间充质干细胞

MSCs靶向治疗存在的风险
异位的组织分化
定植于肾脏的MSCs可能分化为脂肪细胞使肾小球出现
脂肪化；定植于肺部的细胞可能在后期出现骨样的病灶恶性转化、促瘤因子的分泌可能
影响和促进肿瘤的生长和转移。
• 目前，关于MSCs是否具有抗肿瘤效应仍 存争议。有研究者认为：鉴于MSCs在肿 瘤发生发展过程中的不确定性，目前将其 应用于恶性肿瘤的药物研发还为时过早。
hUCMSC
BMSC
（oil red O staining）
More lipid-positive cells were seen in hUCMSC cultures than BMSC cultures grown in adipogenic conditions.
MSCs的生物学特点：
国际干细胞治疗学会提出人MSCs至少具有3个特征:
• 表达低水平的MHC-I 类分子； 不表达MHC-II类分子及共刺激分子，如CD40、CD80、 CD86和CD40L等，能免于NK细胞介导的细胞溶解。 • 调节T细胞的活化和增殖来调控免疫应答，可预防 和治疗移植物抗宿主病和自身免疫性疾病。
MSCs可产生相应的生长因子和细胞因子促进组
织损伤的修复
CSCs具有多重耐药性
① CSCs大多数处于有丝分裂的静止期（G0），
可躲避针对增殖期细胞起效的常规化疗药物的攻
击而得以生存；
② CSCs高表达ABC转运体（ATP-binding cassette
transporter，ABC）MDR、ABCG2
由ABC转运体介导的药物外排作用可保护CSCs 免受细胞毒性药物的损伤，从而降低CSCs对化疗 药物的敏感性，甚至形成对化疗药物的耐受。
① 在正常的细胞培养条件下具有贴壁性；
② 不表达造血细胞表面标志：如CD45、CD34、
CD14或CD11b、CD79a或CD19和HLA-DR；
表达CD73、CD90、 CD105、CD29和CD44等；
③ 在特定条件下，细胞可在体外分化为成骨细胞、 脂肪细胞以及软骨细胞。
MSCs的生物学特性
MSCs具有多向分化和再生潜能---MSCs具有低免疫原性及免疫调节功能
肿瘤干细胞（CSC）是肿瘤组织中存在的极少
量具有自我更新、无限增殖能力和强致瘤性的一 类干细胞 ，它在肿瘤发生、耐药、复发、侵袭 和转移中发挥着重要作用。
不同肿瘤类型的CSCs表面标志物
CD15
CSCs的生物学特性
自我更新
CSCs具有无限增殖能力，通过自我更新维持肿瘤
的持续生长，CSCs积累了所在肿瘤的基因突变， 正是这些基因突变导致了肿瘤细胞的过度增殖，乃 至转移、扩散。
③ 靶向ABC转运体的治疗
如ABC 转运蛋白抑制剂 MS-209、VX-710 和 Tariquidar可同时抑制P-gp 和MRP1(多重耐药蛋白1 ) 等，通过调节转运蛋白的表达水平增强肿瘤干细 胞对化疗药物的敏感性，以克服肿瘤的耐药性。
④以miRNA为基础的分子靶向肿瘤治疗
某些miRNA既可参与维持CSCs，也参与肿瘤的 浸润和转移过程。 miRNA在正常干细胞和CSCs 的表达是不同的。
利用MSCs 的特性，通过细胞载药的形式可以实 现紫杉醇等经典小分子抗肿瘤药物的主动靶向效 果以提高疗效。
如极具侵袭性的脑多形性胶质母细胞瘤，肿瘤易 扩散至周围脑实质细胞，现有的药物难以实现 有效靶向。利用MSC 的肿瘤靶向及寻找转移灶 的特性，可使用基因修饰的MSC 作为手术后的 佐剂，清除残余肿瘤细胞及迁移的瘤细胞。
miR-214在卵巢肿瘤干细胞中高表达，并通过 抑制p53/Nanog通路赋予卵巢肿瘤干细胞自我更 新和耐药的特性。 miR-214可成为卵巢癌靶向治疗的
靶点。
miR-199a在异种移植模型中通过下调CSCs标
志物CD44的表达而抑制肿瘤。
但有些miRNA具有致癌性，如miR-125、
MSCs在肿瘤靶向治疗中的研究与应用
• 通过不同的细胞因子和受体水平的变化，调节
MSCs的迁移速率和方向，而追踪肿瘤细胞在 肿瘤原发及转移部位的迁移、聚集。
• 应用细胞工程技术将MSCs改造成为各种抗肿瘤
成分的载体，使其能携带抗癌细胞因子、溶瘤病 毒、抗肿瘤药物纳米微粒、抗癌药物前体转化因 子等成分，在其注入实验体后迁移至肿瘤原发 灶或转移灶并释放目的成分，抑制肿瘤的生长。
miR-9 、miR-30、 miR-21、 miR-215等。
⑤诱导CSCs分化或CSCs的靶向清除。
在体内外诱导分化剂的作用下，CSCs向正常细胞或接 近正常细胞方向分化，减少肿瘤细胞中CSCs的比例。 如AS2O3或AS2O3和全反式维甲酸联合应用治疗急性早 幼粒细胞白血病。
针对CSCs特定的表面标志
hUCMSC
BMSC
（von Kossa-staining）
Bone nodules were typically observed in hUCMSC cultured under osteogenic conditions by week 3, whereas by week 5 of osteogenic culture, bone nodules were detected in BMSC cultures.
因肿瘤干细胞表面存在着一些有别于普通肿瘤细胞的特 异性标志物（例如：CD133 、ABCG2 、OCT4、 CD123、CD33等），采用特异性抗体靶向杀伤CSCs， 为根治肿瘤提供了又一新的途径.
⑥利用正常干细胞靶向肿瘤干细胞
神经干细胞具有显著的迁移和趋向肿瘤的能
力，可将其作为一种携带治疗基因的载体，利用 它趋向肿瘤的能力而靶向多种类型的CSC，发挥 抗肿瘤药物有效的靶向治疗作用。
多向分化能力
恶性胶质瘤标本及细胞株U251中CD133+细胞可分 化为神经元和星形胶质细胞；CSC还能分化为血管 内皮细胞；
CSCs具有强致瘤性
CSCs较非肿瘤干细胞具有更高的成瘤潜能。 ① CSCs在体外克隆形成能力 ② CSCs在免疫缺陷动物体内的肿瘤形成能力
如：每只NOD/SCID小鼠接种 100 个 CD44+/CD24-或CD24低表达的乳腺癌干 细胞，在接种后6个月内形成肿瘤；而每 只接种1×104个乳腺癌非肿瘤干细胞的 小鼠在相同时间内并未形成肿瘤。
如产生骨形成蛋白1促进 骨、肌腱、软骨的损伤修复； 促血管再生因子可用于缺血性疾病的治疗
MSCs定向迁移至病变部位（趋向性、归巢现象）
体内植入的MSCs在损伤组织局部微环境的作用 下，穿越血管内皮细胞，迁移定位于损伤部位并 分化为相应的组织细胞参与组织修复。 MSCs 分泌多种细胞因子，包括生长因子、趋 化因子、黏附分子等，并通过这些因子调节细 胞外环境、诱导细胞归巢。 迁移的发生有赖于不同细胞因子和受体的相互作 用。 如SDF-1（基质细胞衍生因子-1） /CXCR4、
如通过过表达增加MSCs分泌IL-12、IL-2、TSP-1、 IFN-α、 IFN-β、 IFN-γ等抗瘤因子，能有效抑 制肿瘤增殖、促进肿瘤细胞凋亡，从而增加实验动 物的存活率。 利用表达有胞嘧啶脱氨酶的MSCs迁移聚集于肿瘤 部位后，通过此酶的转化作用使注入体内无毒的 前药5-FC(5氟胞嘧啶）转化形成5-FU，在肿瘤部 位发挥抗癌作用。
② 靶向阻止CSCs信号转导通路
多种CSCs中存在NF-қB、JAK/STAT、PI3K/Akt/mTOR、
Wnt、Notch、Hedgehog（Hh）等信号通路的异常激活
如靶向 Hedgehog信号通路的小分子抑制剂 GDC-0449即 Erivedge（Smo蛋白拮抗剂），它通过抑制Smo蛋白阻断 Hh信号向下游传导而起作用，适用于皮肤基底细胞瘤的 治疗。 BBI608（Napabucasin， JAK/STAT3 通路的抑制剂）是 首个针对高度恶性肿瘤干细胞和其它各种癌细胞的口服小 分子抗癌药物，主要适应晚期胃肠道恶性肿瘤的治疗，目 前正进行结直肠癌、胰腺癌的临床治疗研究。 如抑制 Notch信号通路的 γ-secretase inhibitors (GSIs)和单 克隆抗体。
3、间充质干细胞（mesenchymal stem cells, MSCs)
• MSCs来源于发育早期的中胚层和外胚层，组织 分布广泛，是具有自我复制能力和多向分化潜 能的ASCs。 • 主要来源：骨髓、脂肪组织、脐带、胎盘、羊 水等；
骨髓源性间充质干细胞（bone marrow MSC, BMSC ） 脐带源性间充质干细胞（human umbilical cord MSC， hUCMSC）
靶向CSC在肿瘤治疗中的研究与应用
① 靶向CSCs的微环境
使肿瘤干细胞丧失赖以保持其干性的生存环境。
靶向SDF-1（CXCL12)/CXCR4信号轴治疗白血病； CXCR4 拮抗剂，如普乐沙福和T14003 等，可削弱肿瘤 - 基质间的相互作用，诱导白血病细胞从骨髓基质微环 境中迁移出来，从而增加白血病细胞对细胞毒性药物的 敏感性。 抑制肿瘤血管生成的酪氨酸激酶受体抑制剂类药物 （sorafenib，sunitinib）降低微环境血管密度，间接影 响CSCs的活性。
③ CSCs具有较强的DNA自我修复能力 当肿瘤干细胞受到不同原因引起的损伤后，会启 动p53、ATM-Chk2、 ATR-Chk1等DNA损伤 应答通道，从而引发细胞周期阻滞，确保受损 伤细胞完成自我修复。 ④ CSCs所处的微环境有助于其逃避药物杀伤 ⑤ CSCs的抗凋亡基因表达增强导致凋亡逃逸
MCP1/CCR2、HGF （肝细胞生长因子）/c-Met、 VEGF/VEGFR、PDGF/PDGFR、等。
MSCs具有向恶性肿瘤趋化的特性
肿瘤微环境中趋化因子、生长因子等均参与诱导 MSCs的募集或归巢。
主要步骤： ①MSCs附着于血管内皮 肿瘤组织中TNF-α表达上调使MSCs的黏附分子VCAM-1呈 高表达，促进MSCs黏附于血管内皮细胞。 ②肿瘤部位趋化因子高表达 肿瘤组织中趋化因子SDF-1、CXCL7、CXCL6、CXCL5 等呈高表达，吸引MSCs定向迁移至病灶处。