脐带Wharton胶间充质干细胞(WJMSC)是近几年新发现的,来源于脐带组织的一种间充质干细胞,具有多种分化潜能,可能具有较成体干细胞更低的免疫原性,来源广泛,不给受体带来二次损伤,因此有望成为一种异体的组织工程种子细胞。 为探讨WJMSCs在异体移植后的命运与归宿,本研究对人WJMSC及其诱导得到的软骨细胞进行体外免疫特性的检测, 并与骨髓间充质干细胞相比较, 另外将人WJMSC及以其组成的工程软骨分别埋藏于异种(小鼠、家兔)体内,观察①是否诱发免疫排斥②在体内成活自我更新的情况③是否发生转型④在特定环境中的分化特点及⑤对家兔关节软骨缺损的修复情况,探索人脐带Wharton胶间质干细胞作为再生医学种子细胞的可行性。
mesenchymal stem cell;umbilical cord Wharton's jelly;immune moderation;stem cell fate;cartilage tissue engineering
软骨组织工程多采用自体软骨细胞或骨髓间充质干细胞(BMSC)为种子细胞,常会造成患者的二次损伤,且BMSC的增殖和分化能力随患者年龄增长而逐渐降低,但异体种子细胞会引起受体免疫排斥反应,无法达到修复目的。人脐带Wharton胶间充质干细胞(human umbilical cord Wharton’s jelly-derived mesenchymal stem cells, hWJMSCs)来源于新生组织,能够逃避母体免疫排斥,可能具有较成体干细胞更低的免疫原性,且来源广泛,不存在伦理学问题,是一种较有希望的软骨或其它组织工程种子细胞。本课题以 hWJMSCs 为研究对象,探索了该细胞体外的免疫原性和抑制免疫反应、诱导免疫耐受的潜能,以及经软骨诱导分化后的细胞免疫特性,观察了该细胞在体内不同环境下的免疫反应,在体内的存活情况,在不同环境中的分化特点以及表型维持,以及对兔关节软骨缺损的修复情况。研究发现,hWJMSCs(1)具有极低的免疫原性(低表达主要组织相容性抗原MHC-I/II、共刺激分子);(2)具有抑制免疫反应、诱导免疫耐受环境的潜能(表达免疫抑制因子HLA-G、IDO、PGE2,以及免疫相关分子IL-10、TGF-β、VEGF、FGF),并且IL-10和TGF-β表达高于骨髓间充质干细胞;(3)经过软骨方向诱导形成的hWJMSC-Cs仍保持上述低免疫原性和抑制免疫反应的潜能;(4)体内实验结果证实 hWJMSCs和hWJMSC-Cs在异种动物背部皮下环境中均能够较长时间存活,未诱发明显免疫反应,且植入细胞在皮下环境中呈现多种分化趋势;(5)兔关节软骨缺损修复实验中,各时间点中 hWJMSCs复合软骨ECM支架组和 hWJMSC-Cs复合软骨ECM支架组的修复效果均好于对照组,植入hWJMSCs和hWJMSC-Cs均未引起免疫反应,且能够长时间存活,在关节软骨及软骨细胞外基质支架环境中向软骨细胞分化。以上结果表明hWJMSCs能够修复关节软骨缺损,是一种较好的软骨组织工程种子细胞。此外,在多个时间点中 hWJMSCs组的修复效果优于hWJMSC-Cs组,推测有可能是因为hWJMSCs较分化后细胞具有更强的抗炎症、抗凋亡等作用,有待进一步研究。本课题发表论文4篇,其中SCI论文2篇,国内核心期刊论文3篇。