(一)项目的意义、必要性和依据近年来大量的研究证实间充质干细胞

（一）项目的意义、必要性和依据近年来大量的研究证实间充质干细胞（MSCs）是骨髓微环境细胞的起源细胞，是来源于发育早期中胚层和外胚层的一类多能干细胞。

MSCs因其具有以下特点而日益受到人们的关注：(1)多向分化潜能：在体内/外特定的诱导条件下，可分化为脂肪、骨、软骨、肌肉、肌腱、韧带、神经、肝、心肌、内皮等多种组织细胞；(2)造血支持和促植入：作为造血微环境主要细胞成分——基质细胞系的干细胞，MSCs通过细胞对细胞的直接作用、分泌细胞外基质及多种细胞因子，实现对造血的精细调控，支持造血干细胞的生长，与造血干细胞共同移植可促进造血干细胞的植入；(3)免疫调控：MSCs表达MHC-I类分子，不表达CD80，CD86，HLA-DR等协同刺激分子，体外可抑制混合淋巴细胞反应，体内诱导免疫耐受，对于预防和治疗异基因造血细胞移植后引起的移植物抗宿主病，诱导器官移植免疫耐受有较好的应用前景。

(4)自我复制：MSCs作为干细胞可以自我复制，体外扩增、增殖能力强，可以作为基因操作的干细胞平台，在基因治疗中有着十分诱人的前景。

在造血干细胞移植治疗恶性血液病的应用研究促进造血干细胞移植的造血重建：近年来有关MSCs体内、外支持造血，抑制免疫功能的报道有很多，提示MSCs可以作为造血干细胞移植的共移植手段以及应用于临床相关疾病的治疗，可提高造血干细胞移植患者的存活率和移植后生存质量，从而大大提高移植治疗的有效性和适应症，具有良好的应用前景。

MSCs经静脉回输后广泛分布于骨髓、肝脏、脾、胃肠道、肾脏、肺脏及肌肉等器官组织，对受体BM-MSCs来源的检测结果发现，供体来源的MSCs能够定植于受体骨髓。

Maitra等体外扩增人MSCs，与造血干细胞（HSC）共移植给NOD/SCID小鼠，对照研究结果显示，当HSC数量有限时，只有同时给予MSCs输注才能获得更为有效的造血植入。

黄绍良等进行了自体和异基因MSCs联合脐血移植的I期临床试验，结果显示异基因MSCs联合UD-UCBT具有明显促进造血恢复的作用。

Lazarus等对MSCs 自体输注进行了I期临床试验，从23例造血系统肿瘤包括急性髓细胞白血病(AML)、急性淋巴细胞白血病（ALL）、多发性骨髓瘤(MM)、淋巴瘤缓解期患者中分别抽取骨髓10ml-15ml，体外培养扩增MSCs，15例患者经2-3次传代后给与3个剂量组进行回输，各剂量组均未发生输注相关毒性反应。

Koc等对28例晚期乳腺癌患者施行高剂量清髓性化疗，然后输注外周血动员的自体干细胞和经体外扩增的自体MSCs；全部患者也均未发生输注相关反应，并且造血功能迅速恢复。

Lee 等联合应用HLA半相合的亲缘外周血动员干细胞及其体外扩增的MSCs移植对1例高危AML女性患者进行治疗后,该患者造血功能迅速恢复,急、慢性GVHD均未发生，随访至移植后31个月时仍保持完全缓解。

联合HSCs和间充质干细胞进行移植的确可以促进移植后造血功能的恢复，其移植成功率明显高于单纯的HSCT。

间充质干细胞促进HSCs归巢、定植、增殖并不依赖于对骨髓造血微环境的修复，而与其产生的多种细胞因子如SDF一1、TGF一81、MIP一1a及MCP一1等有关。

间充质干细胞不仅可以促进造血功能恢复、降低移植后并发症的发生率和死亡率，而且没有明显的毒副作用，提示间充质干细胞移植是一个安全、可行的方法。

对移植物抗宿主病（GVHD）的防治作用：同种异基因HSCs移植是可能治愈多种恶性血液病的唯一方法，但是GVHD的发生却大大降低了移植的成功率，GVHD是引起异基因HSCT后患者死亡的重要原因之一。

研究表明间充质干细胞具有抑制T细胞激活、增殖的功能，可以用以GVHD的防治。

研究发现，发生GVHD时患者促炎因子分泌增加，树突状细胞、巨噬细胞、NK细胞和细胞毒性T细胞被激活引起组织损伤。

体外实验表明 MSCs可以和各种免疫细胞相互作用，以改变其免疫功能。

MSCs不仅具有免疫逃避能力，而且具有抑制排斥反应的功能。

MSCs可以抑制幼稚性和记忆性T淋巴细胞，阻抑T淋巴细胞与抗原提呈细胞(APCs)接触，通过APCs 间接的抑制T淋巴细胞。

尽管MSCs发挥免疫调节功能的机制尚不清楚，但其对GVHD 的防治潜能是可以确定的。

MSCs具有良好的免疫耐受性，可以逃避受者的免疫识别，对T淋巴细胞的抑制作用和其供者来源没有明显的关系。

最近Ringden等人应用异基因间充质干细胞治疗类固醇耐药的GVHD患者疗效显著。

8例病人中有6例急性GVHD完全明显，并且没有MSCs治疗的急性副反应出现。

他们得出结论认为对于异基因MSCs治疗GVHD来说，无论是HLA配型相合，半相合还是完全HLA不匹配供者来源的MSCs都适用，并且能够很好的修复GVHD所致的肠道上皮损伤。

因此可以选用MHC不相匹配的间充质干细胞进行移植以提高移植效率，抑制GVHD 。

总之，联合间充质干细胞和HSCs进行移植可以提高移植效率，降低GVHD 的发生率，而且是一种安全、无直接和后期毒性的治疗方法。

在神经系统疾病的应用研究干细胞具有向神经细胞分化的潜能是神经科学研究的重要进展，给许多以前认为是不治之症的神经损伤性疾病(如脊髓损伤、脑损伤、外周神经损伤等)的治疗带来了新希望。

在脊髓损伤中的研究：脊髓损伤后形成瘢痕组织阻碍神经元的再生下行、神经纤维的变性坏死以及中枢神经系统内抑制神经元再生的微环境等因素，阻碍了脊髓损伤的恢复。

骨髓MSCs的发现、分离与成功诱导分化为神经细胞，为脊髓损伤的移植治疗提供了“种子细胞”，其移植可能成为一种保护和促进损伤的脊髓功能恢复的崭新治疗手段。

Ankeny等将MSCs种植脊髓损伤的大鼠模型中，结果发现，移植组大鼠后腿空中蹬腿动作以及步态循环控制能力恢复，MSCs移植物充满病变腔隙，并伴随有宿主组织和白质(髓鞘)的保留，证明具有神经保护作用；与对照组相比，移植组能更有效地促进轴索生长；另外，MSCs中的大部分神经纤维生长方向与脊髓的长轴索平行，提示其可直接纵向生长。

Hofstetter等对动物损伤的脊髓模型进行MSCss脊髓内移植，1周后动物步态明显改善，移植5周后发现移植区和瘢痕组织区之问可见到新生神经纤维束穿过。

以上事实说明，植入MSCs 对脊髓损伤引起的运动功能障碍有显著的疗效。

在脑缺血性疾病方面的研究：目前，许多研究发现将人骨髓MSCs移植给脑缺血动物模型，能有效减少梗死体积、降低神经缺陷评分，并能明显改善神经功能的恢复。

给永久性大脑中动脉栓塞大鼠静脉输注人骨髓MSCs，发现MSCs能进入损伤脑区，其数量随时间增加。

在大鼠皮质脑缺血后1周把纯化的人骨髓MSCs移植到损伤周围皮质区能明显改善大鼠的感觉运动功能，组织学分析移植的MSCs表达星形胶质细胞标志物(GFAP)、少突胶质细胞标志物(GalC)和神经元标志物，说明移植的MSCs能向神经元前体细胞或神经元样细胞分化。

鼠缺血脑组织的提取物培养能促进人MSCs产生神经营养因子和血管源性生长因子，提示脑缺血后的微环境变化可能与MSCs的治疗作用有关。

此外，Chert等还通过静脉给大脑中动脉栓塞24h后的大鼠注射人MSCs，分析缺血边缘带的血管发生和宿主脑内的VEGF及其受体水平，发现MSCs能促进大鼠脑内血管发生，可能与人MSCs增加了内源性VEGF 及其受体水平有关。

Crigler等研究发现人MSCs移植后，其不同的细胞亚型表达不同的神经细胞调控分子，对宿主神经细胞的存活和神经再生起到了一定的作用。

在心血管性疾病方面的应用研究据统计，我国每年死于血管性疾病的人数高达300多万，已占我国每年总死亡人数的34%-40%。

由于溶栓治疗、介入治疗和外科治疗等方法治疗等方法的开展，死亡率有所下降。

但目前的治疗方法并不能逆转已有的心肌病变，尤其是大面积心肌梗死后心肌细胞的大量丧失。

因此移植外源性细胞有望成为恢复心肌功能的新的策略。

MSCs具有向心肌细胞分化的潜能，研究表明自体MSCs动员或冠脉种植对急性心肌梗死，慢性缺血及心脏移植排斥反应等都有明显改善作用。

将MSCs直接移植到小鼠心脏，移植的细胞可表达肌球蛋白重链，并向心肌细胞分化。

Shake等采用犬LAD结扎60min的心肌梗死模型，分离自体MSCs，心肌梗死后2周将MSCs注射到心肌梗死区，发现在所有治疗组动物心肌中均有MSCs存活，在MSCs 移植后2周开始表达肌肉特异性蛋白，4周后心脏收缩功能明显改善，提示MSCs 有心肌再生作用。

将MSCs直接注射到梗死区或经静脉注射后，在损伤区均能见到MSCs定位，分化为心肌细胞，且心功能得到明显改善并能预防有害的重构。

细胞移植是一种新型的治疗心脏疾病如心肌梗死和心衰的方法，它的良好疗效来源于移植细胞的活性分布、被动性提高心脏的机械功能、诱导血管新生、还有对心脏生物学方面的其他作用。

但移植细胞的疗效以及最佳移植部位及移植时机有待深入研究在骨组织工程中的应用由疾病、创伤所致的骨、软骨损伤为临床上常见且难以解决的问题，目前常规的治疗方法有自体或者异体、异种骨移植，但它们都存在一定的问题和限制，难以完全满足临床需要。

目前，以组织工程方法进行软骨再生的报道很多，诸如在皮下注射软骨细胞形成小的软骨结节；利用软骨膜片将培养分离的软骨细胞固定在软骨缺损部位使软骨再生。

因此，修复大面积软骨缺损的生物载体应是形状可控制的三维支架结构的体内植入物，软骨细胞在这种结构中能增殖分化，并且形成具有正常软骨成分(主要指糖胺聚糖和II型胶原)以及具有相应的生物机械特性的再生软骨。

骨髓MSCs具有强大的自我扩增、自我繁殖及多向分化的能力，它的易扩增性能在很短的时间内得到足够的种子细胞，而且随着细胞的扩增，细胞的性状和分化特性并不会改变和丧失。

在特定的成软骨诱导培养条件下，MSCs 在体内外均可分化为软骨细胞或构建出软骨组织；Shapiro等用放射自显影方法证实当关节软骨损伤穿透软骨下骨时，损伤周围的软骨细胞并不参与组织修复，修复组织主要来源于骨髓MSCs细胞。

由于骨髓MSCs细胞获得方便，MSCs的分离和纯化技术已趋成熟，目前被认为是软骨组织工程最有发展潜力的种子细胞。

展望对MSCs进行基因修饰以治疗缺陷性疾病是目前的研究热点。

MSCs具有体外扩增培养及自我更新的能力，转入外源基因后不影响其特性，因此可成为基因治疗理想的靶细胞。

因此，可以将MSCs细胞治疗和基因治疗结合起来，通过改造的MSCs 对基因缺陷、基因突变所致的疾病进行治疗。

虽然利用MSCs进行基因治疗的前景乐观，但是在临床应用中仍有许多安全性问题需要解决，如MSCs可能定植于肿瘤组织，为肿瘤细胞的生长提供合适的微环境；外源基因转染MSCs的效率低下；基因变异可能导致肿瘤的发生；病毒性载体的生物安全性及基因修饰MSCs在患者体内功能的检测等。