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一文解释清楚输入的间充质干细胞在人体中的宿命

介绍一篇文章,虽然发表于2009年的《stem cells》杂志,但是至今没见到同类的文章能超越这篇文章。

一文解释清楚输入的间充质干细胞在人体中的宿命

 

这篇文章的核心:即为小鼠骨髓间充质干细胞(MSC)在抑制免疫反应的同时,能被免疫系统所清除,同时引发免疫记忆,从而加速后续输入MSC的清除速度;生物学遗传背景相差越远,则清除速度越快;因此证明了MSC并不是通过分化来发挥治疗作用。

 

 

【文章详解】

 

【结果】

1,MSC的鉴定和成纤维细胞的比较

经过CD11b阴性选择纯化的MSC,能成脂和成骨分化,100%表达CD29、87%表达Sca-1、62%表达CD44、53%表达CD49e和24%表达MHC-I类抗原。而成纤维细胞只能成脂分化,89%表达CD29、4%表达Sca-1、6%表达CD44、99%表达CD49e和46%表达MHC-I类抗原。【注:小鼠MSC和大鼠MSC的鉴定一直没有全球化的统一标准。从本文的指标结果来看,MSC虽然经过CD11b的分析,但是纯度依然不够,比如CD44达不到95%以上。】

一文解释清楚输入的间充质干细胞在人体中的宿命

 

2,MSC的免疫抑制研究

(1)体外细胞实验

分别利用特异性抗原刺激CD4+T细胞和CD8+T细胞增殖。在MSC和T细胞的比例为1:4时,MSC抑制CD4+T细胞和CD8+T细胞增殖的抑制率分别为87%和76%。当提高MSC的数量到1:2时,MSC抑制CD4+T细胞和CD8+T细胞增殖的抑制率超过90%。而成纤维细胞无法有效地抑制CD4+T细胞和CD8+T细胞的增殖。

一文解释清楚输入的间充质干细胞在人体中的宿命

 

(2)骨髓移植实验

骨髓移植后,如果去除供体的T细胞,那么移植后的存活时间延长。在存在供体T细胞的情况下,出现明显的骨髓移植排斥反应。MSC治疗可以抑制排斥反应,延长移植小鼠的生存时间,但是成纤维细胞无法做到这点。因此,进一步证明了成纤维细胞不具有免疫抑制能力。

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【点评】:本文的免疫抑制实验阐述了3点:即MSC的抑制T细胞激活增殖的效率呈剂量依赖性;MSC的免疫抑制作用没有种属限制性和没有MHC限制性;这两个MSC剂量(2x106/每只和4x106/每只)对于本实验用的小鼠没有疗效上的差异。另外,如果提高或者降低MSC的剂量,是否对疗效产生足够明显的影响?

 

3,MSC进入体内后的免疫原性实验

(1)异体MSC腹腔注射后的存活时间

在免疫系统健全的小鼠(Balb/c)体内,MSC在腹腔存在的时间明显缩短,而成纤维细胞的存在时间更短,只有10来天。但是,在免疫缺陷的小鼠(Nude小鼠和NOD/SCID小鼠)体内,MSC和成纤维细胞的存在时间明显延长,可以超过120天。从荧光强度来看,MSC存在的数量超过相同时间点的成纤维细胞。

一文解释清楚输入的间充质干细胞在人体中的宿命

 

(2)MSC静脉注射后的存活时间

MSC静脉注射后,在体内的MSC信号在第20天开始减少。异体MSC的信号在第40天时完全消除,异体成纤维细胞在第15天时完全被清除。相比之下,这两种细胞类型在同基因受体中存活均超过40天。

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(3)成纤维细胞和MSC诱导免疫记忆

裸鼠(Nude小鼠)和Balb/c小鼠接受2次的异体Luc+细胞注射,相隔30天。第1次注射Luc+成纤维细胞的信号只能存在14天,而第2次的异体成纤维细胞在第二天即被排斥清除。有意思的是,即使第1次注射的是Luc+MSC,亦能诱导免疫细胞对成纤维细胞的记忆,从而加速第2次注射的Luc+成纤维细胞的清除。【注:这个实验现象与MSC诱导免疫抑制的现象刚好相反。】

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TCR转基因2C和TEA小鼠接受2次的分别来源于CB6/F1小鼠和SJL小鼠的骨髓MSC注射,每次注射相隔40天。TEA-CD4+和2C-CD8+细胞只能通过其MHC分子识别CB6/F1小鼠的细胞,而SJL来源的骨髓MSC则不能被这些转基因小鼠T细胞的TCR转基因识别。在第一次注射MSC的55天后,在小鼠脾脏中流式分选CD4+T细胞和CD8+T细胞,流式检测记忆性T细胞表面标记物。在接受CB6/F1小鼠骨髓MSC注射后,TEA转基因小鼠脾脏中记忆性CD4+T细胞增加到41%,而接受SJL小鼠骨髓MSC注射后,TEA转基因小鼠脾脏中记忆性CD4+T细胞只增加到7%。相似,在接受CB6/F1小鼠骨髓MSC注射后,2C转基因小鼠脾脏中记忆性CD8+T细胞增加到26.5%,而接受SJL小鼠骨髓MSC注射后,TEA转基因小鼠脾脏中记忆性CD8+T细胞只增加到0.6%。【注:这个实验现象提示不同品系小鼠的骨髓MSC引起免疫记忆的程度不同。CB6/F1小鼠是雌性Balb/c和雄性C57BL/6杂交的第一代动物,SJL小鼠是三种品系的Swiss Webster小鼠杂交后经过近交培育而成。TCR转基因2C和TEA小鼠是FVB遗传背景,Swiss Webster小鼠杂交而来。】

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【点评】:MSC的体内检测实验阐述了3点:MSC进入体内后被免疫系统所清除,免疫系统功能越健全,MSC在体内的清除速率就越快;局部注射MSC能延长MSC在体内的存在时间,而静脉注射MSC更容易被机体免疫系统所清除;遗传背景差异越大的MSC,越能引起免疫记忆,从而加速后续进入体内的MSC的清除。

 

【材料和方法】

1,动物:6-12周龄的小鼠,品系为CB6/F1、FVB、转基因Luc+ FVB(FVB/N-L2G85)、SJL、C3H/HeJ、Balb-Nude、Balb-SCID、转基因H-2b小鼠。

 

2,细胞:小鼠骨髓MSC、小鼠皮肤成纤维细胞、小鼠CD4+T细胞、小鼠CD8+T细胞。

 

3,MSC的培养:IMEM、10%FCS、1%维生素、1%非必需氨基酸、2%谷氨酰胺、1%双抗。原代培养14天后,磁珠分选去除CD11b阳性的细胞。

 

4,MSC的鉴定:成脂分化和成骨分化、细胞表面标记物:SCA-1、MHC-I(H2Ld)、CD11b、CD29、CD49e、CD44、Vα2/Vβ6。

 

5,混合淋巴细胞反应(MLR):效应细胞为转基因2C或TEAH-2b小鼠的脾细胞,刺激细胞为经过20Gy照射的CB6/F1小鼠脾细胞,抗原为H-2Ld或I-Ab,流式(FACS)检测效应T细胞的增殖。

 

6,T细胞介导的骨髓移植排斥实验:对C3H/HeJ小鼠进行照射(10 Gy),第二天注射纯化的1.5万个宿主T细胞重建。这些C3H/HeJ小鼠接受移植4x106个异基因(不含T细胞)CB6/F1的骨髓细胞,以及来自不同基因型(CB6/F1或FVB)或Fib(FVB供体类型)的不同剂量的MSC,MSC的剂量为每只小鼠(2-4)x106个细胞。每天监测小鼠的存活情况。

 

7,IVIS系统检测Luc+细胞的成像:FVB、Balb/c、Balb-Nude、Balb-SCID小鼠分布通过腹腔或静脉注射FVB小鼠来源的Luc+MSC或Luc+Fib(Fib即为成纤维细胞),观察周期最长为120天。

 

8,转基因2C或TEA小鼠的记忆性淋巴细胞的检测:转基因2C或TEA小鼠接受CB6/F1小鼠和SJL小鼠的骨髓MSC注射2次,每次注射相隔40天。在第一次注射MSC的55天后,在小鼠脾脏中流式分选CD4+T细胞和CD8+T细胞,流式检测记忆性T细胞表面标记物。

 

【温馨提示】

理性看待研究性文章结果,怀着科学的态度,合理质疑或接受,同时需要考虑到不同的实验条件对实验结果的影响程度。本篇文章还是属于现象的研究,从免疫反应的角度去初步探讨影响MSC在体内存留时间的因素。很多研究已经明确了MSC进入体内后,由于免疫系统的存在,MSC并不能长期存活,没有足够的时间去分化为组织特异的细胞,所以MSC发挥治疗作用的机制不是分化。

原文链接:https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/19750539/

发布者:木木夕,转转请注明出处:https://www.cells88.com/cells/gxb/11647.html

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