揭秘间充质基质细胞特性：供体年龄与品种的关键影响

研究人员为明确供体年龄和品种对间充质基质细胞（MSCs）特性影响开展研究，发现二者显著影响其增殖、分化和免疫表型。

　　

间充质基质细胞特性研究：供体因素的关键影响

在生命科学的微观世界里，间充质基质细胞（Mesenchymal stromal cells，MSCs）犹如一颗璀璨的 “潜力之星”，因其具有自我更新、多谱系分化和免疫调节特性，在再生医学和组织工程领域展现出巨大的应用潜力，吸引着众多科研人员的目光。然而，这颗 “星星” 的光芒却被诸多未知所遮蔽。

最初，人们认为 MSCs 是具有明确特征的单一细胞类型，但如今已明确它是一个异质性的细胞群体。在 MSCs 的众多影响因素中，供体年龄和品种对其特性的影响一直存在诸多争议。比如在细胞增殖方面，虽然常有人认为年龄增长会使 MSCs 增殖能力下降，但不同研究结果差异很大。有的研究发现老年供体的细胞增殖能力确实下降，还伴随细胞形态向衰老转变；而有的研究却发现年龄对大鼠骨髓来源的 MSCs 增殖潜力并无影响。在分化能力上，情况更为复杂，以脂肪分化为例，不同研究在不同组织来源的 MSCs 中得出的年龄相关结论大相径庭，在成骨、软骨分化方面也是如此。并且，品种差异对 MSCs 的影响也不容小觑，已有研究表明不同品种动物的 MSCs 在增殖、分化和免疫表型上存在差异。

这些不确定性严重限制了 MSCs 在实验和治疗中的应用。为了揭开这些谜团，来自根特大学（Ghent University）、KU Leuven Campus Kulak 等机构的 Emma Heyman、Maria Olenic 等研究人员开展了一项极具意义的研究，相关成果发表在《Stem Cell Research & Therapy》杂志上。

研究人员为了深入探究供体年龄和品种对 MSCs 特性的影响，从三个年龄类别（胎儿、小牛、成年）以及两个不同品种（荷斯坦奶牛 Holstein Friesian，HF；比利时蓝牛 Belgian Blue，BB）的牛皮下脂肪组织中分离出 MSCs 进行研究。研究用到的关键技术方法主要有：一是细胞分离与培养技术，从牛的皮下脂肪组织获取 MSCs 并进行体外培养；二是多谱系分化实验，检测 MSCs 向脂肪细胞、成骨细胞和软骨细胞分化的能力；三是增殖和衰老检测技术，记录细胞的群体倍增数（Population doublings，PD）和群体倍增时间（Population doubling time，PDT），并对细胞衰老进行定性和定量评估；四是多色流式细胞术，用于分析 MSCs 的免疫表型。

研究结果如下：

1. 增殖潜力：通过连续传代并记录 PD 和 PDT，利用生存分析研究发现，不同年龄和品种的 MSCs 增殖潜力差异显著。胎儿和小牛阶段的 HF - MSCs 增殖能力突出，其中分别有 4/7 和 6/7 的供体样本能实现超过 30 次的群体倍增。整体来看，年轻供体（胎儿和小牛）来源的脂肪组织 MSCs（AT - MSCs）增殖速度更快，但小牛 BB - MSCs 除外，其在前 10 次 PD 时增殖较慢。在最大 PD 数方面，胎儿和小牛阶段的 HF 细胞显著多于 BB 细胞；在 HF 品种内，小牛细胞的最大 PD 数高于胎儿和成年细胞；而在 BB 品种内，成年细胞的最大 PD 数最高12。
2. 细胞衰老：对细胞衰老进行定性和定量分析后发现，虽然随着细胞增殖，β - 半乳糖苷酶活性增加，衰老细胞增多，但不同品种和年龄组之间的 β - 半乳糖苷酶活性并无显著差异，且供体间存在较高变异性3。
3. 细胞表面标记：基于多色流式细胞术对细胞表面标记的检测显示，不同年龄和品种的 MSCs 在 CD14、CD29、CD44、CD45、CD73、CD79α、CD90 和 MHC - II 等标记的阳性细胞百分比上表现相似，但 CD34 和 CD44 的表达存在品种差异。小牛 HF - MSCs 中 CD34 + 细胞的比例显著高于小牛 BB - MSCs，而胎儿 BB - MSCs 的 CD44 + 细胞数量明显多于胎儿 HF - MSCs45。
4. 三系分化潜力：通过诱导 MSCs 向脂肪细胞、成骨细胞和软骨细胞分化并进行评估，发现不同年龄和品种的 MSCs 三系分化潜力不同。脂肪分化方面，胎儿和成年 HF - MSCs 的分化比例显著高于小牛 HF - MSCs，且成年 BB - MSCs 的脂肪分化能力低于成年 HF - MSCs。软骨分化上，胎儿 HF - MSCs 的分化比例明显高于成年 HF - MSCs，且 HF - MSCs 的糖胺聚糖含量随供体年龄增加而减少。成骨分化受品种影响，胎儿 BB - MSCs 的钙沉积显著高于胎儿 HF - MSCs67。
5. 相关性分析：研究还进行了相关性分析，结果显示 CD34 表达与成骨分化潜力呈负相关，与最大 PD 数呈正相关；成骨分化潜力与最大 PD 数呈负相关；软骨分化潜力与衰老呈负相关；细胞衰老与 PDT 呈正相关89。

在讨论部分，研究人员指出这些结果具有重要意义。在再生医学和组织工程应用中，胎儿和小牛阶段的 HF - MSCs 高增殖能力使其更具优势，例如在生产 cultured meat 时，使用 HF - MSCs 能满足大量细胞的需求。不同品种间 MSCs 特性的差异可能源于品种特异性的遗传和代谢因素，像 HF 牛较高的代谢活性或许是其 MSCs 增殖能力强的原因，而 BB 牛更注重组织沉积的生长模式可能影响了其 MSCs 的分化特性。此外，CD34 表达与 MSCs 增殖和分化能力的相关性，为基于 CD34 表达筛选合适的 MSCs 供体用于不同治疗提供了参考。不过，研究也存在局限性，如未充分考虑供体性别对 MSCs 特性的影响。

综上所述，该研究明确了供体年龄和品种对牛脂肪组织来源的 MSCs 免疫表型、增殖和分化潜力的显著影响。这不仅为在兽医再生研究和转化研究中合理选择 MSCs 供体提供了关键依据，有助于提高基于 MSCs 治疗的效果，也为后续深入研究 MSCs 的异质性、进一步优化 MSCs 在医学领域的应用奠定了坚实基础。未来，还需要更多研究来深入探究 MSCs 特性的影响因素，以推动再生医学和组织工程领域的发展。