間充質(zhì)幹細胞 (Mesenchymal stem cells, MSCs)是一種非造血基質(zhì)細胞，以其自我更新(xīn)能(néng)力和間充質(zhì)細胞譜系分(fēn)化而聞名(míng)。由于MSCs在皮膚組織再生、器官移植和腦損傷等多(duō)個領域具(jù)有(yǒu)應用(yòng)多(duō)樣性，對于MSCs的研究是一個持續的熱點話題。然而，來自骨髓的間充質(zhì)幹細胞的應用(yòng)存在細胞數量低、衰老因素導緻分(fēn)化能(néng)力的喪失等局限性。近年來，越來越多(duō)的證據表明，人羊膜上皮間充質(zhì)幹細胞 (hAMCs)具(jù)有(yǒu)性質(zhì)，是一種具(jù)有(yǒu)前景的細胞治療的替代來源。
近期，BIO Integration新(xīn)的上線(xiàn)了一篇Mini Review“Isolation, Characteristics, Differentiation and Exploitation of Human Amnion Mesenchymal Stem Cells”。基于hAMCs具(jù)有(yǒu)多(duō)系分(fēn)化能(néng)力、高增殖能(néng)力、非緻瘤性、移植後排斥反應風險較低等優勢，作(zuò)者綜述了hAMCs的分(fēn)離方法、特性、分(fēn)化潛能(néng)和保存方法，以期為(wèi)hAMC的成功培養提供參考。
間充質(zhì)幹細胞在再生醫(yī)學(xué)的應用(yòng)中(zhōng)具(jù)有(yǒu)廣泛應用(yòng)，特别是在基因治療和細胞生物(wù)學(xué)領域,是在臨床上較常使用(yòng)的主要幹細胞種類之一，是一種人體(tǐ)内具(jù)有(yǒu)再生特性和在受傷後促進修複組織的幹細胞，自1995年，希拉德(dé)·拉紮勒斯使用(yòng)MSC進行細胞治療起，間充質(zhì)幹細胞療法便成為(wèi)了世界上最偉大的臨床實驗方法之一，也一直被認為(wèi)在各種疾病的治療上具(jù)有(yǒu)着非常大的醫(yī)學(xué)應用(yòng)潛力。
此外，保存幹細胞的技(jì )術已被用(yòng)于基于幹細胞的療法的臨床和研究應用(yòng)。通過擴增培養獲得大量間充質(zhì)幹細胞，可(kě)實現組織工(gōng)程和細胞植入。近年來，hAMCs在各種實驗性疾病模型中(zhōng)的應用(yòng)越來越多(duō)，如心血管、神經系統、糖尿病、胃腸和呼吸系統疾病。截至2022年12月31日，國(guó)内共有(yǒu)57款幹細胞藥物(wù)臨床試驗申請獲得國(guó)家藥品監督管理(lǐ)局藥品審批中(zhōng)心（CDE）受理(lǐ)，其中(zhōng)43款獲得臨床試驗默示許可(kě)，已經進入或即将進入臨床試驗階段。
01、幹細胞研發進展
如今，全球幹細胞治療市場已經湧現了大量的新(xīn)研究、新(xīn)項目以及新(xīn)療法，其中(zhōng)大多(duō)數療法處在研發管線(xiàn)中(zhōng)，少數已經獲得了監管機構批準上市。
統計發現，間充質(zhì)幹細胞的臨床試驗涉及上百種疾病。神經系統、心血管和骨科(kē)疾病是三類主要的研究領域，占比都在15%以上，總和超過一半。
另外，糖尿病、GVHD的比例都在5%左右，是間充質(zhì)幹細胞臨床應用(yòng)的重要研究方向。具(jù)體(tǐ)而言，脊髓損傷、多(duō)發性硬化、中(zhōng)風、肌萎縮側索硬化症、老年癡呆症、骨關節炎、股骨頭壞死、椎間盤退化、心肌梗死、肝硬化、克羅恩病、間質(zhì)性肺病、系統性紅斑狼瘡、勃起功能(néng)障礙以及卵巢早衰是研究得較為(wèi)多(duō)的疾病。
未來這些患者有(yǒu)望更早地受益于間充質(zhì)幹細胞治療。目前，國(guó)際上已經有(yǒu)間充質(zhì)幹細胞治療産(chǎn)品獲批上市。根據統計，全球已有(yǒu)超過13項幹細胞治療藥物(wù)上市，其中(zhōng)絕大多(duō)數都屬于間充質(zhì)幹細胞産(chǎn)品。
随着臨床試驗的開展，未來會有(yǒu)更多(duō)的間充質(zhì)幹細胞治療産(chǎn)品獲批上市，受益的患者也将更多(duō)。從技(jì )術萌芽到形成最終産(chǎn)品，這需要曆經很(hěn)長(cháng)路程。細胞治療是繼小(xiǎo)分(fēn)子、大分(fēn)子以後，是下一代治療技(jì )術方式，它也能(néng)夠給目前無法治療的一些疾病患者帶來革命性的治療效果。
劉天津教授在實驗室
02、什麽是人羊膜上皮幹細胞？
人羊膜是胎盤的最内層組織，位于胎兒絨毛膜的表面，是與發育中(zhōng)的胎兒聯系緊密的胚胎發育早期産(chǎn)物(wù)，也是母體(tǐ)與胎兒之間進行物(wù)質(zhì)交換的重要組織。羊膜為(wèi)半透明的薄膜，有(yǒu)韌性，無神經、血管、淋巴管，包裹着羊水和胎兒，提供胚胎生長(cháng)發育的環境。其厚度僅為(wèi)0.02~0.5mm，由上皮層、基底層和基質(zhì)層（結締組織層）組成。
人羊膜幹細胞(human Amniotic Epithelial Cells，hAECs)是由胎盤靠近胎兒一側的羊膜組織分(fēn)離而來的幹細胞，具(jù)有(yǒu)多(duō)能(néng)幹性、有(yǒu)無限增殖性和抗炎特性，無緻瘤性和免疫原性，是再生醫(yī)學(xué)和細胞治療臨床應用(yòng)的理(lǐ)想種子細胞。而據劉天津教授介紹:因為(wèi)剝離這層羊膜技(jì )術難度比較大(容易污染)且羊膜來源比較少,雖然它對比其他(tā)幹細胞有(yǒu)明顯的優勢,但其之後的發展依舊任重而道遠(yuǎn)。
人類羊膜層的圖示
以下是與吉濤生物(wù)董事長(cháng)人羊膜上皮幹細胞創始人劉天津博士的專訪，經編輯後發布：
劉天津教授：顧名(míng)思義，人羊膜幹細胞是從新(xīn)生胎兒羊膜上分(fēn)離得到的幹細胞，它包括羊膜上皮幹細胞和羊膜間充質(zhì)幹細胞。另外，從羊水中(zhōng)也可(kě)以分(fēn)離到大量的幹細胞，由于羊水不好收集，且容易污染，因此，羊水來源幹細胞的應用(yòng)也受到限制。羊膜幹細胞（包括羊膜上皮幹細胞和羊膜間充質(zhì)幹細胞）來源豐富、分(fēn)離過程簡單，且具(jù)有(yǒu)很(hěn)強的多(duō)分(fēn)化潛能(néng)、無倫理(lǐ)障礙、增殖能(néng)力強、體(tǐ)内體(tǐ)外無緻瘤作(zuò)用(yòng)、低免疫原性及可(kě)透過血腦屏障等特征。
前人的研究結果及本實驗室的前期數據表明，人羊膜幹細胞在體(tǐ)外可(kě)分(fēn)化為(wèi)心肌細胞、胰島β細胞、肝髒細胞、骨細胞、軟骨細胞、脂肪細胞及神經元等來自三個不同胚層的細胞，而這些細胞免疫原性極低，表明進行組織細胞移植時不容易發生排斥反應。同時，羊膜幹細胞可(kě)分(fēn)泌大量的細胞因子，通過旁分(fēn)泌作(zuò)用(yòng)達到抑制炎症、參與免疫調節的功效。
此外，羊膜幹細胞的分(fēn)化潛能(néng)基本上可(kě)以與胚胎幹細胞相媲美，但其無倫理(lǐ)障礙，無緻瘤作(zuò)用(yòng)及低免疫原性是其優點，而與IPS相比，雖能(néng)後者有(yǒu)低免疫原性的優點，但其緻瘤作(zuò)用(yòng)又(yòu)是一很(hěn)難逾越的鴻溝。因此，鑒于羊膜幹細胞及其幹細胞因子在治療諸多(duō)臨床疾病如糖尿病、急性肝損傷、肺損傷、腦中(zhōng)風、阿爾茨海默症、纖維化類疾病、視網膜黃斑病變、卵巢早衰症及腫瘤等疾病方面具(jù)有(yǒu)顯著的療效，因此它被譽為(wèi)“萬能(néng)細胞”。
細胞科(kē)普島:目前，國(guó)内外人羊膜幹細胞的研究現狀如何？
劉天津教授：實際上，早在100多(duō)年前，美國(guó)FDA就批準人羊膜可(kě)用(yòng)于皮膚損傷如燒傷等的修複，提示人羊膜具(jù)有(yǒu)再生的能(néng)力。而真正開始對羊膜及羊水幹細胞進行較為(wèi)系統的研究則以Atala及其同事于2007年發表在Nature Biotechnology的工(gōng)作(zuò)為(wèi)标志(zhì)。
他(tā)們利用(yòng)中(zhōng)期孕婦的羊水或分(fēn)娩後的羊膜中(zhōng)分(fēn)離得到的幹細胞對其基本特征及分(fēn)化潛能(néng)進行了較為(wèi)系統的研究。遺憾的是，羊膜上皮幹細胞作(zuò)為(wèi)一種成體(tǐ)間充質(zhì)幹細胞，其受關注程度顯著低于臍血間充質(zhì)幹細胞、骨髓間充質(zhì)幹細胞及臍帶間充質(zhì)幹細胞等。近年來，越來越多(duō)的國(guó)内外研究者意識到了羊膜幹細胞的優越性及重要性，并開展了相關研究。
顯微鏡下細胞狀态
目前，國(guó)内外研究者主要聚焦于羊膜上皮幹細胞的多(duō)分(fēn)化潛能(néng)及羊膜間充質(zhì)幹細胞的免疫調節、炎症抑制及旁分(fēn)泌作(zuò)用(yòng)。目前已經證明羊膜上皮幹細胞體(tǐ)外可(kě)分(fēn)化為(wèi)具(jù)有(yǒu)功能(néng)的胰島β細胞、肝髒細胞、心肌細胞、骨骼肌細胞、軟骨細胞、脂肪細胞及神經元等，并在整體(tǐ)動物(wù)水平上證明了羊膜間充質(zhì)幹細胞具(jù)有(yǒu)治療中(zhōng)風、肺損傷、肝纖維化、肝硬化、大腦損傷、皮膚損傷及腫瘤等的潛能(néng)。
細胞科(kē)普島:人羊膜上皮幹細胞與其他(tā)幹細胞相比具(jù)體(tǐ)有(yǒu)哪些優勢?
劉天津教授：它具(jù)有(yǒu)胚胎幹細胞的全能(néng)性細胞分(fēn)化特性，功能(néng)強大；來源于外胚層的人羊膜幹細胞；無免疫排異反應；不會産(chǎn)生倫理(lǐ)或者道德(dé)的問題（來源于新(xīn)生兒産(chǎn)後廢棄物(wù)羊膜）；完全原代細胞，保留所有(yǒu)原代細胞最強的幹細胞分(fēn)化功能(néng)。其次人羊膜上皮幹細胞适應的疾病更加廣闊.
羊膜幹細胞可(kě)以分(fēn)化成神經細胞，分(fēn)泌多(duō)種神經遞質(zhì)和神經營養因子來修複受損以及退化的神經系統疾病，如：老年癡呆、帕金森氏病、多(duō)發性硬化、腦出血、腦中(zhōng)風等。同時，人羊膜幹細胞通過旁分(fēn)泌表達廣譜抗炎因子，表達多(duō)種生長(cháng)因子，來針對性的抑制自身免疫病的異常炎症。這為(wèi)自身免疫性疾病開辟了一種新(xīn)的有(yǒu)針對性的治療方法。
為(wèi)自身免疫性疾病患者，如：系統性紅斑狼瘡、類風濕性關節炎等帶來了更好的治療方法。除此之外，人羊膜幹細胞對于非神經系統的損傷性疾病，如：糖尿病、肺和肝的纖維化病變、心肌梗死、急性肝損傷等疾病都有(yǒu)一定的療效。
近期，國(guó)内外的研究者已經把研究目标放在了卵巢早衰和角膜修複方面，并且有(yǒu)非常大的成就,這為(wèi)其之後的發展打下了結實的基礎。我們有(yǒu)理(lǐ)由相信人羊膜幹細胞在臨床中(zhōng)的廣泛應用(yòng)指日可(kě)待。
劉天津教授在實驗室
上海吉濤生物(wù)科(kē)技(jì )有(yǒu)限公(gōng)司創始人劉天津為(wèi)中(zhōng)科(kē)院生化細胞所博士、博士後，劉天津研究員在中(zhōng)科(kē)院從事研發的二十多(duō)年中(zhōng)，師從郭禮和教授，專注于細胞研究，并且深耕于人羊膜上皮幹細胞研究領域，跟随郭禮和教投在國(guó)内先開展hAECs相關研究，發表了多(duō)篇論文(wén)。
其中(zhōng)在《中(zhōng)國(guó)細胞生物(wù)學(xué)學(xué)報》上發表了《人羊膜上皮細胞的幹細胞特征和臨床應用(yòng)潛力》的文(wén)獻綜述。文(wén)章梳理(lǐ)總結了近年來國(guó)内外各科(kē)研團隊在人羊膜上皮幹細胞（hAESCs）研究方面的進展，從hAESCs的來源及屬性、幹細胞特征、免疫學(xué)特征及hAESCs的臨床前研究和臨床研究等方面系統的闡釋了hAESCs在再生醫(yī)學(xué)領域的優勢和應用(yòng)前景。
文(wén)章指出，在hAESCs用(yòng)于幹細胞治療的安(ān)全性方面，hAESCs具(jù)備來源豐富且符合倫理(lǐ)要求、無免疫排異、遺傳穩定無緻瘤性等生物(wù)學(xué)屬性；同時在臨床治療的有(yǒu)效性方面，來源與胚胎第8天上胚層（epiblast）的hAESCs具(jù)備僅次于胚胎幹細胞（ES）的多(duō)向分(fēn)化潛能(néng)和旁分(fēn)泌功能(néng)，在神經修複、免疫調節、抗組織纖維化等方面具(jù)有(yǒu)明顯的優勢。hAESCs可(kě)以廣泛的應用(yòng)于帕金森（PD）、阿爾茨海默病（AD）、幹燥綜合症.腦中(zhōng)風、脊髓損傷、移植物(wù)抗宿主病（GVHD）、自身免疫性疾病、肝肺纖維化、皮膚燒創傷、卵巢早衰等疾病的幹細胞治療。
劉天津教授在實驗室
随着對hAMCs研究的不斷深入，越來越多(duō)的研究緻力于确定hAMCs分(fēn)離和保存的方案。此外，結合小(xiǎo)分(fēn)子、生長(cháng)因子、細胞外基質(zhì)成分(fēn)和共培養方法等外部因素，近年來在hAMCs分(fēn)化方面取得的進展為(wèi)其臨床應用(yòng)帶來了良好的發展前景。
同時，由于hAMC細胞是從人體(tǐ)生物(wù)廢物(wù)中(zhōng)分(fēn)離出來的，因此不受獲取細胞的倫理(lǐ)問題的限制。hAMCs在生物(wù)醫(yī)學(xué)和再生技(jì )術領域的新(xīn)發現和應用(yòng)前景光明。
