间充质干细胞
间充质干细胞（MSC）在临床上的应用越来越受到重视。然而，目前临床试验的绝大多数结果都不能满足医疗需求。与胚胎干细胞以及诱导多能干细胞和造血干细胞不同，MSC具有自己独特的功能特征。因此，与治疗相关的MSC生物学特性的一些问题需要在未来的临床应用中进行深入探讨。
在这一视角下，我们重点研究了MSC的基本和重要的生物学特性，然后分析了MSC的临床应用。我们试图为MSC治疗策略的优化提供合理的解释，以改进治疗。
1 MSC的功能性
基于三个功能特性：体外具有多项分化潜能、免疫调节作用（低免疫原性）、促进组织器官的修复，MSC备受临床医生和科学家的关注。
结合MSC的功能特性，深入分析MSC疗法的机理和可能影响因素，试图为MSC治疗策略的优化提供合理的解释，以改进治疗。
2 MSC的异质性
MSC存在于多种组织中，包括骨髓（BM）、脂肪（AD）、脐带血（UBC）、脐带（UC）、羊膜（AM）和牙髓（DP）。基本上，来自不同组织来源的MSCs共享相同的细胞表面标记[4]和三项分化能力[5]。虽然它们具有相同的基本功能特征，但它们之间的功能强度仍存在差异，如细胞大小、增殖潜能、分泌的细胞因子和免疫抑制能力。
除了组织的多样性，利用健康人骨髓MSC开展细胞治疗之时，还需考虑到供体的变异性导致MSC在增殖动力学方面的差异。来自多个捐赠者的人骨髓MSC在集落形成、细胞大小、增殖能力和免疫抑制能力方面有很大差异。因为骨髓细胞的CFU-F随着年龄的增长而减少，导致无法补充祖细胞，因此CFU-F实验亦用于评估MSC质量。
衰老的MSC有一些变化：质量下降、分化再生能力降低、迁移能力降低。
3 MSC的衰老
MSC的体外培养扩增不可避免地经历复制性衰老，伴随着基因组不稳定性，这是MSC细胞治疗行业一个严重的障碍。
MSC在长期培养过程中出现衰老，随后改变其代谢特征，这种代谢特征的改变与线粒体融合和裂变事件相关。复制次数的增多，常常伴随着衰老过程中的遗传损伤的积累增多，减弱了干细胞的可用性和功能。需要注意的是，因为接种起始MSC细胞浓度不一样，即使经过相同的扩增代数，细胞的复制周期是不一致的。复制性衰老与复制周期相关，而和代数的关系没那么大。细胞核型分析显示，骨髓MSC在第18代时发生染色体异常和端粒酶缩短，而脐带MSC在30代之前保持染色体稳定。然而，也有研究显示人类MSC似乎是遗传稳定的，在长期培养后没有显示染色体异常，并且不具有致瘤性。有趣的是，由天然修复蛋白质组成的血小板裂解物能支持人骨髓MSC的长期培养扩增，具有稳定染色体的作用。
4 MSC的免疫调控能力
一些综述已经阐述了MSC和免疫细胞之间相互作用的可能机制[83-87]。MSC具有强大的免疫抑制潜力，这与剂量呈正相关，然而，工业化的大规模培养的MSC在3期试验中却未能有效治疗激素难治性急性GVHD。一篇综述分析了可能原因：供体差异，表观遗传重编程，免疫原性和冷冻保存
长期培养是否损害了MSC的免疫调节功能？目前的研究结果并不一致。基于体外实验，MSC的免疫抑制作用从第2代到第7代没有明显区别。也有研究发现人脐带MSC从第4代到第9代之间的免疫调节功能有下降的趋势。有争议的是，第15代人脐带MSC的抑制活性高于第3代。然而，在抗药性GVHD患者中，接受健康捐赠者低代数MSC（P1-2）的患者1年生存率为75%，而使用高代数MSC（P3-4）的患者1年生存率为仅21%。长期培养（从P3到P7）对大鼠骨髓MSC的免疫豁免没有任何明显的影响。
因此，我们需要明确影响MSC免疫抑制能力的因素，然后选择免疫抑制能力最强的MSC用于免疫性疾病的治疗。
5 MSC与炎症环境
与传统的化学药物不同，MSC是一种与环境相互作用的活细胞。
在某些条件下，MSC可能作为促炎细胞，并交叉呈现可溶性外源抗原作为其抗原呈递细胞特性的一部分。干扰素-γ刺激骨髓MSC上调MHC-II分子的表达，并将外源性抗原呈递给T细胞。有趣的是，炎症环境并没有增加来自脐带、脐带血和羊膜的MSC的HLA-DR。
急性肝功能衰竭的猪实验发现，严重的炎症环境限制了MSC的效果，因为MSC在严重炎症的肝脏环境中存活率低。MSC未能提高伴有全身性炎症的慢加急性肝功能衰竭患者的存活率，但是减轻炎症明显有利于提高MSC的治疗效果。在一项MSC治疗儿童激素难治性GVHD的多中心临床研究中，MSC在疾病早期介入治疗比晚期治疗更有效。这些数据清楚地表明，严重的炎症环境可能会减弱MSC的治疗效果。重要的是，同种异体MSC输入可以诱导CD4+和CD8+T细胞的记忆表型，这表明当相同来源的同种异体MSC重新输注到患者体内时，会发生更快的清除。如上所述，输注的MSCs最终被宿主T细胞、NK细胞和巨噬细胞清除或杀死。
因此，需要多次输注骨髓间充质干细胞，以确保预期的显着治疗效果。
6输注后MSC的体内分布
曾经期待MSC输注后可以像造血干细胞一样在体内长期存活，伴随终身。然而，大量的研究表明输入的MSC不能在活体中长时间存活。
7 MSC的治疗方案
治疗策略应包括足够剂量的MSC、治疗途径、治疗时机，和或与其他药物的联合。
MSC的质量与不同的培养体系和来源密切有关，甚至直接影响到MSC的动物实验和临床研究结果。MSC的临床前研究数据并不能很好地指导临床应用的方案确定。在临床研究中，每个患者使用的MSC数量从4000个到数亿个不等。局部介入治疗的最低剂量发生在用4500个MSC治疗的股骨头坏死的临床病例。糖尿病肢体大疱性疾病的介入治疗最高剂量为8.6亿个MSC。全身输液量一般为（1-10）x106kg。目前临床静脉输入的最高剂量出现在MSC与造血干细胞共同移植时，剂量为10x106kg[156]。有趣的是，一项meta分析表明，剂量并不影响接受单次输注MSC治疗的急性GVHD患者的存活率。理论上，MSC的最佳剂量取决于不同的疾病和移植途径，可能存在一个范围，在这个范围内，剂量越高，疗效越好。
