组织工程是将细胞-支架复合物植入体内以形成相应组织或器官的新兴技术，是组织或器官修复再生领域的研究热点。组织工程治疗技术是组织或器官严重病损患者的一种选择。其中种子细胞是组织工程支架成功构建的关键要素之一。人华通氏胶来源于脐带，易于获取且无创无伤害，其衍生的间充质干细胞具有很强的多向分化能力、免疫调节特性和旁分泌特性，且易分离提取，是组织工程种子细胞的有效来源。因此，本文就人华通氏胶衍生间充质干细胞在胸心外科领域组织工程中的研究与前景进行综述。

背景:近年来,人脐带华通氏胶间充质干细胞由于其来源广泛、取材简便、具有强大的自我更新和多向分化潜能,低免疫原性以及不涉及伦理学争议等特点,成为再生医学领域一类热门的种子细胞.目的:综述近5年来国内外诱导人脐带华通氏胶间充质干细胞定向分化的研究进展.方法:由第一作者在2017年1月检索了PubMed数据库和中国知网数据库,检索词为Wharton jelly derived mesenchymal stem cell,human umbilical cord mesenchymal stem cell,differentiation,脐带华通氏胶间充质干细胞或人脐带间充质干细胞,分化.文献检索的时间范围为2012年1月至2017年1月,语言种类为英文和中文,文献类型包括论著和综述.共查到120篇文献,根据纳入标准选择46篇文献纳入研究.结果与结论:目前国内外文献中记载的由人脐带华通氏胶间充质干细胞定向分化成的细胞种类已达18余种.在近5年的文献报道中,一部分研究改进了之前的诱导方法;另一部分研究开拓了人脐带华通氏胶间充质干细胞定向分化的新方向;还有部分研究初步探索了分化过程中涉及的信号通路及相关的分子机制.分化后的脐带华通氏胶间充质干细胞可用于人体多部位组织细胞的再生、修复治疗,在不久的将来会给许多目前难以治愈的疾病带来希望.

目的 探讨人脐带华通氏胶间充质干细胞(human umbilical cord Wharton's Jelly mesenchymal stem cells,hUCMSCs)的生物学特性及其向肌源性细胞分化的能力.方法 收集健康足月产胎儿脐带组织,采用酶消化法从华通氏胶中分离hUCMSCs,选取第3代对数生长期细胞,显微镜观察细胞形态,流式细胞术检测细胞免疫表型分子的表达,免疫荧光染色检测干细胞标记物及其体外向肌源性细胞的分化,荧光显微镜观察及流式细胞术检测携带绿色荧光蛋白(green fluorescent protein,GFP)的慢病毒转染hUCMSCs后GFP的表达.结果 采用酶消化法获得可贴壁生长的大量hUCMSCs,其能在体外成功进行扩增培养.hUCMSCs可高表达CD29、CD44、CD73、CD90和CD105,而极低表达CD14、CD34、CD45和HLA-Ⅱ;能表达干细胞标记物Oct4和Sox2,且在体外特殊培养条件下表达骨骼肌干细胞标记物Pax7和MyoD;转染的hUCMSCs可稳定表达GFP,转染率高达50％～70％.结论 人脐带华通氏胶组织存在间充质干细胞,且其具有向肌源性细胞分化的潜能.

目的:间充质干细胞(Mesenchymal stem cells,MSCs)具有广阔的临床应用前景,但由于其体外增殖和定向分化等问题,制约了其进一步应用.本研究拟探讨 1950MHz 射频电磁场(Radio-frequency electromagnetic fields, RF-EMF)对人脐带间充质干细胞(Human umbilical cord mesenchymal stem cells, hUC-MSCs)增殖和成骨方向分化的影响,以期为MSCs 的体外增殖和定向分化提供一条新途径.方法:华通氏胶组织块法分离培养人脐带间充质干细胞,流式细胞仪检测间充质干细胞特异性标志物.选择鉴定后的第3至第6 代(P3-P6)hUC-MSCs 用于实验.将 hUC-MSCs 细胞暴露或假暴露于频率为1950 MHz,比吸收率(Specific absorption rate, SAR)分别为0.5,1.0 和2.0 W/kg 的RF-EMF 中,每天暴露 1 h(5 min 开,10 min 关),连续暴露 7 d.暴露结束后,流式细胞仪检测细胞周期,免疫荧光检测增殖相关蛋白Ki67 表达,连续6 天用 CCK-8 方法检测细胞数.在成骨分化研究中,将 P3 代的hUC-MSCs 随机分为假暴露(sham)组,射频辐射暴露(RF)组,成骨诱导培养基组(Induction medium, OM)和成骨诱导培养基联合射频辐射暴露(OM+RF)组,暴露 SAR 值为2.0 W/kg,其它参数不变.暴露结束后立即检测细胞的碱性磷酸酶(Alkaline phosphatase, ALP)活性.结果:原代培养的细胞具有 MSC 典型外观,且表达 MSCs 特异性表面抗原.与 sham组相比,不同 SAR 值 RF暴露后,hUC-MSCs 的增殖能力无明显变化,S期细胞比例及 Ki67 蛋白水平也无显著改变.此外,hUC-MSCs 经 SAR 值为2.0 W/kg 的RF 暴露 7 d,与 sham组相比其 ALP 活性无显著变化.与 OM组相比,OM+RF组的ALP 活性亦无显著改变.结论:华通氏胶组织块法能够培养出纯度较高的间充质干细胞,本实验条件下的1950 MHz 射频电磁场对 hUC-MSCs 的增殖和成骨分化均无显著影响.

目的 探讨人脐带动脉旁、静脉旁与华通氏胶间充质干细胞的血管生成能力及其生物安全性.方法 分离培养人脐带动脉旁、静脉旁与华通氏胶间充质干细胞,流式细胞仪鉴定表面标记物,体外分化实验检测其多向分化潜能,免疫荧光法检测血管旁细胞标记物,体外成环检测三种干细胞的血管生成能力差异;三种干细胞移植入NOD-SCID小鼠检测其生物安全性.结果 三种干细胞表达间充质干细胞标记物,具有多向分化潜能,脐带动脉旁干细胞表达丰度更高的血管旁细胞标记物,且体外血管生成能力更强;三种干细胞移植后3月,小鼠主要器官无明显形态学损伤与异常.结论 人脐带动脉旁干细胞血管生成能力更强;三种干细胞移植NOD-SCID小鼠无显著成瘤性,安全可行.

2012年1月,韩国食品药品管理局(KFDA)批准Medi-post公司生产的Cartistem干细胞产品上市,主要用于治疗退行性关节炎和膝关节软骨损伤.这种干细胞产品来自新生儿脐带血,称为脐带血间充质干细胞(umbilical cord blood mesenchymal stem cell,UCBMSC);脐带间充质干细胞(umbilical cord mesenchymal stem cell,UCMSC)来自新生儿脐带组织,主要是从华通氏胶(Wharton's Jelly)中提取的;两种间充质干细胞尽管来源不同,但生物学特性是一致或相似的[1-3].

目的 对按标准化工艺流程制备的人脐带间充质干细胞(hUC-MSCs)制剂进行微生物学安全性评价.方法 人脐带华通氏胶分离的间充质干细胞培养扩增至P5代.显微镜下观察细胞的形态特征,流式细胞仪检测细胞表面标志物的表达;培养法检测细菌、真菌污染,指示剂培养显色法和快速聚合酶链反应(PCR)法检测支原体污染,鲎试剂凝胶法检测细菌内毒素;胶体金法检验特定人源病毒、梅毒螺旋体;荧光定量PC R法检测人乳头瘤病毒(HPV).结果 按照标准化流程分离培养hUC-MSCs传代至P5代呈均一的长梭型成纤维细胞样贴壁生长,细胞表面标志物CD73、CD90和CD105阳性率大于98％,CD14、CD19、CD34、CD45和HLA-DR<2％;受检人脐带间充质干细胞鲎试剂凝胶法检测内毒素水平小于0.25 EU/mL,培养检测未见细菌、真菌菌落生长,指示剂培养显色法和快速PCR检测均显示无支原体污染;胶体金法和荧光定量PCR法检测特定人源病毒、梅毒螺旋体和HPV(包含18种高危亚型)全部为阴性结果.所有检测方法的阳性对照标本均呈阳性结果,证实检测方法稳定可靠.结论 本研究采用的标准化干细胞制备工艺流程稳定可靠,采用该工艺制备人脐带间充质干细胞符合临床应用的微生物学安全性要求.

间充质干细胞(mesenchymal stem cells,MSCs)最早起源于早期中胚层,能够自我更新并具有多向分化的潜能,能在成体骨髓、牙髓、脂肪组织、脐带等组织中分离[1].与其他组织来源的MSCs相比,人脐带间充质干细胞(human umbilical cord mesenchy-mal stem cells,hUCMSCs)是从人脐带的华通氏胶(WJ)、人脐带血、人脐带血管周围组织、羊膜中分离出来的间充质干细胞,取材简单,来源广泛,基本不受伦理学的限制,具有免疫原性低、免疫调节能力强、更易体外扩增等特点,同时还具有胚胎干细胞及成体干细胞的优点,逐渐成为组织工程和再生医学中最具发展前景的种子细胞[2].

背景:早期自然流产与母胎界面血管形成障碍或异常有关,人脐带华通氏胶间充质干细胞具有向损伤部位迁移及促血管生成的作用,目前人脐带华通氏胶间充质干细胞作用于早期自然流产蜕膜基质细胞的研究尚未有报道.目的:探讨人脐带华通氏胶间充质干细胞对早期自然流产蜕膜基质细胞增殖、凋亡及血管内皮生长因子表达的影响,以及对早期自然流产小鼠妊娠结局的影响.方法:①分离培养早期自然流产和人工流产蜕膜组织,实时荧光定量PCR和Western blot检测蜕膜组织中血管内皮生长因子的表达;②第3代人脐带华通氏胶间充质干细胞和原代自然流产蜕膜基质细胞共培养72 h,EdU、Annexin V-FITC分别检测蜕膜基质细胞增殖和凋亡情况,实时荧光定量PCR和Western blot检测蜕膜基质细胞中血管内皮生长因子的表达;③复制CBA/J×DBA/2自然流产小鼠模型,孕1,3,5 d尾静脉移植人脐带华通氏胶间充质干细胞悬液0.1 mL(细胞浓度为1×1010 L-1),孕14 d计算胚胎吸收率,ELISA检测外周血中血管内皮生长因子水平;实时荧光定量PCR和Western blot检测蜕膜组织中血管内皮生长因子的表达.结果 与结论:①与正常蜕膜组织相比,早期自然流产患者蜕膜中血管内皮生长因子表达显著降低;②人脐带华通氏胶间充质干细胞促进早期自然流产蜕膜基质细胞中血管内皮生长因子的表达,促进细胞增殖、抑制细胞凋亡;③人脐带华通氏胶间充质干细胞促进自然流产小鼠蜕膜组织中血管内皮生长因子表达,进而减少胚胎吸收率;④结果表明,合适剂量的人脐带华通氏胶间充质干细胞可以促进蜕膜中血管内皮生长因子表达,改善早期自然流产妊娠结局.

间充质干细胞(MSCs)的来源非常广泛.虽然各种组织来源的MSCs生物学特性不尽相同,但在标准培养条件下该类细胞均可以贴壁生长;细胞群体中有95％以上的细胞表达典型的间充质标记分子,如CD73、CD90和CD105,但缺乏造血标记分子CD14、CD19、CD34、CD45和CD79a的表达;特别是均具有分化为成脂细胞、成骨细胞和成软骨细胞的能力.这些性质是国际细胞治疗协会给出的定义该类细胞的最低标准.脐带间充质干细胞是指来源于新生儿脐带组织中的多能干细胞.目前来看,从脐带不同解剖学部位(区室)获得的MSCs的生物学性质也存在差异,其中从脐带华通氏胶中分离获得的华通氏胶间充质干细胞,在增殖能力、分化潜能、免疫调节能力等方面均明显优于其他区室来源的间充质干细胞,是用于组织器官损伤修复及免疫调节的一种理想的"种子"细胞,被认为具有更好的临床应用前景.本文围绕近年来华通氏胶间充质干细胞的分离建系、增殖特性、分化潜能以及临床应用方面的研究进展进行了综述,其中重点介绍了化学诱导分化方案的建立和优化,认为与通过遗传改变诱导重编程方法相比,化学诱导分化方法具有更好的临床应用潜力.