间充质（干）细胞的定义变迁

陈津

间充质（干）细胞的定义变迁

陈津

1966年Friedenstein发现了一群贴壁生长的、成纤维样的，可以体外诱导分化成多种中胚层组织的细胞。1991年Caplan正式命名为间充质干细胞（MSC），成为了全球最常用的描述。随着这群细胞生物学特性研究的进展，MSC到底是不是真正的干细胞引起了争论。目前研究资料表明，MSC的治疗效果主要是通过作为支持细胞分泌生物活性因子，刺激患者体内残留的组织特异性干细胞再生组织，而不是通过其干细胞的特性分化成新的组织。但一些研究者过分强调MSC的干细胞性能，误导患者以为输注的MSC可以再生成新组织。因此，有学者呼吁需将MSC的名称改为间充质细胞或药用信号细胞（medicinal signal cell）。本文将对MSC的定义和起源的发展过程进行梳理，并讨论如何合理的应用MSC的名称。

间充质干细胞； 间充质细胞； 药用信号细胞； 周细胞

作者单位：350025 福州，福州总医院全军器官移植研究所 福建省干细胞应用工程技术研究中心 福建省移植生物学重点实验室

近年来，干细胞研究为临床难治性疾病带来了曙光。然而在干细胞基础研究与临床转化过程中，一些研究者对干细胞的概念混淆不清，影响了干细胞研究的发展，也误导了患者对干细胞的期望。

干细胞的名称是一个很大的范畴，从发育学上可分为胚胎干细胞和成体干细胞；从分化潜能上可以分为全能干细胞、多能干细胞和单能干细胞。胚胎干细胞具有全能性，可以发育成身体全部的细胞；而成体干细胞只具有有限的干细胞特性，只能分化成限定类型的细胞。我们通常所说的造血干细胞、间充质干细胞（mesenchymal stem cells，MSC）、神经干细胞都属于成体干细胞。造血干细胞是临床应用最成熟的成体干细胞，其来源比较单纯，大家对其认识及归类比较清晰，没有引起更多的争议和担忧。然而目前临床应用研究最热门的间充质干细胞，由于其来源广泛，没有特定的标志物，再加之一些研究者或者公司，有意或无意地将本属于胚胎干细胞的功能与成体干细胞混淆，过分扩大了间充质干细胞的功能和治疗预期效果，同时也增加了对其安全性的担忧，影响了间充质干细胞研究的健康发展。因此本文主要对间充质干细胞定义、起源等情况进行梳理，讨论如何更好的使用间充质干细胞的名称。

一、间充质干细胞是什么

间充质干细胞是1991年由Caplan在前期研究的基础上提出来的命名[1]。常被用来形容一群从骨髓、脐带、脂肪和其它组织中分离出来的、贴壁培养的、在体外可以诱导分化成骨、软骨、脂肪等细胞的一群细胞。由于间充质干细胞没有特异性的标志，通常采用表达CD29，CD73，CD90，CD105，CD106，不表达造血干细胞标志CD34，CD45等的组合方式，体外诱导成骨、软骨和脂肪的功能实验，以及成纤维样贴壁生长的细胞形态来作为鉴定标准[2]。

间充质干细胞来源广泛，可以来源于骨髓、脐带、脂肪、胎盘、牙髓等众多组织。因此其名称也很多，如骨髓基质细胞（marrow stromal cells）、多能基质细胞（multipotent stromal cells）、中胚层干细胞（mesodermal stem cells）、间充质细胞（mesenchymal stromal cells）等（表1），它们描述的都是同一群细胞，简写都是MSC[3]。

二、间充质干细胞起源

1.骨髓基质细胞：二十世纪六十年代末，Friedenstein等[4]在骨髓细胞培养中发现一群成纤维样、贴壁生长的、与造血干细胞不同的细胞。并在随后的研究中建立体外分离、培养的方法[5-7]，开启了间充质干细胞研究的大门。最初认为其来源于骨髓基质，具有支持造血的功能，因此称之为骨髓基质细胞[8]。

2.骨髓基质干细胞：随着研究的深入，研究者发现这群细胞可以分化成骨细胞、脂肪细胞、软骨细胞等，具有多向分化的能力，符合关于干细胞具有自我更新和多向分化潜能的基本定义，1988年Owen等[9]在前期研究者工作的基础上，将其定义为骨髓基质干细胞。

3.间充质干细胞：Caplan等[3,10-11]团队通过鸡胚层细胞分化成中胚层组织研究，认为MSC主要来源于中胚层，其分化的组织也主要是中胚层组织细胞如骨、软骨、脂肪等，因此也叫中胚层干细胞。间充质（mesenchyme）这个词来源于希腊语“中间”“middle（meso）”的意思[1]。在早期胚胎发育过程中，可以在外胚层和内胚层之间迁移。这些迁移和空间填充的潜能是机体损伤修复的重要因素，如在皮肤（真皮），骨（骨膜）或肌肉（肌束膜内）的间充质细胞[1]。因此1991年Caplan等[12]根据前期研究结果，正式命名这群细胞叫间充质干细胞，这个名称得到了全球广泛的使用，成为最被接受的名称。

4.间充质细胞：部分学者认为间充质干细胞生物学特性不符合干细胞的标准，称之为干细胞不够科学[13]。他们认为在骨髓细胞体外培养过程中，黏附在塑料上的细胞具有广泛的生物学特性，虽然与其它组织来源的多种多样的成纤维细胞不同，但是这群细胞不是一个同质的干细胞群。它们可能具有多能性和组织再生的能力，但目前的资料还不足以描述这些细胞作为干细胞。应该用多能间充质细胞来表示这群独特性质的细胞更为合适，因此Horwitz等[14]在2005年国际会议上呼吁将这群细胞命名为间充质细胞。

然而，命名为间充质细胞也不是很准确。间充质细胞主要代表结缔组织细胞[15]，而来源于非间质组织的细胞也具有和MSC一样的属性。MSC和MSC样的细胞广泛分布在各种组织中，包括骨髓，肌肉，脂肪，牙根，胎盘，真皮，软骨膜，关节软骨，脐带，肺，肝等。

5.间充质干细胞来源于周细胞（pericyte）：目前流行比较广泛的还有一种假说，间充质干细胞来源于周细胞。因为周细胞和平滑肌细胞都能转分化成骨、脂肪、软骨、平滑肌和神经细胞系[16-17]。Crisan等[18]和他的同事通过原位组织定位和体外研究，对比人MSC和周细胞，发现 MSC的定位与周细胞一样，表达MSC标志物的细胞也表达周细胞的标志物。CD146+的周细胞具有和MSC一样的多能性。MSC和周细胞都能对细胞外的趋化性刺激起反应，募集到再生微环境中，因此认为MSC来源于周细胞[17]。Corselli等[19]进一步研究报道，来源于人胎儿、脐带、胎盘和成体器官的周细胞都表达MSC的标志物，而且具有相似的多向分化潜能。Kang等[20]和Khan等[21]研究发现骨髓MSC表达周细胞的标志物3G5，定位在血管周微环境中。

表1 间充质（干）细胞概念

但是这个假说也受到了挑战，一些研究者发现，间充质干细胞还可以来源于无血管和无神经的组织如椎间盘[22]。这些细胞表达MSC一样的标志物如CD44，CD90，CD146，不表达CD34，CD45等，在体内还可以分化成椎间盘样的组织[15]。此外，这些细胞具有自我更新能力，维持克隆形成和多向分化能力，证明周细胞并不是MSC的唯一来源[23]。

6.药用信号细胞（medicinal signal cell）：由于对MSC生物学属性研究的进展，和一些新的理论的提出，如造血干细胞源MSC，神经细胞源MSC，周细胞源MSC，无血管组织源MSC等。显然，先前定义的间充质干细胞并不能恰当的描述这群细胞的本质。2010年时，当初命名间充质干细胞的Caplan就提出了更改为药用信号细胞（medicinal signal cell）的新名称[3,24]。因为这些细胞归巢在损伤或疾病的部位，分泌生物活性因子，起到免疫调节和营养再生的作用，就犹如这些细胞在原位进行医药治疗[3]。外源提供的MSCs可以分泌FN、bFGF等生物活性因子就像医学信号一样[25]，刺激患者自身残留的组织特异性干细胞，修复和构建新的组织[26-27]。命名药用信号细胞（medicinal signal cell）能更准确地反映事实，同时保持MSC的简写不变[3]。

三、如何正确的命名这群细胞

面对众多的间充质干细胞名称，该如何正确的命名和应用这群细胞，是叫间充质干细胞、间充质细胞、周细胞还是新的药用信号细胞（medicinal signal cell）。

1.广义上可以称为间充质干细胞：根据干细胞的定义，干细胞是一群具有自我更新和多向分化能力的细胞[28]。间充质干细胞具有自我更新的能力，同时在体外可以诱导分化成其它类型的细胞，因此从广义上可以称作为间充质干细胞。事实上，大家也承认，间充质干细胞是存在的[14,29]。在Mesh主题词介绍中描述间充质细胞是多能干细胞的一个来源，因为其中含有间充质干细胞。

2.从精准角度看，体外培养扩增的多为间充质祖细胞或者间充质细胞：根据干细胞增殖分裂的方式为不对称有丝分裂原则[30]，即每次分裂，一个保持为干细胞，另一个分化为祖细胞。因而间充质干细胞在增殖的过程中，真正意义上的干细胞数量保持不变，扩增的是祖细胞或间充质细胞，因此常规通过体外扩增培养的、用于临床研究的间充质干细胞，实际上绝大部分是间充质祖细胞或间充质细胞。Ju等[31]的研究也发现体外培养的间充质干细胞的异质性，真正意义上的间充质干细胞只是其中的一小部分。因此，治疗过程中的细胞，可能是极少量的间充质干细胞和大量的间充质祖细胞或者间充质细胞的混合体。

3.如何正确的命名这群细胞：不管是叫间充质干细胞、间充质细胞、周细胞还是药用信号细胞（medicinal signal cell），并不影响这群细胞在治疗中体现出来的应用前景。目前数以百计的机构利用间充质干细胞开展临床试验[32]，并且已呈现出比较乐观的应用前景。间充质干细胞名称已经被广泛使用了20多年，间充质细胞名称也提出来了10多年，为了保持科学话语、电子文献数据库的连续性，称之为间充质（干）细胞，简称MSC，可以促进生物医学研究人员之间知识的交流和传播，避免再次混淆。但是作为研究者必须明确，即便称谓为间充质干细胞，作为成体干细胞，其细胞的干细胞属性是极其有限的。根据目前的数据表明，其发挥作用的并不是依靠其细胞的干性，还不能指望其通过分化成组织或器官达到治疗的目的[33]；而更主要的还是依靠其作为支持细胞的特性，分泌生物活性物质影响机体微环境或刺激残留组织特异性干细胞发挥作用。

现在，越来越多的研究者逐渐接受间充质细胞这个概念。间充质细胞可以包含有部分的间充质干细胞，但是不过分强调其干细胞的属性，避免误导患者以过高的、不切实际的期望。实事求是的使用间充质（干）细胞之名，利用其作为支持细胞之实，科学地做好间充质（干）细胞的临床应用研究。

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Definition of mesenchymal stem/stromal cells

Chen Jin. Organ Transplant Institute of PLA,Fuzhou General Hospital, Stem Cell Application Engineering Technology Research Center of Fujian province, and Fujian provincial Key Laboratory of Transplant Biology, Fuzhou350025, China

A population of spindle shaped plastic-adherent cells, with multiple differentiation into a number of different mesodermal tissuesin vitrowere first described by Friedenstein in 1966,and were named mesenchymal stem cells（MSCs）by Caplan in 1991. Although it becomes the most global usage description, it still remains debate whether MSCs are truly stem cells due to the progress achieved on the biology of MSCs.The present data show that the therapeutic effects of MSCs were as sporting cells secreting bioactive factors, which stimulate patient's own tissue-specific resident stem cells to regenerate new tissues rather than as stem cells differentiation to new tissuesin vivo.Unfortunately,the stem ness of MSCs was much exaggerated by some researchers, which caused the patients with unrealistic expectations that exogenously supplied MSCs would differentiate into regenerating tissue-producing cells. So some researchers argued that the MSC should be renamed to Mesenchymal stromal cells or medicinal signaling cells. In this article, we will summarize the developmental definition and origin of MSCs, and discuss how to use the term MSCs more correctively.

Mesenchymal stem cells; Mesenchymal stromal cells; Medicinal signal cells; Pericytes

Chen Jin, Email: kingchen81@smmu.edu.cn

2017-07-06）

（本文编辑：蔡晓珍）

10.3877/cma.j.issn.2095-1221.2017.04.011

国家自然科学基金（81601618）；福建省自然科学基金（2016J01582）

陈津，Eamil：kingchen81@smmu.edu.cn

陈津.间充质（干）细胞的定义变迁[J/CD].中华细胞与干细胞杂志（电子版），2017，7（4）：247-250.