间叶干细胞的发展

间叶干细胞是1970年代，由美国国家卫生研究院(NIH)的俄国科学家Alex Freidenstein首次在老鼠的骨髓中发现，与造血干细胞同时存在。1980年代，英国牛津大学教授Owen首次进行骨髓的体外培养，发现此细胞与悬浮型的造血干细胞不同，是具有贴附性且形成群落的纺锤状细胞。1990年代，美国科学家Caplan命名此细胞为间叶干细胞(Mesenchymal stem cell, MSC)，并于1999年正式将多年研究，发表在医学权威期刊--科学(Science)上。

      

间叶干细胞的特性

科学家持续不断的研究间叶干细胞的特性，主要可规列以下五种： 

1. 多重分化能力

间叶干细胞除了可分化同为中胚层的细胞外，亦可分化成外胚层和内胚层的细胞。目前发现，间叶干细胞可分化成外胚层的神经细胞，中胚层的硬骨、软骨、肌肉、脂肪细胞和内胚层的肝脏、胰脏胰岛细胞。

2. 易于体外培养

间叶干细胞存在许多组织当中，例如骨髓、脐带、脐带血、羊水、胎盘和脂肪组织，但由于间叶干细胞在各种组织存在数量极少(如：骨髓中为0.01％~0.001％)，因此分离后需要体外增殖至适当数量，才能作为细胞制剂。

3. 辅助造血干细胞的植入

间叶干细胞可以分泌造血生长因子，帮助造血干细胞的血球生成(Hematopoiesis)，因此可以缩短细胞植入的时间，增加细胞的植入率。

4. 调节免疫反应

间叶干细胞具有免疫调节的功能，可以调控抑制性T淋巴球，达到免疫抑制的功效，因此可以减缓移植物抗宿主疾病(GVHD)。

5. 组织工程

间叶干细胞的高度分化能力，可于体外增生培养后，经由特定的细胞激素刺激，分化成特定组织，再进行移植修补

间叶干细胞与造血干细胞的共同移植

针对患有恶性疾病的病患，单独移植造血干细胞会有细胞数量(Cell Dosage)和配对吻合度(HLA Typing)的问题，影响移植的成功率和植入所需要的时间，由于间叶干细胞具有「辅助造血干细胞的植入」和「调节免疫反应的能力」，因此科学家开始研究间叶干细胞与造血干细胞共同移植的功效.

(1)      骨髓间叶干细胞与周边血干细胞的共同移植

间叶干细胞与造血干细胞共同移植帮助细胞的植入，最先在免疫不全的老鼠(SCID mice)身上被证实，随后开始进入人体的临床试验(Phase I/II)。科学家首先利用骨髓间叶干细胞与周边血造血干细胞进行共同移植，试验14位患有白血病与贫血等的血液恶性病童，其移植的间叶干细胞与造血干细胞来源同为父母双方中的一方，因此细胞表面抗原(HLA)的基因型只有病童一半的吻合度(haploidentical-)，但因为间叶干细胞具有免疫调节的能力，可减缓GVHD，因此造血干细胞都能成功植入(见下表)。

 

资料来源：Lynne et al, Blood 2007 110：2764-2767

(2) 骨髓间叶干细胞与脐带血干细胞的共同移植

科学家利用同为来自父母骨髓的haploidentical MSC，与非亲属的脐带血干细胞进行共同移植，试验15位患有高危险的急性白血病病童。每位病童接受体外增生培养的间叶干细胞(5x10⁶/kg)，4小时后再接受异体脐带血移植(1x10⁷/kg)，移植后都无任何严重副作用、感染和慢性GVHD的情形，因此具有安全性，且病患的嗜中性白血球植入率在一个月内达到100%(下图左)；另外，血小板的植入时间平均为53天(下图中)，三年的总存活率为75%(下图右)，高于只接受脐带血移植的对照组(Control)。

 资料来源： MacMillan et al,BBMT 2009 43：447-457

(3) 脐带间叶干细胞与脐带血造血干细胞的共同移植

从骨髓分离间叶干细胞具有侵入性和感染的机会，且细胞较为成熟，复制与分化能力有限，因此科学家转向利用脐带分离出较原始的间叶干细胞。细胞实验发现(见下表)，脐带间叶干细胞(UC-MSC)比起骨髓间叶干细胞(BM-MSC)能分泌较多的血球生长因子(如：GCSF,GM-CSF)，因此与脐带血造血干细胞共同培养，有更多的血球细胞群落生成；另外，在动物实验发现(见下图)，脐带间叶干细胞与脐带血共同移植，比起脐带血单独移植(单核球MNC或造血干细胞CD34⁺)，在骨髓(Marrow)与周边血(Peripheral Blood)都出现较高的血球细胞(CD45⁺)植入率。

  资料来源︰Friedman et al, BBMT 2007 13︰1477-1486

  

脐带与脐带血的共同储存

目前，脐带间叶干细胞与脐带血造血干细胞共同移植的临床试验正在进行当中，相信未来也能看到较佳的疗效。脐带与脐带血过去被视为医疗废弃物，现在都成为珍贵的医疗资源。脐带与脐带血都含有最原始的干细胞，复制与分化能力均佳，能各自生成身体不同组织的细胞，也能共同移植达到一主一辅的功效。取得脐带与脐带血干细胞的侵入性和污染率低，取得容易也方便保存，因此建议准父母能为孩子共同储存宝贵的脐带与脐带血。