再生医学的出现需要大量的不同来源的第一线干细胞，同时也需要可以促使干细胞向正确的方向分化的生长因子和生物材料。干细胞就是可以自我更新并向多种组织分化的细胞。其中，骨组织细胞疗法发展得最好。成骨细胞——骨细胞的前体细胞，可以通过间充质干细胞分化获得。
从胚囊的内细胞层分离出来的胚胎干细胞是全能干细胞，具有无限自我更新能力。研究人员已经在体外和活体试验中证明了它们分化为骨组织的能力。从基础研究领域角度出发，这些细胞魅力无限，但是从另一方面看，在动物实验中应用该细胞后发展畸胎瘤的趋势使得该细胞在再生医学中的应用引起了人们新的关注。而且，胚胎干细胞通常也是社会、伦理和政治辩论的中心。在最近几年间，我们一直在细胞治疗领域协助发展新的方法，期待用这些种方法来解决骨重建实际操作中遇见的问题。在当今科学界一个备受关注的问题，就是一个特定的细胞群体在从其原始组织分离后是否仍能保持其增殖能力。除了增殖能力是必须考虑的因素以外，人们还需要确保在简易无痛的分离提取过程中可以获取足够数量的细胞。
因此，目前研究人员们将工作聚焦于出生后组织中前体细胞群体的鉴别研究，以期将它们应用到组织工程中来。研究结果证明，间充质干细胞是当前转化医学研究中特别是新的高级细胞治疗产品发展中的主要细胞群体。由于成体干细胞存在于成人组织中，所以它们的应用不像胚胎干细胞那样涉及伦理或社会学方面的争议。而且，已经证明许多成人组织的分化细胞中隐藏着干细胞，这些组织包括骨髓、胎盘、肌肉组织、脂肪组织、羊水、皮肤、软骨和外周血等，它们成为间充质干细胞的巨大源泉。这使得人们对间充质干细胞的热忱在过去的2年中持续高涨。
早在40年以前，人们就对基质组织中的间充质干细胞有所了解。1966年，Friedenstein及其同事首次将基质细胞确认为间充质干细胞。他们的报道中将这些细胞定义为：可以附着在塑料培养器材基底、具有成纤维细胞表型、具有克隆形成能力的细胞。最新的间充质干细胞的定义是具有间充质细胞表型，符合国际细胞疗法协会指定的最低标准的细胞。图8-2展示了在培养中的间充质干细胞图片，这些细胞的主要肉眼特点就是对塑料培养材料的附壁性。
另外，学者们在文中还假设了这些间充质干细胞的骨性分化潜能。此后的大量工作都集中在研究间充质干细胞的这一特性，特别是关于怎样可以更好鉴定这些细胞的表面抗原表达。目前观察到的特异性阳性标记包括胸腺抗原（Thy-1，CD90）、转移生长因子βⅢ型受体内皮因子（CD105）、透明质酸受体CD44、整合素α1亚单位CD29、CD133、激活的白细胞黏着分子（ALCAM，CD166）。这一细胞群体不表达常见的造血细胞标记CD34、CD45和CD14（图8-3）。图8-3展示了文献中出现的主要表面抗原。CD105、CD73、CD44、CD99为阳性显示，CD45、CD34、CD14、CD31为阴性显示。
图8-2 MSCs培养7天后达到融合状态（100×,200×）可见典型的附壁成纤维细胞样细胞
图8-3 上列显示脂肪衍生间充质干细胞（MSCs）上存在的抗原；下列显示MSCs上染色阴性的抗原
间充质干细胞可以从心脏、骨髓和脂肪组织等许多组织中获得。特别是该细胞可以广泛分化为骨组织、软骨、心肌细胞、肝细胞和神经元。由于这些作为干细胞来源的自体组织，特别是脂肪组织所具有的易获得性，以及间充质干细胞分离的功效性及安全性，使这些细胞成为人类高端细胞疗法的首选细胞来源。图8-4显示从基质血管碎片中衍生的黏着细胞群体在体外培养扩张、分化为脂肪细胞、骨细胞和软骨细胞。
图8-4 脂肪衍生干细胞在体外分化为脂肪细胞、骨细胞和软骨细胞
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