骨髓間充質(zhì)干細胞在膠質(zhì)瘤治療中的作用-綜述

骨髓間充質(zhì)干細胞在膠質(zhì)瘤治療中的作用引言：膠質(zhì)瘤是人類最常見的原發(fā)性顱內(nèi)腫瘤，約占成人顱內(nèi)原發(fā)腫瘤的30％-50％。盡管近些年影像學(xué)、手術(shù)學(xué)以及聯(lián)合放、化療的應(yīng)用使惡性膠質(zhì)瘤患者[1,2]，中位生存期不足一年，5近幾年，隨著認識的深入，人們對具備趨瘤生長并能夠攜帶外源基因的干細胞迸行嘗試。然而，在膠質(zhì)瘤方面，最初被寄予厚望的神經(jīng)干細胞(Nerualstem[3-6]marrow—derivedmesenchymalstemcells，BMSCs)，簡稱骨髓間充質(zhì)BMSCs被移植入腦組織的BMSCs在體內(nèi)微環(huán)境影響下可自發(fā)向神經(jīng)前體細胞(neuralrogenitorNSCs一樣，具有相同的腫瘤追蹤和良好的基因修飾功能?；谏鲜鰞?yōu)勢，將BMSCsMSCsNSCs作為膠質(zhì)瘤基因治療的載體。本文就BMSCs的生物學(xué)特性及其在膠質(zhì)瘤治療中的作用的研究做一綜述。一.BMSCs的生物學(xué)特性。2070Friedenstein等[7]BMSCsBMSC的方法。Friedenstein等[8]將分離得到的骨髓細胞4h2-4dBMSCs。BMSCs的分化能力BMSCs是一種未分化細胞其基本特性為具有自我更新自我復(fù)制能力和多向分化潛能。近年來隨著研究的不斷深入，發(fā)現(xiàn)BMSCs在體外不同的誘導(dǎo)條件下(如地塞米松、TGF-β、FGF、胰島素等)可以向成骨細胞、成軟骨細胞、脂肪細胞、成纖維細胞、內(nèi)皮細胞、肌細胞、神經(jīng)細胞及支持造血的基質(zhì)細胞等分化[9]。用雙丁酰環(huán)磷腺苷和異丁基甲基黃嘌呤處理或在神經(jīng)生長培養(yǎng)基中添加EGF和腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子，可誘導(dǎo) BMSCs表達神經(jīng)分化早期的標記。Sanchez-Ramos 等[10]用BMSCs 通過體外誘導(dǎo)成為神經(jīng)細胞，表達NSE,NeuN,NF-M和tau等神經(jīng)標志此外BMSCs在體內(nèi)也可分化為神經(jīng)細胞將人的BMSCs注入腦梗死9周后的大鼠大腦或全身應(yīng)用治療腦缺血性疾病，發(fā)現(xiàn)這些細胞分化為膠質(zhì)細（表達GFA，少突膠質(zhì)細胞（表達GalC）和神經(jīng)（表達NF120,NF200,NF70,NSE和β-Ⅲ,NeuN,MAP2）[11]Brazerlton[12]等也觀察到在體內(nèi)條件下，供體的BMSCs在小鼠腦內(nèi)可轉(zhuǎn)變?yōu)樯窠?jīng)元(表達NEUN、NE等神經(jīng)元標志蛋白)。BMSCs這種多方向的分化能力，可以為組織修復(fù)提供細胞來源。BMSCs的趨瘤性及遷移能力[13]的腫瘤趨向性最早在黑色素瘤中被發(fā)現(xiàn)，StudenyM等[14]BMSCsBMSCsNakamizo等人[15]BMSCs，同時建立裸鼠腦內(nèi)人膠質(zhì)瘤異種移植模型，發(fā)現(xiàn)BMSCs靜脈輸入后可以選擇性的分布到腫瘤組織中，而移植到大腦半球的BMSCsBMSCs可以向多種造血以外組織遷移定位并分化為相應(yīng)的組織細胞,Ferraru[16]將被標記BMSCs經(jīng)靜脈植入受體動物體內(nèi)，結(jié)果在受損的肌組織中發(fā)現(xiàn)了標記有植入BMSCsBMSCs遷移至受損的肌細胞并在微環(huán)境作用下分化為肌細胞；Kopen等[17]BMSCs注入新生小鼠側(cè)腦室中，發(fā)現(xiàn)BMSCs向全腦廣泛遷移，并在紋狀體和海馬分子層分化為表達GFAP的成熟星形膠質(zhì)細胞，在腦干網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)分化為神經(jīng)微絲陽性的神經(jīng)元。BMSCs的這一特性可以追蹤浸潤擴散的腫瘤細胞，彌補以往基因治療不能深入腫瘤內(nèi)部和殺死擴散的腫瘤細胞的缺點。BMSCs具有低免疫原性以及穩(wěn)定表達外源基因的能力。在移植治療中，一般情況下，移植物會引起宿主的免疫排斥反應(yīng)，但對于BMSCsBMSCsLazarus[18J將體外培養(yǎng)BMSCs5×107[19]BMSCsTBMSCsBMSCs導(dǎo)入外源性基因，可在體內(nèi)高效、長期的表達。據(jù)報道[20]，BMSCs17DaoNaha等研究得到相似的結(jié)論[21]IXSCIDIXBMSCsBMSCsStudenyt[22]采用腺病毒載體將干擾素β(Interferonbeta，IFNβ)轉(zhuǎn)染成人BMSCs(IFNβ-BMSCsIFNβ-BMSCsMDA231A375SM黑色素瘤細MDA231A375SM細胞肺轉(zhuǎn)移IFNβBMSCs可以明顯延長動物生存期，組織學(xué)發(fā)現(xiàn)腫瘤組IFNβBMSCsBMSCs可以做為基因治療中的理想載體。二.BMSCs在膠質(zhì)瘤治療中的研究。BMSCs修復(fù)損傷的組織的功能。BMSCssBMSCs良好的趨瘤性，Nakamura等[23]Fischer344進行體內(nèi)趨瘤生長實驗研究。他們采用立體定向技術(shù)將標記有增強綠色熒光蛋白(EGFPBMSCs9LBMSCs最終絕大部分BMSCs的出現(xiàn)。通過共聚焦激光顯微鏡顯示這EGFP-BMSCs很好地保留了其紡錘樣細胞形態(tài)，這也在一定程度上說EGFP-BMSCs良好的組織相容性。此外，Hirofumi等[24]在實驗中除發(fā)現(xiàn)被BMSCsBMSCs作為載體攜帶目的基因或藥物的研究研究BMSCs腫瘤趨向性的目的是利用BMSCs良好的載體特性來攜帶外源目的基因或藥物到達膠質(zhì)瘤床及其浸潤部位，以達到糾正腫瘤細胞基因異常逆轉(zhuǎn)細胞惡性表型和/或殺死腫瘤細胞的目的。當前實驗多以此出發(fā)，積極探索各種有效治療靶基因與BMSCs的整合及其在體內(nèi)的分布表達，以達到有效治療膠質(zhì)瘤的目的。高劑量的干擾素β(IFN-β)在體外顯示了良好的抑瘤作用，但體內(nèi)因其高劑量產(chǎn)生的毒性常使其應(yīng)用受到限制為檢驗轉(zhuǎn)導(dǎo)IFN-β基因的hBMSCs在體內(nèi)是否可以高水平表達IFN-β并降低藥物毒性，安全有效地發(fā)揮治療膠質(zhì)瘤作用，Nakamizo等[25]用Ad-IFN-β轉(zhuǎn)導(dǎo)hBMSCs進行體內(nèi)外研究。他們首先從hBMSCs-IFN-β和U87膠質(zhì)母細胞瘤細胞共培養(yǎng)實驗中得到證實，即使hBMSCs-IFN-β 在極低濃度(0.1％)下仍可有效抑制膠質(zhì)瘤細胞生長。通過transwell實驗證實這種抑瘤作用與hBMSCs-IFN-β的劑量具有顯著正相關(guān)性隨后他們將不同劑量的hBMSCs-IFN-β注入U87膠質(zhì)母細胞瘤裸鼠模型瘤床(兩種劑量即2.5×104和2.5×105細胞)、遠離腫瘤的皮下組(2.5×105細胞)和頸動脈(106細胞)內(nèi)，以PBS、hBNSCs--gal作對照，結(jié)果發(fā)現(xiàn)瘤床內(nèi) 2.5×105hBMSCs-IFN-β劑量注射組和頸動脈內(nèi)注射組實驗動物生存期較對照組有明顯延長，而2.5×104劑量注射組和經(jīng)皮下遠離腫瘤注射組均沒有起到有效的抑制腫瘤生長作用這些結(jié)果顯示了在膠質(zhì)瘤基因或藥物治療中一定的目的基因或藥物濃度和適當?shù)淖⑸渫緩绞怯绕渲匾摹akamura等[23]將Ds-Red2標記的9L鼠膠質(zhì)瘤細胞分別與BMSCs和正常鼠腎細(NRK)細胞共培養(yǎng)三天后通過流式細胞術(shù)檢測細胞總數(shù)和Ds-Red2陽性細胞數(shù)，發(fā)現(xiàn)與BMSCs共培養(yǎng)的9L膠質(zhì)瘤細胞比NRK組表現(xiàn)出更為明顯的抑制作用。為檢測這種抑瘤作用是否與BMSCs上清液中的溶解因子密切相關(guān)，他們利用 transwell雙室培養(yǎng)體系對BMSCs上清液進行實驗，結(jié)果與事先推測一致通過自分泌的溶解因子對腫瘤起到了直接的生長抑制作用隨后他們用腺病毒將先前證實具有抗瘤作用的interleukin-2(IL-2)轉(zhuǎn)導(dǎo)BMSCs進行體內(nèi)實驗。結(jié)果發(fā)現(xiàn)膠質(zhì)瘤內(nèi)注射BMSCs-I2組的9L膠質(zhì)瘤鼠生存期(263±22d)較BMSCs組(2204±08d)BMSCs-EGFP組(21．3±1．5d)和9L組(17．1±1．1d)均有明顯延長。在檢測瘤周炎癥組織時他們發(fā)現(xiàn)BMSCs-IL-2治療組的瘤周有大量CD4CD8陽性淋巴細胞聚集，而未用IL-2基因修飾的BMSCs組則很少出現(xiàn)。以上這些初步研究結(jié)果向我們顯示了BMSCs的良好的載體特性和抑瘤生長特性BMSCs作為一種新的基因治療載體具有相對較高的攜帶和表達外源基因的能力而進入到腫瘤床的目的基因可以通過直接或間接的作用發(fā)揮其良好的治療效果3、BMSCs修復(fù)膠質(zhì)瘤瘤床與手術(shù)損傷、改善神經(jīng)功能的研究Aboody等[26]認為腦膠質(zhì)瘤治療難度之一在于它獨特的損傷部位，大多數(shù)膠和其它神經(jīng)前體細胞一樣，具備組織損傷反應(yīng)性和修復(fù)損傷腦組織、重建缺失神經(jīng)結(jié)構(gòu)的巨大潛能。研究者發(fā)現(xiàn)經(jīng)BMSCs移植后的近腦腫瘤部位除可I、IL-8、IL-11、干細胞因子、神經(jīng)營養(yǎng)因子、集落刺激因子-l(CSF-1)BMPBMSCs進行損傷組織修復(fù)過程中將發(fā)揮重要調(diào)節(jié)作用，但具BMSCs4.BMSCs的膠質(zhì)瘤趨向性機制BMSCsBMSCs的膠質(zhì)瘤趨向性機制尚不清楚。BMSCs的遷移過程可能有多種因素參與，腫瘤細胞、腫瘤間質(zhì)細胞或腫瘤內(nèi)皮細胞分泌的可溶性因子可能介導(dǎo)BMSCs的膠質(zhì)BMSCs[27-29]家族，如CXCR4／CXCLl2(SDF-1C-kit／SCFVEGFVEGFR／VEGFBMSCs對病灶的反應(yīng)中具有重要意義[30-32]BMSCs向病灶定向遷移性或親病灶性的分子基礎(chǔ)尚不清楚，不同的病變可能涉及不同的因BMSCsBMSCsCXCR4U87可以促進膠質(zhì)瘤的侵襲性[34]。另外，相同的因子對不同的BMSCs的作用并不一被報道誘導(dǎo)人類神經(jīng)干細胞向腦膠質(zhì)瘤定向趨化[35]，但在人類BMSCs的膠質(zhì)瘤遷移中不起作用[36]BMSCs靶向三．存在問題和應(yīng)用前景BMSCs在腦膠質(zhì)瘤基因治療的實驗性應(yīng)用研究已取得了一定進展，但該領(lǐng)域的研究尚處于探索階段，以下問題有待解決：①分離、純化：的增殖、分化的控制均需要合適的條件，如何既控制增殖，又避免形成腫瘤，而且還能在適當?shù)臅r候啟動沿所需路徑的分化，還有待進一步研究。③BMSCs基因治療所面臨的靶向性、轉(zhuǎn)染效率持續(xù)表達、可控性需進一步研究改良。④臨床實踐中轉(zhuǎn)基因細胞的數(shù)量不足是基因治療效果不理想的主要因素之一，如何提高轉(zhuǎn)染效率、富集轉(zhuǎn)基因細胞仍待進一步研究。⑤目前雖尚無關(guān)于BMSCs移植后顱內(nèi)成瘤性方面的報道，但由于其具有免疫抑制作用，長時間體外擴增還有發(fā)生惡性轉(zhuǎn)化可能，所以需要進一步的實驗驗證BMSCs臨床應(yīng)用的易于外源基因轉(zhuǎn)染和表達等諸多優(yōu)點是腦膠質(zhì)瘤靶向性基因治療中具有潛在實用價值的細胞載體，將在腦膠質(zhì)瘤的治療中展現(xiàn)美好的應(yīng)用前景。參考文獻：HakimR,LoefflerJS,AnthonyDC,etal.Gangliogliomasinadults[J].Cancer,199779(1):127-31ForsythPA,RoaWH.PrimaryCentralNervosSystemTumorsinAdults.[J]CurrOptionsNeurol.1999Nov;1(5):377-394.AboodyKS,Brown,Rainoval．Neuralstemcellsdisplayextensivetropismpathologyinadultbrain：evidencefromintracranialgliomas[J].ProcNatlAcadSciUSA.2000Nov7;97(23):12393-5.Benedettietal.Gene 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