骨髓间充质干细胞在胶质瘤治疗中的作用-综述

骨髓间充质干细胞在胶质瘤治疗中的作用引言：胶质瘤是人类最常见的原发性颅内肿瘤，约占成人颅内原发肿瘤的30％-50％。尽管近些年影像学、手术学以及联合放、化疗的应用使恶性胶质瘤患者[1,2]，中位生存期不足一年，5近几年，随着认识的深入，人们对具备趋瘤生长并能够携带外源基因的干细胞迸行尝试。然而，在胶质瘤方面，最初被寄予厚望的神经干细胞(Nerualstem[3-6]marrow—derivedmesenchymalstemcells，BMSCs)，简称骨髓间充质BMSCs被移植入脑组织的BMSCs在体内微环境影响下可自发向神经前体细胞(neuralrogenitorNSCs一样，具有相同的肿瘤追踪和良好的基因修饰功能。基于上述优势，将BMSCsMSCsNSCs作为胶质瘤基因治疗的载体。本文就BMSCs的生物学特性及其在胶质瘤治疗中的作用的研究做一综述。一.BMSCs的生物学特性。2070Friedenstein等[7]BMSCsBMSC的方法。Friedenstein等[8]将分离得到的骨髓细胞4h2-4dBMSCs。BMSCs的分化能力BMSCs是一种未分化细胞其基本特性为具有自我更新自我复制能力和多向分化潜能。近年来随着研究的不断深入，发现BMSCs在体外不同的诱导条件下(如地塞米松、TGF-β、FGF、胰岛素等)可以向成骨细胞、成软骨细胞、脂肪细胞、成纤维细胞、内皮细胞、肌细胞、神经细胞及支持造血的基质细胞等分化[9]。用双丁酰环磷腺苷和异丁基甲基黄嘌呤处理或在神经生长培养基中添加EGF和脑源性神经营养因子，可诱导 BMSCs表达神经分化早期的标记。Sanchez-Ramos 等[10]用BMSCs 通过体外诱导成为神经细胞，表达NSE,NeuN,NF-M和tau等神经标志此外BMSCs在体内也可分化为神经细胞将人的BMSCs注入脑梗死9周后的大鼠大脑或全身应用治疗脑缺血性疾病，发现这些细胞分化为胶质细（表达GFA，少突胶质细胞（表达GalC）和神经（表达NF120,NF200,NF70,NSE和β-Ⅲ,NeuN,MAP2）[11]Brazerlton[12]等也观察到在体内条件下，供体的BMSCs在小鼠脑内可转变为神经元(表达NEUN、NE等神经元标志蛋白)。BMSCs这种多方向的分化能力，可以为组织修复提供细胞来源。BMSCs的趋瘤性及迁移能力[13]的肿瘤趋向性最早在黑色素瘤中被发现，StudenyM等[14]BMSCsBMSCsNakamizo等人[15]BMSCs，同时建立裸鼠脑内人胶质瘤异种移植模型，发现BMSCs静脉输入后可以选择性的分布到肿瘤组织中，而移植到大脑半球的BMSCsBMSCs可以向多种造血以外组织迁移定位并分化为相应的组织细胞,Ferraru[16]将被标记BMSCs经静脉植入受体动物体内，结果在受损的肌组织中发现了标记有植入BMSCsBMSCs迁移至受损的肌细胞并在微环境作用下分化为肌细胞；Kopen等[17]BMSCs注入新生小鼠侧脑室中，发现BMSCs向全脑广泛迁移，并在纹状体和海马分子层分化为表达GFAP的成熟星形胶质细胞，在脑干网状结构分化为神经微丝阳性的神经元。BMSCs的这一特性可以追踪浸润扩散的肿瘤细胞，弥补以往基因治疗不能深入肿瘤内部和杀死扩散的肿瘤细胞的缺点。BMSCs具有低免疫原性以及稳定表达外源基因的能力。在移植治疗中，一般情况下，移植物会引起宿主的免疫排斥反应，但对于BMSCsBMSCsLazarus[18J将体外培养BMSCs5×107[19]BMSCsTBMSCsBMSCs导入外源性基因，可在体内高效、长期的表达。据报道[20]，BMSCs17DaoNaha等研究得到相似的结论[21]IXSCIDIXBMSCsBMSCsStudenyt[22]采用腺病毒载体将干扰素β(Interferonbeta，IFNβ)转染成人BMSCs(IFNβ-BMSCsIFNβ-BMSCsMDA231A375SM黑色素瘤细MDA231A375SM细胞肺转移IFNβBMSCs可以明显延长动物生存期，组织学发现肿瘤组IFNβBMSCsBMSCs可以做为基因治疗中的理想载体。二.BMSCs在胶质瘤治疗中的研究。BMSCs修复损伤的组织的功能。BMSCssBMSCs良好的趋瘤性，Nakamura等[23]Fischer344进行体内趋瘤生长实验研究。他们采用立体定向技术将标记有增强绿色荧光蛋白(EGFPBMSCs9LBMSCs最终绝大部分BMSCs的出现。通过共聚焦激光显微镜显示这EGFP-BMSCs很好地保留了其纺锤样细胞形态，这也在一定程度上说EGFP-BMSCs良好的组织相容性。此外，Hirofumi等[24]在实验中除发现被BMSCsBMSCs作为载体携带目的基因或药物的研究研究BMSCs肿瘤趋向性的目的是利用BMSCs良好的载体特性来携带外源目的基因或药物到达胶质瘤床及其浸润部位，以达到纠正肿瘤细胞基因异常逆转细胞恶性表型和/或杀死肿瘤细胞的目的。当前实验多以此出发，积极探索各种有效治疗靶基因与BMSCs的整合及其在体内的分布表达，以达到有效治疗胶质瘤的目的。高剂量的干扰素β(IFN-β)在体外显示了良好的抑瘤作用，但体内因其高剂量产生的毒性常使其应用受到限制为检验转导IFN-β基因的hBMSCs在体内是否可以高水平表达IFN-β并降低药物毒性，安全有效地发挥治疗胶质瘤作用，Nakamizo等[25]用Ad-IFN-β转导hBMSCs进行体内外研究。他们首先从hBMSCs-IFN-β和U87胶质母细胞瘤细胞共培养实验中得到证实，即使hBMSCs-IFN-β 在极低浓度(0.1％)下仍可有效抑制胶质瘤细胞生长。通过transwell实验证实这种抑瘤作用与hBMSCs-IFN-β的剂量具有显著正相关性随后他们将不同剂量的hBMSCs-IFN-β注入U87胶质母细胞瘤裸鼠模型瘤床(两种剂量即2.5×104和2.5×105细胞)、远离肿瘤的皮下组(2.5×105细胞)和颈动脉(106细胞)内，以PBS、hBNSCs--gal作对照，结果发现瘤床内 2.5×105hBMSCs-IFN-β剂量注射组和颈动脉内注射组实验动物生存期较对照组有明显延长，而2.5×104剂量注射组和经皮下远离肿瘤注射组均没有起到有效的抑制肿瘤生长作用这些结果显示了在胶质瘤基因或药物治疗中一定的目的基因或药物浓度和适当的注射途径是尤其重要的。Nakamura等[23]将Ds-Red2标记的9L鼠胶质瘤细胞分别与BMSCs和正常鼠肾细(NRK)细胞共培养三天后通过流式细胞术检测细胞总数和Ds-Red2阳性细胞数，发现与BMSCs共培养的9L胶质瘤细胞比NRK组表现出更为明显的抑制作用。为检测这种抑瘤作用是否与BMSCs上清液中的溶解因子密切相关，他们利用 transwell双室培养体系对BMSCs上清液进行实验，结果与事先推测一致通过自分泌的溶解因子对肿瘤起到了直接的生长抑制作用随后他们用腺病毒将先前证实具有抗瘤作用的interleukin-2(IL-2)转导BMSCs进行体内实验。结果发现胶质瘤内注射BMSCs-I2组的9L胶质瘤鼠生存期(263±22d)较BMSCs组(2204±08d)BMSCs-EGFP组(21．3±1．5d)和9L组(17．1±1．1d)均有明显延长。在检测瘤周炎症组织时他们发现BMSCs-IL-2治疗组的瘤周有大量CD4CD8阳性淋巴细胞聚集，而未用IL-2基因修饰的BMSCs组则很少出现。以上这些初步研究结果向我们显示了BMSCs的良好的载体特性和抑瘤生长特性BMSCs作为一种新的基因治疗载体具有相对较高的携带和表达外源基因的能力而进入到肿瘤床的目的基因可以通过直接或间接的作用发挥其良好的治疗效果3、BMSCs修复胶质瘤瘤床与手术损伤、改善神经功能的研究Aboody等[26]认为脑胶质瘤治疗难度之一在于它独特的损伤部位，大多数胶和其它神经前体细胞一样，具备组织损伤反应性和修复损伤脑组织、重建缺失神经结构的巨大潜能。研究者发现经BMSCs移植后的近脑肿瘤部位除可I、IL-8、IL-11、干细胞因子、神经营养因子、集落刺激因子-l(CSF-1)BMPBMSCs进行损伤组织修复过程中将发挥重要调节作用，但具BMSCs4.BMSCs的胶质瘤趋向性机制BMSCsBMSCs的胶质瘤趋向性机制尚不清楚。BMSCs的迁移过程可能有多种因素参与，肿瘤细胞、肿瘤间质细胞或肿瘤内皮细胞分泌的可溶性因子可能介导BMSCs的胶质BMSCs[27-29]家族，如CXCR4／CXCLl2(SDF-1C-kit／SCFVEGFVEGFR／VEGFBMSCs对病灶的反应中具有重要意义[30-32]BMSCs向病灶定向迁移性或亲病灶性的分子基础尚不清楚，不同的病变可能涉及不同的因BMSCsBMSCsCXCR4U87可以促进胶质瘤的侵袭性[34]。另外，相同的因子对不同的BMSCs的作用并不一被报道诱导人类神经干细胞向脑胶质瘤定向趋化[35]，但在人类BMSCs的胶质瘤迁移中不起作用[36]BMSCs靶向三．存在问题和应用前景BMSCs在脑胶质瘤基因治疗的实验性应用研究已取得了一定进展，但该领域的研究尚处于探索阶段，以下问题有待解决：①分离、纯化：的增殖、分化的控制均需要合适的条件，如何既控制增殖，又避免形成肿瘤，而且还能在适当的时候启动沿所需路径的分化，还有待进一步研究。③BMSCs基因治疗所面临的靶向性、转染效率持续表达、可控性需进一步研究改良。④临床实践中转基因细胞的数量不足是基因治疗效果不理想的主要因素之一，如何提高转染效率、富集转基因细胞仍待进一步研究。⑤目前虽尚无关于BMSCs移植后颅内成瘤性方面的报道，但由于其具有免疫抑制作用，长时间体外扩增还有发生恶性转化可能，所以需要进一步的实验验证BMSCs临床应用的易于外源基因转染和表达等诸多优点是脑胶质瘤靶向性基因治疗中具有潜在实用价值的细胞载体，将在脑胶质瘤的治疗中展现美好的应用前景。参考文献：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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