间充质干细胞在肿瘤基因治疗中的应用

　　作者：林茂, 王坚 作者单位：广东医学院附属医院泌尿外科, 广东湛江 524001

　　【关键词】 间充质干细胞 载体 基因治疗 靶向性 综述文献

　　基因治疗肿瘤的关键是使目的基因表达的有治疗价值的活性物质可以稳定高效在肿瘤部位表达，以期达到最佳的治疗效果。间充质干细胞(mesenchymal stem cells,MSCs)不仅具有体外增殖及多向分化的潜能、低免疫原性等特点，而且其在体内迁移的靶向性以及对肿瘤的增殖有多方面的影响，MSC很有可能成为新一代高效的运输治疗基因的细胞载体，本文对近年MSC在肿瘤基因治疗领域的研究情况作一综述。

　　1 MSC的基本生物学特性

　　MSC是来源于中胚层的具有多向分化潜能的干细胞,主要存在于全身结缔组织器官间质和骨髓组织中[1],胎儿脐血中亦可分离得到，有较强的增殖分化能力, 移植物抗宿主病(graft versus host disease,GVHD)发生率较低。此外从脐血收集间充质干细胞还有含量丰富、来源广泛、采集方便、不会给供者造成任何损伤等优点。MSC作为多能干细胞在一定的诱导条件下可以向成骨细胞、成软骨细胞、成肌细胞、肌腱细胞、脂肪细胞等中胚层细胞分化;同时还可以向外胚层的神经细胞及内胚层的肝卵圆性细胞分化[23]。MSC能够分泌许多造血因子,包括MCSF、IL6、IL7、IL8、IL11、IL12、IL14、IL15和白血病抑制因子(LIF),支持造血祖细胞的生长[46]。人的间充质干细胞不表达MHCⅡ类抗原和T细胞共刺激分子B7,与同种异体T淋巴细胞共培养不引起T细胞的增殖。最近的研究明确指出MSC对T细胞增殖的抑制作用不受主要组织相容性复合物的限制,无论是来自供体、受体或第三者的MSC都具有相似的免疫调节作用[7]。

　　2 MSC的转染

　　将目的基因导入MSC比较常用的方法是使用重组腺病毒进行转染，目前应用的腺病毒载体多为E1、E3缺陷的5型腺病毒。从美国批准的基因治疗方案的数目上看,腺病毒在20世纪90年代初只占10%以下,而到2001年已增至40%[8]。具体方法是将目的基因与经同样酶切的腺病毒转移载体相连，在获取重组腺病毒后转染MSC。合适的重组腺病毒转染浓度需要在实验过程中进一步比较以达到理想转染效率。MSC也可以使用逆转录病毒进行转染，Breitbart等[9]曾将骨形成蛋白BMP7基因以逆转录病毒为载体转入兔自体骨膜细胞中使转基因细胞表达BMP7。MSC在骨髓中含量丰富[10]，刘晓红等[11]曾采用腺相关病毒(adenoassociated virus，AAV)将表达红荧光基因转染进入兔BMSC中，使BMSC获得了表达红荧光蛋白的能力。无论采用何种转染方法，转染的效率及基因表达的稳定性以及治疗的安全性都是值得关注的。解决了MSC的转染难题而使多基因共同参与肿瘤的基因治疗得以实现，将使这种细胞载体有更为美好的使用前景。

　　3 MSC的靶向性

　　众所周知IFNβ、IL24、TNF等细胞因子都能抑制肿瘤细胞增殖，直接溶癌，降低肿瘤细胞的恶性生物学行为及暴露肿瘤特异性表面抗原等功能，对肿瘤细胞有明显的抑制作用，20世纪60年代后期即开始将IFN用于骨肉瘤、黑色素瘤、急性髓性白血病等多种肿瘤的治疗。然而，大剂量全身用药对身体其他组织器官的毒性作用以及对整个机体的影响限制了IFNβ等这类生物活性物质的应用。最近的研究表明，转染了IFNβ基因的MSC可以靶向性的到达肿瘤组织表达肿瘤抑制因子，在局部形成比较高的IFNβ浓度使抑癌作用显著而可以尽量减低其对全身的影响。Andreeff等[12]在治疗脑胶质瘤过程中，将转染了治疗基因的MSC经颈动脉注射，后发现其选择性的到达胶质瘤，并在胶质瘤周围增殖而不会迁移到正常的脑组织中。Studeny等[13]把黑素瘤细胞移植到小鼠的肺中，然后将MSC注射进入肺组织，在实验的第1天发现MSC随机分布在黑素瘤和肺组织内，然而8　d后MSC主要分布在肿瘤组织内而逐渐从正常组织中消失，60　d后MSC仍然聚集在肿瘤组织内。这些实验表明，MSC很有可能成为能够精确命中肿瘤的生物导弹，从而为肿瘤的基因治疗开辟新的道路。但目前对MSC定向迁移的现象研究还不够深入，这种定向迁移的机制还不甚清楚，MSC对于身体其他部位肿瘤的定向迁移能力也有待探讨。

　　4 MSC对肿瘤结构的影响

　　MSC是具有分化潜能的多能干细胞，在外周血中有着向肿瘤细胞定向迁移的能力，当MSC到达肿瘤部位后分化为成纤维细胞，对肿瘤起支持和限制作用[10]。传统观点认为肿瘤的基质纤维组织由周围的组织迁延而来;实验还发现MSC和肿瘤周围的组织竞争性的在肿瘤内增殖，并且在对伤口的反应性修复当中周围组织和远处迁移来的MSC有着同等的机会参与损伤的修复[14]。然而Nakamizo等[15]在实验中发现，向颈动脉注射荧光标记的纤维细胞后并未发现有类似于MSC在肿瘤内增殖的情况发生，此外MSC分化的纤维母细胞参与了肿瘤组织的构建并且在肿瘤表面形成纤维囊状结构，MSC这种伴随肿瘤生长而增殖的过程应该需要肿瘤微环境大量细胞因子的支持，参与作用的细胞因子以及具体作用的过程仍不清楚，但MSC参与肿瘤组织的构建已被证实，在肿瘤生长的各个阶段发挥着作用，对MSC增殖的研究有助于我们对肿瘤生长的理解，为肿瘤基因治疗探寻新的思路和办法。

　　5 MSC表达基因产物对肿瘤的作用特点

　　由于MSC不表达MHCⅡ类抗原和T细胞共刺激分子B7的低免疫原性，从而可以顺利地到达肿瘤发挥治疗作用，对宿主的不良影响较小，而且回输体内的携带有治疗基因的MSC可以取自体骨髓副作用更小，MSC通过转染治疗基因后在肿瘤组织生产抗癌物质，作为治疗基因的运载系统有着各方面的优势。此外，Studeny等[16]观察了在一个细胞协调培养系统中的IFNβMSC细胞生产IFNβ对A375SM黑素瘤细胞的作用，实验表明这种IFNβMSC细胞可以直接对黑素瘤细胞的生长发挥抑制作用，此外这种抑制作用没有借助机体免疫系统的帮助，与此同时MSC在体外仍然具有向肿瘤细胞定向迁移的能力也被证实。但MSC在体内与免疫系统的作用关系还需进一步的实验证明，二者在肿瘤治疗过程中的协同作用值得探讨，阐明其作用机制将有助于我们对肿瘤生长与抑制的理解。

　　6 结语

　　近10 a来，随着人们对肿瘤免疫、肿瘤病因及分子机制等研究的深入，肿瘤基因治疗获得了突飞猛进的发展。肿瘤的基因治疗相对于传统的外科治疗、放疗、化疗有着独特的优势和广阔的发展前景。但是目前肿瘤基因治疗在目的基因的转移及表达稳定性方面存在着问题，无论是体外转移后回体基因治疗还是直接注射法都不能很好的使目的基因靶向性的表达并作用于肿瘤组织，表达的稳定性持久性更不能保证，从而使治疗效果大打折扣，治疗的效果无法令人满意。所以，寻求一种转染效率高、靶向性好、表达稳定、作用持久而且对人体其它组织副作用小的细胞载体成为目前研究的热点。

　　MSC在肿瘤的基因治疗中展现出多方面的优势，采集方便并且可以采自病人自体骨髓，免疫原性低排斥反应小[17]，转染了治疗基因的MSC靶向性好表达的活性蛋白治疗效果明显，还参与肿瘤增殖影响肿瘤的生长[18]，但其对免疫系统的相互作用和直接免疫特性将是我们进一步研究的问题。相信MSC在未来肿瘤的基因治疗中将担当重要角色。

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