1968年,有學者在骨髓基質的研究中發現了多能間充質幹細胞,並通過系列實驗證實,該細胞可以向多種中胚層細胞系分化,其中包括成骨細胞、成軟骨細胞等。但是,骨髓源性間充質幹細胞的分離和培養難度較大,促使研究者探索新的替代組織供區和新的幹細胞來源。
脂肪組織和骨髓組織一樣,均來自於中胚層,含有大量的細胞基質成分。1964年Rodbell採用蛋白酶消化和梯度離心的方法,由脂肪組織中分離得到富含細胞成分,並將其命名為基質血管成分(stromal vascular fraction,SVF)。2001年,Zuk等通過系列研究證實,SVF中的細胞成分具有多細胞系分化能力。在研究中採用的脂肪組織取自於吸脂減肥患者,通過抽吸得到的脂肪組織經過一系列處理,分離純化得到細胞成分,並把這些細胞稱為「處理的脂肪抽吸細胞(processed lipoaspirate cells,PLA)」。這些細胞體外培養時可貼壁生長,在適宜條件下可向成脂、成骨、成軟骨、成肌方向分化。從而證實,SVF中除了含有特定成脂的前脂肪細胞外,還存在著具有多向分化能力的幹細胞。此後,廣大學者通過大量的研究得出相同的結論,即脂肪組織是SSC/ASC的重要來源,因來自於脂肪,故稱之為脂肪源性幹細胞(adipose-derived stem cell,ADSC)。
常用名詞
脂肪源性幹細胞研究中,曾經用過多種名稱,除了ADSC外,還有脂肪幹細胞(adipose stem cells,ASCs)、脂肪源性成體幹細胞(adipose-derived adult stem cells,ADASC)、脂肪源性成體基質細胞(adipose-derived adult stromal cells)、脂肪源性基質細胞(adipose-derived stromal cells,ADSC)、脂肪間充質幹細胞(adipose mesenchymal stem cells,AMSC)以及成脂肪細胞(1ipoblast)等。
2004年,為規範研究和應用名稱,國際脂肪治療與研究學會(International Federation of Adipose Therapy and Science,IFATS)確定,通過連續培養後仍然具有多向分化能力的細胞稱為脂肪源性幹細胞(adipose-derived stem cells)簡稱為ADSC或ASCs。而脂肪組織經過膠原酶消化獲得的不同類型的細胞混合物,不含脂肪細胞,主要成分包括ADSC、血管內皮細胞、白細胞和紅細胞等,是異質性細胞群,稱為血管基質成分,簡稱為SVF。採用抽吸方法獲取的脂肪組織,並經純化處理的SVF稱為PLA。其與SVF的主要區別是,PLA特指採用吸脂獲取的細胞,而SVF包括吸脂和切脂等多種途徑獲得的細胞。
脂肪源性幹細胞的基本特性
與其他成體相比,ADSC取材方便、來源充分、分離培養方法較為簡單、增殖速度快、擴增能力強,特別適用於自體取材和應用。ADSC具有的這些優勢與其特定的生物學特性密不可分,其生物學特性包括:良好的自我更新能力、高度的增殖特性、多向分化特性、遺傳穩定性。在表面標誌物方面,體外培養的ADSC具有間充質幹細胞常見的表面標誌物,如CD9、CDl0、CD13、CD29、CD44、CD54、CD55、CD71、CD90、CD91、CD105和CD146等呈陽性表達;不表達CD45、HLA-DR等免疫細胞的表面標誌物;也不表達CD14、CD38、CD117等造血細胞的分化抗原。
脂肪源性幹細胞的研究和應用
ADSC屬於成體多能幹細胞的一種,其多向分化能力低於ESC和iPS細胞。但是由於其來源於自體,無免疫源性,無倫理學爭議,因此在細胞治療中更為安全,更為實用。同時,由於脂肪組織來源充足,細胞產量高於其他任何組織來源的幹細胞。因此避免了細胞長期體外培養引發的細胞惡性變的問題。近年來,已進行了多系統的ADSC應用基礎研究,涉及心血管系統、呼吸系統、肌肉骨骼系統、肝和胃腸系統、泌尿生殖系統、神經系統、口腔系統、免疫系統、內分泌系統、視神經系統等。例如,在動物模型中,已對急性心肌梗死或慢性心衰進行ADSC或SVF的治療研究。應用結果證實,ADSC局部應用後左室前壁厚度增加,左室射血分數(leftventricle ejection fraction,LVEF)和心排血量(cardiac output,CO)均優於應用PBS對照組。組織學觀察證實,細胞治療組心肌血管密度增加,其機制可能與移植細胞分泌的血管生成相關因子有關。