胞介导的细胞溶解。调节T细胞的活化和增殖来调控免疫应答，可预防 和治疗移植物抗宿主病和自身免疫性疾病。,MSCs的生物学特性,MSCs可产生相应的生长因子和细胞因子促进组织损伤的修复 如产生骨形成蛋白1促进 骨、肌腱、软骨的损伤修复；

4、 促血管再生因子可用于缺血性疾病的治疗, MSCs定向迁移至病变部位（趋向性、归巢现象） 体内植入的MSCs在损伤组织局部微环境的作用 下，穿越血管内皮细胞，迁移定位于损伤部位并 分化为相应的组织细胞参与组织修复。,MSCs 分泌多种细胞因子，包括生长因子、趋 化因子、黏附分子等，并通过这些因子调节细 胞外环境、诱导细胞归巢。 迁移的发生有赖于不同细胞因子和受体的相互作 用。 如SDF-1（基质细胞衍生因子-1） /CXCR4、 MCP1/CCR2、HGF （肝细胞生长因子）/c-Met、 VEGF/VEGFR、PDGF/PDGFR、等。,MSCs具有向恶性肿瘤趋化的特性,肿瘤微环境中趋化因子

5、、生长因子等均参与诱导MSCs的募集或归巢。主要步骤：MSCs附着于血管内皮肿瘤组织中TNF-表达上调使MSCs的黏附分子VCAM-1呈高表达，促进MSCs黏附于血管内皮细胞。肿瘤部位趋化因子高表达肿瘤组织中趋化因子SDF-1、CXCL7、CXCL6、CXCL5等呈高表达，吸引MSCs定向迁移至病灶处。,通过不同的细胞因子和受体水平的变化，调节 MSCs的迁移速率和方向，而追踪肿瘤细胞在 肿瘤原发及转移部位的迁移、聚集。,应用细胞工程技术将MSCs改造成为各种抗肿瘤 成分的载体，使其能携带抗癌细胞因子、溶瘤病 毒、抗肿瘤药物纳米微粒、抗癌药物前体转化因 子等成分，在其注入实验体后迁移至肿瘤原发

6、 灶或转移灶并释放目的成分，抑制肿瘤的生长。,MSCs在肿瘤靶向治疗中的研究与应用,如通过过表达增加MSCs分泌IL-12、IL-2、TSP-1、IFN-、 IFN-、 IFN-等抗瘤因子，能有效抑制肿瘤增殖、促进肿瘤细胞凋亡，从而增加实验动物的存活率。,利用表达有胞嘧啶脱氨酶的MSCs迁移聚集于肿瘤部位后，通过此酶的转化作用使注入体内无毒的前药5-FC(5氟胞嘧啶）转化形成5-FU，在肿瘤部位发挥抗癌作用。,如极具侵袭性的脑多形性胶质母细胞瘤，肿瘤易扩散至周围脑实质细胞，现有的药物难以实现有效靶向。利用MSC 的肿瘤靶向及寻找转移灶的特性，可使用基因修饰的MSC 作为手术后的佐剂，清除残余肿

7、瘤细胞及迁移的瘤细胞。,利用MSCs 的特性，通过细胞载药的形式可以实现紫杉醇等经典小分子抗肿瘤药物的主动靶向效果以提高疗效。,MSCs靶向治疗存在的风险, 异位的组织分化 定植于肾脏的MSCs可能分化为脂肪细胞使肾小球出现 脂肪化；定植于肺部的细胞可能在后期出现骨样的病灶。 免疫抑制作用 MSCs的恶性转化、促瘤因子的分泌可能 影响和促进肿瘤的生长和转移。,目前，关于MSCs是否具有抗肿瘤效应仍存争议。有研究者认为：鉴于MSCs在肿瘤发生发展过程中的不确定性，目前将其应用于恶性肿瘤的药物研发还为时过早。,1994 年Lapidot等发现人急性髓性白血病(AML) 部分细胞具有干细胞的表面标志

8、 CD34+/CD38-。 1997年Bonnet等在AML中分离出极少数具有CD34+/CD38-表面标志、成瘤性较强的一类细胞。 2003年Hajj首次分离出表型为CD44+/CD24-的乳腺癌干细胞，首次证实了实体瘤中肿瘤干细胞的存在。,4、肿瘤干细胞（Cancer Stem Cells，CSCs）, 肿瘤干细胞（CSC）是肿瘤组织中存在的极少 量具有自我更新、无限增殖能力和强致瘤性的一 类干细胞 ，它在肿瘤发生、耐药、复发、侵袭 和转移中发挥着重要作用。,不同肿瘤类型的CSCs表面标志物,CD15,CSCs的生物学特性,自我更新 CSCs具有无限增殖能力，通过自我更新维持肿瘤的持续生长

9、，CSCs积累了所在肿瘤的基因突变，正是这些基因突变导致了肿瘤细胞的过度增殖，乃至转移、扩散。 多向分化能力 恶性胶质瘤标本及细胞株U251中CD133+细胞可分化为神经元和星形胶质细胞；CSC还能分化为血管内皮细胞；,CSCs具有强致瘤性, CSCs在体外克隆形成能力 CSCs在免疫缺陷动物体内的肿瘤形成能力,CSCs较非肿瘤干细胞具有更高的成瘤潜能。,如：每只NOD/SCID小鼠接种 100 个 CD44+/CD24-或CD24低表达的乳腺癌干细胞，在接种后6个月内形成肿瘤；而每只接种1104个乳腺癌非肿瘤干细胞的小鼠在相同时间内并未形成肿瘤。, CSCs大多数处于有丝分裂的静止期（G0）

10、， 可躲避针对增殖期细胞起效的常规化疗药物的攻击而得以生存； CSCs高表达ABC转运体（ATP-binding cassette transporter，ABC）MDR、ABCG2 由ABC转运体介导的药物外排作用可保护CSCs免受细胞毒性药物的损伤，从而降低CSCs对化疗药物的敏感性，甚至形成对化疗药物的耐受。,CSCs具有多重耐药性, CSCs具有较强的DNA自我修复能力 当肿瘤干细胞受到不同原因引起的损伤后，会启动p53、ATM-Chk2、 ATR-Chk1等DNA损伤应答通道，从而引发细胞周期阻滞，确保受损伤细胞完成自我修复。, CSCs所处的微环境有助于其逃避药物杀伤, CSCs的

11、抗凋亡基因表达增强导致凋亡逃逸,靶向CSC在肿瘤治疗中的研究与应用, 靶向CSCs的微环境 使肿瘤干细胞丧失赖以保持其干性的生存环境。,靶向SDF-1（CXCL12)/CXCR4信号轴治疗白血病；CXCR4 拮抗剂，如普乐沙福和T14003 等，可削弱肿瘤- 基质间的相互作用，诱导白血病细胞从骨髓基质微环境中迁移出来，从而增加白血病细胞对细胞毒性药物的敏感性。,抑制肿瘤血管生成的酪氨酸激酶受体抑制剂类药物（sorafenib，sunitinib）降低微环境血管密度，间接影响CSCs的活性。, 靶向阻止CSCs信号转导通路 多种CSCs中存在NF-B、JAK/STAT、PI3K/Akt/mTOR

12、、Wnt、Notch、Hedgehog（Hh）等信号通路的异常激活,如靶向 Hedgehog信号通路的小分子抑制剂 GDC-0449即Erivedge（Smo蛋白拮抗剂），它通过抑制Smo蛋白阻断Hh信号向下游传导而起作用，适用于皮肤基底细胞瘤的治疗。,BBI608（Napabucasin， JAK/STAT3 通路的抑制剂）是首个针对高度恶性肿瘤干细胞和其它各种癌细胞的口服小分子抗癌药物，主要适应晚期胃肠道恶性肿瘤的治疗，目前正进行结直肠癌、胰腺癌的临床治疗研究。,如抑制 Notch信号通路的 -secretase inhibitors (GSIs)和单克隆抗体。, 靶向ABC转运体的治疗

13、如ABC 转运蛋白抑制剂 MS-209、VX-710 和Tariquidar可同时抑制P-gp 和MRP1(多重耐药蛋白1 )等，通过调节转运蛋白的表达水平增强肿瘤干细胞对化疗药物的敏感性，以克服肿瘤的耐药性。,以miRNA为基础的分子靶向肿瘤治疗,某些miRNA既可参与维持CSCs，也参与肿瘤的 浸润和转移过程。 miRNA在正常干细胞和CSCs 的表达是不同的。, miR-199a在异种移植模型中通过下调CSCs标 志物CD44的表达而抑制肿瘤。 但有些miRNA具有致癌性，如miR-125、 miR-9 、miR-30、 miR-21、 miR-215等。, miR-214在卵巢肿瘤干细

14、胞中高表达，并通过 抑制p53/Nanog通路赋予卵巢肿瘤干细胞自我更 新和耐药的特性。 miR-214可成为卵巢癌靶向治疗的 靶点。,针对CSCs特定的表面标志 因肿瘤干细胞表面存在着一些有别于普通肿瘤细胞的特 异性标志物（例如：CD133 、ABCG2 、OCT4、 CD123、CD33等），采用特异性抗体靶向杀伤CSCs， 为根治肿瘤提供了又一新的途径.,诱导CSCs分化或CSCs的靶向清除。,在体内外诱导分化剂的作用下，CSCs向正常细胞或接近正常细胞方向分化，减少肿瘤细胞中CSCs的比例。如AS2O3或AS2O3和全反式维甲酸联合应用治疗急性早幼粒细胞白血病。,利用正常干细胞靶向肿瘤干细胞,神经干细胞具有显著的迁移和趋向肿瘤的能力，可将其作为一种携带治疗基因的载体，利用它趋向肿瘤的能力而靶向多种类型的CSC，发挥抗肿瘤药物有效的靶向治疗作用。,