МСК (мезенхимальные стволовые клетки) должны иметь следующие основные характеристики: (1) они должны расти близко к стенке; (2) они должны иметь специфические поверхностные маркеры, такие как CD14, CD34, CD45, HLA-II, но не CD29, CD73 и CD105; (3) они должны быть способны к самообновлению и дифференцировке in vitro в кость, хрящ, жировую ткань и т.д. Разнообразные клеточные линии. Хотя клетки, выделенные из пуповины человека, получили различные названия, такие как стромальные клетки, стромальные стволовые клетки и МСК от разных исследовательских групп, они обычно имеют вышеуказанные основные характеристики. 1. Генетический анализ Генетический анализ МСК пуповины человека показывает, что эти клетки похожи на гемопоэтические стволовые клетки (ГСК) и эмбриональные стволовые клетки (ЭСК) в том, что в них высоко экспрессируются общие гены, включая гены, экспрессируемые недифференцированными ЭСК, белки, связанные с морфогенетикой, морфогенетические белки, неврологические белки и нейротрансмиттеры. молекулы внеклеточной адгезии, нейротрофические факторы и три маркера клеток эмбрионального слоя [1]. Кроме того, анализ RT-PCR показал, что стромальные стволовые клетки пуповины человека также экспрессируют различные маркеры недифференцированных клеток, 3 гена, связанные с зародышевым слоем и трофобластом, и ряд маркеров плюрипотентных стволовых клеток, таких как Nanog, Oct-4, Sox-2, Rex-1, SSEA-3, SSEA-4, Tra-1-60 и Tra-1-81 [2]. 2. Экспрессия клеточных маркеров Многочисленные исследования, анализирующие экспрессию поверхностных маркеров на стромальных клетках пупочного канатика с помощью проточной цитометрии, ПЦР, микродоттинга и иммуногистохимии, показали, что эти клетки, как и МСК другого происхождения, экспрессируют CD10, CD13, CD29, CD44, CD49 b, CD49 c, CD49 d, CD49e. CD51, CD73, CD90, CD105, CD146, CD166, HLA-1 и HLA-A,B,C; но не CD14, CD31, CD33, CD34, CD38, CD45, CD56, CD123, CD133, CD235a, HLA-G, HLA-DP, HLA-DQ HLA-DR и Strol-1 [21. 3. Активность теломеразы Активность теломеразы играет важную роль в пролиферативной способности стволовых клеток. Было установлено, что активность теломеразы в стромальных клетках пуповины составляет 10% от активности в опухолевых клеточных линиях [3], и что ген обратной транскриптазы для теломеразы экспрессируется на высоком уровне [1], а устойчивая экспрессия теломеразы была дополнительно подтверждена окрашиванием β-галактозидазой [4]. Однако было также высказано предположение, что активность теломеразы более стабильна и выше нормы в начале культуры, а затем постепенно снижается ниже уровня клеточной линии HeLa [2]. 4. дифференцировочный потенциал in vitro 4.1. дифференцировка в адипоциты, остеобласты и хондроциты Способность дифференцироваться в различные зрелые клетки, полученные из мезодермы, является одной из фундаментальных характеристик МСК. Исследования показали, что МСК пуповины человека могут дифференцироваться в клетки со структурой и функцией зрелых адипоцитов [5], а также в остеобласты и экспрессировать такие маркеры, как костные мостовые белки, слюнные белки, остеокальцин и остеокальцин [2, 6], а также могут формировать сферические костные иглы, похожие на суставной хрящ, диаметром 1-2 мм на мукополисахаридном матриксе [2]. 4.2, Дифференциация в клетки сердечных и скелетных мышц Аналог цитозина 5-азацитидин является ключевым веществом для индуцирования дифференциации стволовых клеток в клетки сердечной мышцы. Исследования показали, что либо 5-азацитидин, либо системы совместной культуры кардиомиоцитов могут индуцировать МСК пуповины в кардиомиоцитоподобные клетки, экспрессирующие кальмодулин и сердечный тропонин [6], а также формировать миотубулярные структуры, характерные для кардиомиоцитов со спонтанным сокращением [7]. Кроме того, CD105+ пуповинные МСК, полученные путем иммуносортировки, могут быть индуцированы в клетки скелетных мышц, экспрессирующие Myf5 и MyoD [8]. 4.3, Дифференцировка в сторону нейрональных клеток Потенциал дифференцировки в сторону нейрональных клеток является одной из горячих точек в исследованиях МСК. Предварительная обработка основным фактором роста фибробластов (bFGF) на ночь с последующей индукцией различными химическими реагентами может превратить МСК пуповины в β-III микротубулин и нейрофибриллярный белок M нейроноподобные клетки [3]; если индуцировать их средой, кондиционирующей нейроны, можно получить зрелые нейроны, экспрессирующие глутамат-индуцированные входящие токи [9]; если затем добавить звуковую воду, то можно получить зрелые нейроны, экспрессирующие глутамат-индуцированные входящие токи [9]; если затем добавить звуковую воду, то можно получить зрелые нейроны, экспрессирующие глутамат-индуцированные входящие токи [9]. hedgehog и bFGF, можно получить дофаминергические нейроны, экспрессирующие тирозингидроксилазу [10]. 4.4 Дифференцировка в гепатоцитоподобные и островковые клетки В экспандированных in vitro МСК пуповины экспрессируются различные маркеры гепатоцитов, такие как альбумин, метгемоглобин, цитокератин 19, коннексин-32 и дипептидилпептидаза. Индуцированные клетки не только повышают уровень экспрессии этих маркеров, но и накапливают гликоген и вырабатывают мочевину [11]. Кроме того, МСК пуповины человека индуцировали дифференцироваться в островкоподобную клеточную массу и регулировать выделение инсулина в зависимости от концентрации глюкозы в культуральной жидкости, а также синтезировать и секретировать С-пептиды [12]. Это позволяет предположить, что данная популяция клеток может стать альтернативным источником гепатоцитов и островковых клеток. 5. вспомогательные функции 5.1 , Поддержка экспансии ГСК Поддержка гематопоэза является одной из характеристик МСК. МСК пуповины способны длительно и эффективно поддерживать CD34+ ГСК пуповинной крови [13], а их способность расширять ГСК сходна со способностью МСК костного мозга, которые, как ожидается, заменят МСК костного мозга в качестве нового источника клеток [14]. 5.2. Поддержание выживаемости и функции островкоподобной клеточной массы МСК пуповины человека могут секретировать различные цитокины, такие как интерлейкин-6, тканевой ингибитор металлопротеиназы-1/2, хемотаксический протеин моноцитов-1, онкоген, ассоциированный с ростом, фактор роста гепатоцитов, инсулиноподобный фактор роста, связывающий протеин 4 и интерлейкин-8, тем самым поддерживая выживаемость островкоподобной клеточной массы и повышая уровень экспрессии инсулина. [15]. 5.3. Экспансия полученных из пуповинной крови естественных клеток-киллеров Естественные клетки-киллеры (NK) важны для вторичной иммунотерапии. Комбинация МСК пуповины человека с цитокинами (IL-2, IL-5, IL-3 и FTL-3L) значительно усиливает CD56(+)/CD3(-) NK-клетки пуповинной крови [16], закладывая основу для получения достаточного количества NK-клеток для удовлетворения клинических потребностей. 5.4 Поддержка ЭСК Недавно исследователи обнаружили, что ЭСК, использующие МСК пуповины человека в качестве трофобласта, могут дифференцироваться в клетки внутреннего, среднего и наружного зародышевых слоев in vivo, а также дифференцироваться в гемопоэтические клетки in vitro [17]. Это позволяет предположить, что МСК пуповины человека могут выступать в качестве клеток трофобласта для ЭСК. 6. Иммуногенность Иммуносупрессия и иммунитет являются одними из характеристик МСК. Иммуносупрессивный эффект стромальных клеток пуповины человека несколько специфичен, что может быть связано с экспрессией иммуномодулирующих молекул (фактор роста эндотелия сосудов и интерлейкин-6), ко-стимулирующих поверхностных антигенов (CD40, CD80 и CD86) и HLA-G6 [18]. Однако МСК пуповины человека могут быть активированы интерфероном-γ для повышения уровня экспрессии молекул MHC класса I и экспрессии молекул MHC класса II, что может вызвать иммунный ответ, если они вводятся несколько раз в воспаленную область или если интерферон-γ применяется перед инъекцией [19]. Поэтому необходимо полностью оценить иммуногенность клеток, прежде чем использовать их в клинической практике. 7. Резюме В целом, МСК, полученные из пуповины человека, имеют следующие преимущества: (1) Процесс получения свободен от этических и моральных ограничений. (2) Высокое содержание и пролиферативная способность. (3) Высокий коэффициент успешного приобретения. (4) Процесс его приобретения является неинвазивной операцией. (5) Низкий риск бактериальных и вирусных инфекций. (6) Потенциал мультидифференцировки без риска образования тератомы. (7) Низкая иммуногенность. Поэтому есть основания полагать, что МСК пуповины человека будут иметь широкий спектр применения в клеточной терапии, тканевой инженерии и т.д.