骨髓来源间充质干细胞的自发钙化与安全性研究

骨髓来源间充质干细胞（BM-MSCs）作为种子细胞参与机体的组织修复与再生已经取得不俗的效果，随着临床研究的推广与深入，迫切需要我们探讨BM-MSCs治疗的安全性，为BM-MSCs安全有效的临床应用奠定基础。研究已发现，BM-MSCs存在着自发钙化的倾向，但这种自发钙化是否是BM-MSCs固有的特性？会不会影响BM-MSCs作为种子细胞参与组织修复？其与致瘤性是否具有相关性？这些研究国内外基本处于空白状态。基于此，并在我们前期研究发现大鼠BM-MSCs具有自发钙化倾向的基础上，本项目将通过系统的比较分析和体内外研究，探讨MSCs自发钙化的发生范围、BM-MSCs自发钙化前后基因表达和遗传稳定性差异，同时探讨BM-MSCs自发钙化与致瘤性的相关性，为BM-MSCs安全有效的临床应用和种子细胞筛选奠定一定理论基础和坚实的实验基础。

骨髓间充质干细胞（BM-MSCs）是细胞治疗技术的主要种子细胞来源。随着临床研究不断深入，BM-MSCs的安全性研究具有重要意义。在以往研究中，我们发现大鼠BM-MSCs具有自发钙化倾向。如果自发钙化是BM-MSCs共同的生物学特征，这种特性将不利于非骨组织修复。基于此，本项目围绕BM-MSCs安全性，开展下述4个方面研究，为BM-MSCs临床应用提供参考：1）明确自发钙化是否为BM-MSCs的固有特性；2）不同组织环境下，BM-MSCs是否依然存在自发钙化；3）BM-MSCs自发钙化前后的基因表达和细胞稳定性的变化；4）BM-MSCs自发钙化与致瘤性的相关性。.我们发现，自发钙化不是BM-MSCs的固有特性。首先，BM-MSCs自发钙化存在种属差异。大鼠BM-MSCs存在自发钙化，而山羊和人BM-MSCs在无成骨诱导培养条件下不发生自发钙化；同时，其他组织来源MSCs(例如，人胎盘基蜕膜来源MSCs)却能够发生自发钙化。采用不同组织环境，我们考察MSCs的自发钙化情况。结果发现，在体外三维培养环境下，大鼠和人BM-MSCs均未发生自发钙化；将人PD-MSCs和BM-MSCs接种在脱细胞骨支架上，然后植入裸鼠皮下3个月也均未发现细胞自发钙化。采用基因芯片方法，我们分析大鼠BM-MSCs自发钙化前后的基因表达。结果发现，自发钙化过程受细胞通讯类基因、骨相关基因、TGF-β信号通路、Wnt信号通路等多方面共同调控。致瘤性方面，我们将人BM-MSCs和PD-MSCs分别复合脱细胞骨支架并植入裸鼠皮下3个月，结果均未发现肿瘤形成，表明该细胞无致瘤能力。同时，14C-TdR标记PD-MSCs经裸鼠尾静脉注射后也没发现任何肿瘤形成，进一步说明人MSCs无明显的致瘤能力。最后，我们探讨肿瘤微环境重要因子——低氧和HMGB1对大鼠BM-MSCs增殖和迁移能力的影响。结果表明， 10-100ng/mL HMGB1抑制大鼠BM-MSCs增殖和克隆形成，但却促进大鼠BM-MSCs迁移；低氧协同HMGB1促进大鼠BM-MSCs迁移。综上可知，自发钙化不是BM-MSCs固有的生物学特性，人来源MSCs无明显的致瘤能力。肿瘤微环境会改变大鼠BM-MSCs的生物学特性，但是大鼠BM-MSCs自发钙化与致瘤性之间的联系仍有待进一步研究。