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当临床应用干细胞治疗时,选择哪个代次的干细胞治疗更加合适,是经常被问到的问题。人分男女老少,而干细胞也有年轻和衰老之分,细胞代数也是影响临床治疗效果的重要因素。那不同代次的干细胞到底有什么不同呢?
细胞代数通常是指细胞传代的次数,常规定义是细胞用胰酶消化一次,细胞代数就增加一代。
而干细胞之所以要进行传代培养,最主要的目的就是---增加数量。
换句话说,细胞代次越靠后,能获得的干细胞数量就越多,机构的成本也就越低。
细胞培养的主要方式是原代与传代培养。我们通常说的P0代细胞、P1代细胞,指的就是不同代次的干细胞。
理论上讲,细胞代数越靠前,干细胞的干性也越强,增殖能力也越强。但在实际应用中,却是以P4~P6代的干细胞为主,这是为什么呢?
不同代次的干细胞,到底有什么区别?
中国组织化学与细胞化学杂志的研究文献《不同代次人脐带间充质干细胞生物学特性评估》通过研究P3、P5、P10三个代次的hUC-MSCs,给出了研究结论:
细胞形态无明显差异
P3、P5、P10三个代次的hUC-MSCs均贴壁生长,细胞形态为长而扁平的梭形细胞,无明显差异。P3 和P5的HUC-MSCs大小较为均一,而 P10的个别细胞胞体有所增大。
传代代次不影响HUC-MSCs免疫表型
3个代次HUC-MSCs均高表达 CD73、CD90 及 CD105(阳性 率 ≥95%),不表达或低表达CD11b、CD19、CD34、CD45及HLA-DR(阳性率 ≤2%),均符合间充质干细胞的鉴定标准。
传代代次对hUC-MSCs核型无明显影响
3个代次的hUCMSCs均为正常双倍体核型 (46, XY/46,XX),未发 现染色体的缺失、重复、倒位、异位、增多等结构 畸形改变
传代代次不影响HUC-MSCs成骨成脂诱导分化能力
3个代次的HUC-MSCs均出现红色的钙质结节和红色的脂滴,且无明显差异。
hUC-MSCs的增殖能力随着扩增代次的增加而降低
3个代次的hUC-MSCs生长曲线相似:第1 ~ 2天细胞处于潜伏期,增殖不明显;第 3 ~ 5 天细胞进入对数生长期;第6天之后进入平台期,细胞生长停滞。细胞增殖曲线均呈“S”型,两两比较,细胞的增殖能力随着扩增代次的增加而降低,P3代细胞的增殖能力更强一些。
传代扩增代次的增加促进 HUC-MSCs 老化
衰老相关的 β- 半乳糖苷酶 (SA-β-gal) 染色是目前检测细胞衰老最常用的方法。本研究结果显示,P3、 P5HUC-MSCs内可见少量 β- 半乳糖苷酶染色的衰老细胞,P3 与 P5 之间衰老细胞数无显著性差异;与 P3、P5HUC-MSCs比较,P10 HUC-MSCs中衰老细胞数量显著增加,即随着扩增代次的增加,HUCMSCs逐渐衰老,表现为胞体增大,胞核体积异常及多核,胞内颗粒增多,并出现高酶活性的 SA-β-gal。
传代代次的增加影响HUC-MSCs胞内和培养上清 SASP因子的表达
SASP是指衰老相关分泌表型,常见的SASP因子有IL-6、IL-1β、IL-13、TNFα、G-CSF和GM-CSF。SASP因子可通过细胞自分泌加快衰老进程,也可通过细胞旁分泌促进衰老。细胞因子的液相芯片检测显示,3个代次的HUC-MSCs 胞内及其培养上清均能检出IL-6、IL-1β、TNF-α、GCSF和GM-CSF。IL-6 和IL1β在胞内的表达水平随着扩增代次的增加显著升高。由此可见,随着干细胞代次的增加,分泌的衰老相关细胞因子量也会增加,从而诱发机体的衰老。
研究结论
HUC-MSCs体外传代培养至10代均能满足国际细胞治疗协会间充质与组织干细胞委员会的最低标准 ,且染色体核型仍保持其稳定性,不会增加致癌风险。
干细胞经体外长期传代扩增后,虽然不会丢失干性,但会呈现一定的复制性衰老趋势,SASP因子分泌增强,过多的SASP 积累会破坏HUC-MSCs正常细胞形态和功能。
临床应用建议选择年轻态的HUC-MSCs较为合适。
简单来说,该研究结论明确告诉大家了,间充质干细胞经过多次传代以后,虽然符合间充质干细胞的基本的生物学特性,但也出现了明显的衰老和增殖能力减弱,这样的干细胞用到人体,不仅对抗不了衰老,还可能让你老得更快!
干细胞代次太靠后肯定不行,是不是一定要越靠前越好呢?
相关研究也给出结论了,干细胞在体外培养的过程中,干细胞有从组织微环境到体外培养环境的一个调整和适应过程,一部分不适应的细胞会被淘汰,核型分析也存在异常比例偏高的情况,所以,在前两三代,干细胞基因组有着不稳定的因素,存在致瘤风险,不适宜临床应用。
因此,就间充质干细胞(MSCs)而言,临床应用的最佳代数应该在P4~6代。
写在最后
回归干细胞应用代次问题的本质,还是关乎安全性和有效性,干细胞代次太过于靠前,基因组核型不稳定风险高,无法保障安全性,干细胞代次太过于靠后,干细胞增殖分化能力减弱,衰老明显,无法保障有效性。在应用市场,很多机构为了盈利,给客户用存在风险的低代次细胞,或者,为了节约成本,给客户用远超P6代的衰老干细胞,大家一定要擦亮眼睛,好好甄别!
干细胞科普者
干细胞科普者
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