干细胞是一群高度未分化的细胞，其特征在于具有卓越的自我更新、增殖和分化为单系或多系细胞的能力。由于这些独特的特性，近年来干细胞在再生医学和前沿生物技术领域的重要性日益凸显。它们的应用远不止简单的细胞替代，还涵盖了旨在修复和再生受损组织、调节免疫反应以及恢复器官功能的创新治疗策略。此外，干细胞也是研究复杂疾病（例如退行性疾病和自身免疫性疾病）致病机制以及推进新型药物干预的强大模型，从而确立了其在转化医学中的基石地位。

干细胞根据其分化潜能进行分类。胚胎干细胞（ESCs）是多能干细胞，能够分化成所有细胞类型；而诱导多能干细胞（iPSCs）是经过重编程的体细胞，具有类似的分化潜能。成体（体）干细胞存在于出生后的组织中，具有多能性，能够通过更新其胚层内的细胞来维持组织功能，但无法分化成所有细胞类型。与传统的干细胞来源（例如骨髓）需要进行侵入性操作不同，成体干细胞避免了许多伦理问题，并且只需采用微创方法即可采集。

这些局限性促使人们寻找其他更易获取的成人干细胞来源。一些来源采用非侵入性采集方法。相比之下，一些用于诊断或治疗的临床干预措施则需要通过侵入性手术获取干细胞。这两种方法都展现了将生物废弃物重新利用为宝贵科学资源的潜力。有前景的干细胞来源包括尿液、脂肪组织、卵巢卵泡液、脐带血、羊水、胎盘、华通氏胶、经血和牙髓（表1）。这些材料的采集不会对捐赠者造成伤害，并为再生疗法提供了符合伦理且经济有效的选择。

生物废弃物

01、干细胞来源之一“尿液干细胞”，涵盖其采集方法、定义、特性、优势及作用

什么是尿液干细胞？

尿液干细胞，简称USCs，是从尿液中分离出来的一种多能成体干细胞。它们最初于2008年被发现，被认为主要起源于肾小管的壁层上皮细胞，并随尿液被排出体外。因此，尿液不再仅仅被视为代谢废物，而是成为一种易于获取的、含有具有治疗潜力活细胞的宝贵生物资源。

如何在尿液中采集尿液干细胞？

尿液干细胞（USCs）的采集是一个完全非侵入性、无痛、成本低廉（每个样本成本低于70美元）且可重复的过程。具体方法如下：

1. 样本收集：通常收集中途尿样（即排尿过程中的中段尿液），以减少尿道口杂菌的污染。

2. 细胞分离：将收集到的尿液进行离心，使细胞沉淀下来。即使是少量尿样（如100毫升），也能获得可供培养的细胞。

3. 体外扩增：将沉淀的细胞接种在特定的培养基（如DMEM/F12或角质形成细胞无血清培养基，并添加表皮生长因子等）中进行培养。这些细胞具有强大的克隆形成能力，能够在10到15天内显著扩增，从少量初始细胞达到50万至100万个细胞的数量，以满足应用需求。

尿液干细胞的特性

USCs具有以下关键生物学特性：

1. 干细胞标志物：它们表达典型的间充质干细胞表面标志物，如CD73、CD90和CD105，同时也表达一些特定的标志物如CD24和CD133。

2. 多向分化潜能：USCs具有“分化可塑性”，能够在体外诱导分化为多种细胞类型，包括成骨细胞（骨）、脂肪细胞（脂肪）、肌细胞（肌肉）、神经元样细胞（神经）以及尿路上皮细胞等。

3. 自我更新与扩增能力：即使在少量尿液中，USCs也能被分离出来，并在体外快速扩增，形成细胞克隆，在10-15天内数量可显著增长。

4. 遗传稳定性与安全性：USCs保持遗传稳定，并表现出活跃的端粒酶活性，这对于细胞的长期增殖能力和治疗可行性至关重要。

5. 强大的旁分泌活性：USCs能分泌多种生物活性物质，包括细胞因子、生长因子和外泌体，通过这些物质间接发挥治疗作用。

尿液干细胞的优势

与其他干细胞来源（如胚胎干细胞ESCs或诱导多能干细胞iPSCs）相比，USCs具有显著优势：

1. 来源安全、采集非侵入性：采集尿液样本是完全无创、无痛、无风险的过程，避免了手术取材或伦理争议。

2. 成本低廉：每个样本的采集和处理成本极低（文中提及不到70美元），具有很高的成本效益。

3. 低肿瘤形成风险：研究表明，USCs在移植后表现出极低的致瘤性，安全性远高于ESCs和iPSCs。

4. 适用于个性化医疗：可以从同一患者在不同时间点反复获取USCs，便于进行纵向研究、建立患者特异性疾病模型以及个体化药物治疗筛选。

尿液干细胞的作用

USCs在再生医学和疾病研究中的作用主要体现在两个方面：

治疗作用：

• 直接分化：通过分化为目标细胞类型，用于修复受损组织，如泌尿系统重建、骨修复等。
• 旁分泌效应：其分泌的外泌体和活性因子能够调节免疫反应（如抑制CD4+ T细胞增殖）、减少氧化应激、促进血管生成、抑制细胞凋亡，从而在糖尿病肾病、慢性肾病和缺血再灌注损伤等模型中发挥强大的组织修复和保护作用。

诊断与研究应用：

• 疾病建模：利用患者自身的USCs建立疾病特异性细胞模型，用于研究肾病的发病机制。
• 生物标志物发现与药物筛选：USCs可用于识别与疾病相关的尿液生物标志物，并作为体外平台进行药物毒性测试和药效评估。

总结与挑战：尽管USCs在再生、预测和诊断医学领域展现出巨大前景，但其临床应用仍面临细胞产量因个体差异而波动、表型存在异质性以及分离培养流程需要进一步标准化等挑战。未来的研究将致力于克服这些限制，以充分释放这种非侵入性干细胞资源的潜力。

02、干细胞来源之一“脂肪组织干细胞”，涵盖其采集方法、定义、特性、优势及作用

什么是脂肪组织干细胞？

脂肪组织干细胞，通常称为脂肪来源的间充质干细胞，是从脂肪组织中分离出来的一类具有多向分化潜能的成体干细胞。它们主要存在于脂肪组织的基质血管成分中，这是一个由结缔组织、血管和各种细胞组成的复杂微环境。

如何在脂肪组织中采集干细胞？

采集过程分为两个主要步骤：组织获取和细胞分离。

组织获取：

• 抽脂术：这是一种通过微创手术吸取大量脂肪组织的方法。其优点是能获得高体积的组织，适用于需要高细胞产量的治疗或研究。
• 活检：这是一种侵入性更小的方法，仅采集少量目标组织。适用于只需少量细胞的临床情况。

细胞分离：获取脂肪组织后，需要通过以下方法从基质血管成分中分离出干细胞：

• 酶消化法：使用胶原酶等酶分解组织，释放出细胞，从而获得高产量的、可用于扩增和精确给药的单细胞悬液。但监管机构通常认为此方法超出了“最小操作”范围，审批更严格。
• 机械法：通过物理方式（如微碎片化）处理组织，获得的细胞数量较少，但能保留天然的细胞外基质和血管微环境，生成微碎片化脂肪组织。此法通常被视为“最小操作”，更易于在临床中直接应用。

脂肪组织干细胞的特性

ADSCs具备以下关键特性：

• 表面标志物：表达典型的间充质干细胞标志物（CD73、CD90、CD105呈阳性），而不表达造血细胞标志物（CD14、CD34、CD45、HLA-DR呈阴性）。

• 多向分化潜能：主要能向中胚层细胞分化，如成骨细胞（骨）、软骨细胞（软骨）、脂肪细胞（脂肪）和肌细胞（肌肉）。

• 强大的增殖能力：在体外培养中能快速扩增，并保持基因和表型的稳定性。

• 旁分泌活性：能分泌大量的生物活性因子，这是其发挥治疗作用的主要机制之一（图2）。

脂肪组织干细胞的优势

• 来源丰富、易于获取：脂肪组织储量丰富，可通过常规的抽脂或活检手术获得，是人体最易大量获取的成体干细胞来源之一。

• 强大的再生与修复能力：其多向分化和旁分泌功能使其在组织再生、免疫调节和血管生成方面作用显著。

• 临床适用性广：是目前在临床前和临床研究中应用最广泛的成体干细胞类型之一，拥有大量的研究数据支持。

• 提供无细胞治疗选项：其分泌的外泌体可作为“无细胞疗法”的有效成分，规避了活细胞移植的一些风险。

脂肪组织干细胞的作用

ADSCs通过直接分化和旁分泌机制，在多个领域发挥治疗作用：

1. 再生医学：

   • 骨骼与软骨修复：用于治疗骨缺损、骨关节炎和关节损伤。

   • 心血管与缺血性疾病：通过其促血管生成、抗凋亡和抗纤维化作用，治疗心肌梗死和外周缺血。

   • 伤口愈合与皮肤病学：ADSCs及其外泌体可促进软组织再生和伤口修复。

2. 免疫调节：用于治疗自身免疫和炎症性疾病，如多发性硬化症、狼疮、克罗恩病和类风湿性关节炎。

3. 研究工具：作为重要的细胞模型，用于研究发育、疾病机制和药物筛选。

总结与挑战：尽管ADSCs潜力巨大，但其临床应用仍面临供体差异（如肥胖会导致细胞功能下降）、细胞异质性、体外扩增导致的衰老以及严格的监管框架等挑战。未来的研究将致力于标准化流程并深入理解其作用机制，以推动其更广泛的临床转化。

03、干细胞来源之一“卵泡液干细胞”，涵盖其采集方法、定义、特性、优势及作用

如何在卵泡液中采集干细胞？

卵泡液干细胞的采集与辅助生殖技术（如体外受精IVF）紧密相关，其过程如下：

1. 来源与收集：卵泡液是在控制性卵巢刺激后，进行取卵手术时获得的。它本是该医疗程序中的副产品，通常会被丢弃，因此采集它不会对患者造成额外的侵入性操作。

2. 细胞分离：从收集到的卵泡液中，通过离心等方法分离出其中的细胞成分。卵泡液中的细胞群体具有异质性，主要包括目标细胞——卵泡液来源的间充质干细胞，以及颗粒细胞、免疫细胞等。

3. 鉴定与培养：分离出的细胞会在培养瓶中进行培养。能够粘附在塑料或玻璃基质上、并逐渐展现出成纤维细胞样形态的细胞，即为FF-MSCs，可进行后续的扩增和研究。

什么是卵泡液干细胞及特性

卵泡液来源的间充质干细胞是从卵巢卵泡液中分离出的一类具有间充质干细胞特性的成体干细胞。

FF-MSCs具有以下关键特性：

• 细胞形态：在培养中，它们会从最初的圆形，逐渐变为立方体，最终形成细长的、成纤维细胞样的典型间充质干细胞形态（图3）。

• 表面标志物：表达标准的间充质干细胞表面标志物，包括 CD44、CD73、CD90和CD105。部分细胞还可能表达多能性相关标志物如OCT4、NANOG和SSEA-4，但其功能意义尚待明确。

• 多向分化潜能：在体外具有多向分化能力，主要可被诱导分化为成骨细胞（骨）、脂肪细胞（脂肪）和软骨细胞（软骨）。虽有报道称其可能出现上皮样或神经样形态，但向外胚层或内胚层分化的确凿证据仍有限。

• 受生理病理状态影响：其活力和特性受供体状况影响显著。例如，多囊卵巢综合征、高龄、子宫内膜异位症等状况会改变卵泡液的生化环境，从而影响FF-MSCs的功能。

卵泡液干细胞的优势

FF-MSCs的优势主要体现在其来源和独特性上：

1. 来源是医疗废弃物：作为辅助生殖技术的副产品，其获取不会增加患者的额外痛苦或创伤，实现了“变废为宝”，符合伦理且经济。

2. 具有卵巢微环境的“记忆”：由于来源于卵泡，FF-MSCs的分子特征部分反映了其起源的卵泡微环境，这使其成为研究卵巢生理和疾病的独特且高度相关的体外模型。

3. 旁分泌活性：像其他MSCs一样，FF-MSCs能分泌多种促再生、血管生成和免疫调节因子，具有治疗潜力。

卵泡液干细胞的作用

FF-MSCs的作用主要体现在再生医学和疾病研究模型中：

1. 再生医学应用：

   • 凭借其成骨分化潜能，FF-MSCs在骨组织再生模型中展现出应用前景。

   • 其强大的旁分泌活性（分泌各种生物活性因子和外泌体）在调节炎症、促进血管生成和支持组织修复方面具有潜力。

2. 研究与建模价值：

   • 生殖医学研究：是研究卵巢病理生理学（如多囊卵巢综合征）的理想模型。

   • 毒理学与药理学评估：可用于评估环境毒素、药物对卵巢功能的影响，为动物试验提供一种更符合伦理的替代方案。

   • 外泌体研究：FF-MSCs来源的外泌体携带丰富的生物分子，是一个新兴的研究领域，可能在细胞通讯和治疗中发挥重要作用。

总结与挑战：尽管FF-MSCs潜力巨大，但其临床应用仍面临严峻挑战，主要包括：每个样本中可获得的细胞数量通常较低、供体间因健康状况不同导致的异质性强，以及缺乏分离、扩增和鉴定的标准化方案。目前，FF-MSCs的应用主要仍局限于临床前和实验研究阶段。

04、干细胞来源之一“脐带血干细胞”，涵盖其采集方法、定义、特性、优势及作用

如何在脐带血中采集干细胞？

脐带血干细胞的采集过程与出生过程紧密相连，其核心步骤包括：

1. 采集时机与方式：在婴儿出生、脐带被结扎并剪断后，立即进行采集。这是一个安全、无痛且无创的过程，对母亲和新生儿均无任何伤害。

2. 具体操作：将一根无菌针头插入脐带的脐静脉中，依靠重力或负压收集残留在胎盘和脐带中的血液。通常一次可采集到60至100毫升的脐带血。

3. 后续处理：采集到的脐带血富含多种细胞，其中最有价值的是造血干细胞 和间充质干细胞。这些细胞可以被分离、冷冻保存，并储存在脐带血库中，以备将来临床使用。

什么是脐带血干细胞及特性

脐带血干细胞主要包含两大类型，它们具有独特的生物学特性：

1. 脐带血造血干细胞

• 定义：是能分化成所有血细胞（如红细胞、白细胞、血小板）的原始细胞。

• 特性：

  • 表面标志物：特异性表达 CD34、CD49、CD90、CD117 和 CD133。其中，CD34⁺CD38⁻ 细胞群代表了一种更原始、增殖能力更强的干细胞表型。

  • 更强的增殖能力：与成人骨髓来源的造血干细胞相比，它们具有更长的端粒，增殖速度更快，造血重建能力更强。

2. 脐带血间充质干细胞

• 定义：存在于脐带血中，具有多向分化潜能的成体干细胞。

• 特性：

  • 形态与表型：具有成纤维细胞样形态，表达标准间充质干细胞标志物 CD73、CD90、CD105，不表达造血标志物。

  • 生物学特性：相比成人来源的MSCs，它们增殖能力更强，自我更新潜力更高，并具有低免疫原性和强大的归巢能力（能主动迁移到损伤部位）。

3. 极小胚胎样细胞

• 一种罕见且存在争议的多能干细胞群，表达多能性标志物（如OCT4、NANOG），但其确切功能和身份仍需进一步研究（图4）。

脐带血干细胞的优势

脐带血作为干细胞来源，拥有多重显著优势：

1. 来源伦理、采集无痛：利用本将被丢弃的医疗废弃物，对供体无任何伤害和伦理争议。

2. 免疫原性低：新生儿免疫系统不成熟，使得脐带血干细胞移植后移植物抗宿主病的发生风险和严重程度更低，即使HLA配型不完全相合也能成功移植。

3. 细胞更“年轻”、增殖力强：细胞处于原始状态，端粒长，分裂和再生能力远超成人来源的干细胞。

4. 丰富的生物活性：除干细胞外，还含有多种免疫调节细胞和祖细胞，治疗潜力多样。

5. 即用性强：已冷冻保存在血库中，需要时可快速配型和调用。

脐带血干细胞的作用

脐带血干细胞的应用广泛，主要体现在两大领域：

1. 成熟的临床移植

• 造血系统疾病：是治疗白血病、淋巴瘤等血液恶性肿瘤，以及地中海贫血、镰状细胞病等遗传性血液病和先天性免疫缺陷的公认有效方法。

2. 前沿的再生医学应用

• 组织修复：

  • 骨科：UCB-MSCs关节内注射可改善膝骨关节炎患者的软骨、减轻疼痛。

  • 皮肤科：UCB-MSCs及其外泌体可通过调节TGF-β信号通路，加速伤口愈合和促进皮肤再生。

  • 呼吸系统：在肺科领域，一项近期于2025年进行的临床试验报告称，肺纤维化患者对源自脐带血间充质干细胞（UCB-MSCs）的雾化细胞外囊泡（EVs）耐受性良好，呼吸功能和生活质量均有所改善。在COVID-19诱发的急性呼吸窘迫综合征（ARDS）患者中，UCB-MSCs已被用于减轻过度炎症的“细胞因子风暴”，从而在早期临床试验中降低了全身炎症反应并取得了良好的安全性结果。

• 先进的细胞疗法：作为CAR-T细胞、调节性T细胞、NK细胞等免疫细胞疗法的理想细胞来源，用于抗癌和抗病毒感染。

• 神经系统疾病探索：其分泌的神经营养因子为治疗神经退行性疾病提供了潜在途径。

总结与挑战：尽管脐带血干细胞应用前景广阔，但其主要局限在于单份脐带血细胞数量有限，尤其是对于成年患者，常需进行体外扩增或使用双份脐带血。此外，其中间充质干细胞的含量较低，扩增耗时。然而，随着细胞扩增技术和分离方法的不断进步，这些挑战正被逐步克服，持续推动着脐带血干细胞疗法的发展。

05、干细胞来源之一羊水和胎盘，涵盖羊水和胎盘干细胞的采集方法、定义、特性、优势及作用

如何在羊水和胎盘中采集干细胞？

1. 胎盘干细胞采集：

• 来源：胎盘在婴儿分娩后获取，是随着新生儿出生而自然排出的器官。

• 过程：采集过程安全无创，无论是通过阴道分娩还是剖宫产均可进行。将胎盘组织收集后，在实验室中从其不同部位（如羊膜、绒毛膜等）分离出所需的干细胞。

2. 羊水干细胞采集：

• 来源：羊水在妊娠期间环绕并保护胎儿。

• 过程：需要通过羊膜穿刺术这一有创性操作进行采集，通常是在孕15至20周之间为了产前诊断目的而进行。羊水干细胞则从这些诊断后剩余的羊水样本中分离出来。

什么是羊水和胎盘干细胞及特性？

羊水和胎盘干细胞都属于围产期干细胞，具有“年轻”、增殖能力强、可塑性好的共同特点。但它们具体来源和类型有所不同：

胎盘干细胞（来源复杂，主要包含三类）：

• 人羊膜上皮干细胞：来源于胎盘最内层的羊膜上皮。特性是表达多能性标志物，可塑性高，低免疫原性且无致瘤性。

• 人羊膜间充质干细胞：来源于羊膜的间充质层。特性是具有多向分化能力（成骨、成软骨、成脂），并能分泌具有免疫调节功能的细胞因子和外泌体。

• 羊膜绒毛膜间充质基质细胞：来源于胎盘壁的胎儿侧。特性是表达OCT4、NANOG等多能性基因，能分化为中胚层细胞，并参与骨骼再生和免疫调节。

羊水干细胞：

• 特性介于胚胎干细胞和成体干细胞之间。它们形态多样，表达SSEA-4、OCT4等胚胎干细胞标志物，但致瘤风险低。它们具有强大的多向分化潜能，能分化为心肌细胞、肝细胞、神经元和胰腺细胞等，并能释放具有治疗价值的外泌体。

羊水和胎盘干细胞的优势

1. 符合伦理：胎盘是分娩后的医疗废弃物，羊水是诊断后的剩余样本，利用它们不涉及破坏胚胎，伦理争议小。

2. 细胞“年轻”优质：作为围产期组织来源的干细胞，它们具有低免疫原性、无致瘤性、高增殖能力和显著的可塑性。

3. 强大的分泌功能：能够产生和释放大量具有再生、抗炎和营养作用的生物活性因子和外泌体。

4. 胎盘是“生物工厂”：胎盘组织量大，可同时提供多种类型的干细胞和细胞外基质，是可再生的宝贵生物资源。

羊水和胎盘干细胞的作用

这些干细胞在再生医学的多个领域展现出巨大的临床应用潜力：

• 组织修复与再生：

  • 肺部疾病：胎盘间充质干细胞被用于治疗新生儿支气管肺发育不良，通过减轻炎症和改善氧合起作用。

  • 神经系统：在动物模型中能够刺激神经元再生。

  • 心血管系统：羊水干细胞能减少心肌梗死后的纤维化，限制坏死区域。

  • 骨骼系统：胎盘干细胞有助于骨骼再生；羊水干细胞的外泌体可对抗类固醇诱导的骨质疏松。

  • 消化系统：在炎症性肠病模型中能促进肠黏膜再生。

  • 皮肤与伤口愈合：羊膜上皮干细胞在伤口愈合和上皮修复方面有潜力。

• 作为先进疗法的工具：

  • 可与3D生物打印、复合支架等组织工程技术结合，用于再生皮肤、骨骼、软骨和心血管系统，使胎盘成为一个多功能的“生物工厂”。

总结与挑战：尽管潜力巨大，但这些干细胞的临床应用仍面临监管挑战、分离方案不统一以及需要更多人体临床试验来验证其安全性和有效性的限制。

06、干细胞来源之一沃顿果冻，涵盖沃顿果冻干细胞的采集方法、定义、特性、优势及作用

什么是沃顿胶干细胞及特性

沃顿胶干细胞，正式名称为沃顿胶来源的间充质干细胞，是从脐带中的胶状结缔组织——沃顿胶中分离出来的一类成体干细胞。

它们具有以下关键特性：

• 来源与形态：来源于胚外中胚层，位于脐带中，起到保护血管的作用。它们在形态上与典型的间充质干细胞相似。

• 表面标志物：表达标准的间充质干细胞标志物（CD105、CD73、CD90），同时还表达多能性相关标志物，如 OCT4、NANOG和SOX2，这表明它们处于一种相对原始和未分化的状态。

• 高可塑性与多向分化潜能：具有比骨髓和脂肪来源的MSCs更强的可塑性和增殖能力。在适当诱导下，不仅能分化为成骨细胞、软骨细胞、脂肪细胞等中胚层细胞，还能分化为神经元（外胚层）和胰腺细胞（内胚层）等。

• 强大的旁分泌活性：能分泌大量的生物活性物质，包括可溶性因子（细胞因子、生长因子）和细胞外囊泡（如外泌体），这些成分共同构成了其“分泌组”，是其发挥治疗作用的关键。

如何在沃顿胶中采集沃顿胶干细胞

沃顿胶干细胞的采集过程与脐带血的利用紧密相关，其核心步骤如下：

1. 组织来源：在新生儿分娩、脐带被结扎并剪断后，沃顿胶作为脐带的一部分被一同收集。这本身是医疗过程中的废弃物，因此采集过程安全、无创且符合伦理。

2. 分离方法：在实验室内，主要通过以下两种技术从采集到的脐带组织中分离出WJ-MSCs：

   • 酶消化法：使用特定的酶（如胶原酶）来分解沃顿胶的基质，从而释放出其中的细胞。

   • 组织块贴壁法：将沃顿胶组织剪成小块，直接贴在培养瓶上，让细胞自行从组织块中迁移出来。

3. 体外扩增：分离出的细胞在培养皿中贴壁生长，并能够进行大规模体外扩增，以获得足够数量用于研究和治疗。

沃顿胶干细胞的优势

WJ-MSCs兼具了围产期干细胞的共同优势和其独特之处：

1. 来源伦理、无创获取：利用本应丢弃的脐带组织，不涉及任何伦理争议。

2. 细胞更“原始”、增殖能力强：由于表达多能性基因，其增殖能力和可塑性通常优于成体来源（如骨髓、脂肪）的MSCs。

3. 低免疫原性：这使得它们不仅适用于自体移植，在异体移植中也不易引发强烈的免疫排斥反应，为“现成药”开发提供了可能。

4. 强大的旁分泌与免疫调节功能：其分泌组能介导广泛的治疗效应，且能有效抑制多种免疫细胞（T细胞、B细胞、NK细胞等）的过度活化。

5. 无致瘤性风险：与胚胎干细胞不同，WJ-MSCs在体内形成肿瘤的风险极低，安全性高。

沃顿胶干细胞的作用

WJ-MSCs通过直接分化和强大的旁分泌机制，在再生医学和疾病治疗中展现出广泛的应用前景：

1. 免疫调节与自身免疫性疾病治疗：

   • 通过抑制免疫细胞活化，用于治疗移植物抗宿主病、系统性红斑狼疮和多发性硬化症等。

2. 组织修复与器官再生：

   • 肝脏：在慢性肝炎和肝硬化模型中，能够减少纤维化，促进肝脏再生。

   • 心脏：增强心肌梗死后的心脏修复。

   • 神经系统：通过分泌抗炎分子，为受损的神经提供保护和支持。

   • 其他：在肾脏和肺部修复、慢性伤口愈合以及支持糖尿病患者胰腺功能方面也显示出潜力。

3. 实验肿瘤学：

   • 其分泌的外泌体中携带特定的microRNA（如miR-125b），在三阴性乳腺癌等模型中，可以抑制肿瘤血管生成和癌细胞增殖。

4. 作为“无细胞疗法”的来源：

   • 其分泌组，特别是外泌体，可以作为一种更安全、更易存储和运输的“无细胞疗法”制剂，复制干细胞的治疗功能。

总结与挑战：尽管沃顿胶干细胞前景广阔，但其临床应用仍面临供体之间存在差异、体外扩增时可能出现衰老、给药剂量和方式缺乏标准化，以及分泌组成分和分离方法存在异质性等挑战。解决这些问题是其未来成功实现临床转化的关键。

07、干细胞来源之一月经血，涵盖月经血干细胞的采集方法、定义、特性、优势及作用

什么是月经血干细胞及特性

月经血干细胞是从女性月经血中发现并分离出的一类多能成体干细胞。它们在特性上类似于骨髓间充质干细胞，但具有一些独特之处。

主要特性包括：

• 形态与生长：在体外培养中，它们最初呈现放射状或螺旋状生长，随后转变为典型的梭形、成纤维细胞样形态。

• 表面标志物：表达标准的间充质干细胞标志物，如 CD29、CD44、CD73、CD105，而不表达造血细胞标志物。同时，它们还表达多能性相关标志物，如 OCT4、SOX2、c-Myc和NANOG。

• 多向分化潜能：具有广泛的分化能力。除了能分化为成骨细胞、软骨细胞和脂肪细胞（但其成骨/成脂能力略低于骨髓MSCs）外，还能分化为心肌细胞、神经细胞、肝细胞、胰腺细胞以及女性生殖细胞（如卵母细胞样细胞）。

• 安全性：基因组稳定，无致瘤性风险，免疫原性低。

如何在月经血中采集月经血干细胞

月经血干细胞的采集是一个完全非侵入性、可周期性重复的过程。

1. 样本收集：使用专用的月经杯或收集器，在女性经期直接收集月经血。这个过程无痛、无创，可由个人自行完成。

2. 细胞分离与培养：将收集到的月经血样本送至实验室，通过密度梯度离心法或直接贴壁培养法分离出其中的单个核细胞，并将目标干细胞筛选出来。

3. 体外扩增：分离出的MenSCs在适宜的培养条件下能够快速增殖，可在短时间内扩增到治疗或研究所需的细胞数量。

月经血干细胞的优势

与其他干细胞来源相比，月经血干细胞拥有以下几大突出优势：

1. 极致的非侵入性与可重复性：采集方式简单、无痛，且每月均可获取，为个性化医疗和纵向研究提供了独一无二的、可持续的细胞来源。

2. 无伦理争议：作为体细胞来源，完全避免了胚胎干细胞所面临的伦理问题。

3. 来源丰富、成本低廉：月经血是周期性产生的生理废弃物，来源广泛，采集成本极低。

4. 高增殖能力与多能性：细胞增殖速度快，且分化方向广泛，特别是在生殖系统再生方面展现出独特潜力。

5. 低免疫原性：使其在异体移植中也具有较好的应用前景。

月经血干细胞的作用

月经血干细胞通过直接分化和强大的旁分泌机制，在多个领域显示出治疗潜力：

1. 治疗作用：

• 生殖医学与卵巢再生：这是MenSCs最引人注目的应用领域。它们能在体外分化为具有卵巢样特征的细胞，并已在动物和早期临床研究中被证明能再生卵巢功能，改善因卵巢功能不全导致的内分泌和月经问题。

• 抗纤维化与肝脏修复：通过分泌ECM1等蛋白，能有效减轻肝纤维化。

• 心血管修复：在治疗心肌梗死等心血管疾病方面显示出积极效果。

• 呼吸系统疾病：在急性呼吸窘迫综合征等模型中，能修复肺泡结构、减轻炎症并改善肺功能。

• 肌肉骨骼修复：例如，在椎间盘损伤模型中，能保护椎间盘结构。

2. 作为“无细胞疗法”的来源：

• 其分泌的外泌体同样具有强大的治疗功能。在化疗所致的卵巢损伤、暴发性肝衰竭以及子宫内膜异位症等模型中，MenSCs来源的外泌体显示出抗凋亡、抑制病灶生长和血管生成的良好效果。

总结与挑战：尽管月经血干细胞在再生医学，尤其是女性生殖健康领域前景广阔，但其发展仍面临每次采集的样本量有限、供体个体间存在差异、缺乏标准化的分离与培养流程等挑战。目前绝大多数研究成果仍处于临床前阶段，其长期的疗效和安全性仍需更多临床试验来证实。

08、干细胞来源之一牙髓，涵盖牙髓干细胞的采集方法、定义、特性、优势及作用

什么是牙髓干细胞及特性

牙髓干细胞是从牙齿中央的牙髓组织中分离出来的一类间充质干细胞。它们具有独特的起源，主要来源于颅神经嵴，这使其在神经相关修复中具有天然优势。

主要特性包括：

• 独特的表面标志物：

  • 表达典型的间充质干细胞标志物：CD29, CD44, CD73, CD90, CD105。

  • 表达多能性标志物：OCT4, NANOG, SOX2, SSEA-3, SSEA-4。

  • 表达神经干细胞标志物（如Nestin），凸显其神经嵴起源。

  • 表达成牙本质细胞标志物（如DSPP, DMP-1）。

  • 不表达造血标志物（CD34, CD45等）。

• 强大的增殖与克隆能力：与骨髓间充质干细胞相比，DPSCs具有更高的增殖率、集落形成能力和复制潜能，且能保持基因组稳定。它们可以分化成类成牙细胞，形成矿化结节和牙本质样结构，也可分化成骨生成、软骨生成、脂肪生成、神经源、肌生成、内皮和胰腺谱系（见图5）。

• 多向分化潜能：具有显著的可塑性，能分化为：

  • 成牙本质细胞（其天然使命）

  • 其他中胚层细胞：成骨细胞、软骨细胞、脂肪细胞、肌细胞

  • 外胚层细胞：神经样细胞

  • 内胚层细胞：胰腺细胞

如何在牙髓中采集牙髓干细胞

牙髓干细胞的采集过程是微创的，因为它利用的是本将被丢弃的牙齿。

1. 组织来源：主要从自然脱落的乳牙或因正畸等原因拔除的恒牙中获取。

2. 提取过程：

   • 对离体的牙齿进行消毒。

   • 将牙齿纵向切开或磨开，暴露出内部的牙髓腔。

   • 用器械从牙髓腔中提取出牙髓组织。

3. 细胞分离与扩增：

   • 提取的牙髓组织立即处理或冷冻保存。

   • 在实验室中，使用I型胶原酶和分散酶进行酶消化，将组织分解成单细胞悬液。

   • 将细胞进行培养，能够贴壁生长并呈现成纤维细胞样形态的细胞即为DPSCs，随后可在体外大量扩增。

牙髓干细胞的优势

DPSCs与其他来源的干细胞相比，具有以下显著优势：

1. 采集微创、来源伦理：利用废弃的牙齿，无需额外的手术，无伦理争议。

2. 细胞“年轻”且增殖力强：尤其是从儿童乳牙中获取的DPSCs，具有非常高的增殖活性和克隆形成能力。

3. 独特的神经嵴起源：这使得它们在神经再生和颅面部组织修复方面具有天然的优势和倾向性。

4. 多能性且低免疫原性：具有广泛的分化能力，并易于进行异体移植。

5. 易于储存：牙齿或分离出的牙髓组织可以像脐带血一样被冷冻储存，建立“牙库”。

牙髓干细胞的作用

DPSCs通过直接分化和强大的旁分泌机制，在多个领域展现出治疗潜力：

1. 牙科与颅面再生（核心应用）：

• 牙髓再生：与支架材料结合，能够再生出血管化的功能性牙髓组织，用于治疗牙髓坏死，是“再生性牙髓治疗”的关键。

• 骨再生：具有很强的成骨能力，已应用于下颌骨缺损和颅面骨再生，效果优于无细胞的单纯支架。

2. 神经修复：在脊髓损伤等临床前模型中，DPSCs能表达神经元标志物、分泌神经营养因子，从而促进轴突再生、减轻炎症，并促进功能恢复。

3. 血管生成与伤口愈合：

• 能促进血管生成，帮助缺血组织恢复血供。

• 通过分泌抗炎和促再生因子，加速慢性伤口和溃疡的愈合。

4. 其他潜在应用：

• 平滑肌再生：如在膀胱重建中显示潜力。

• 免疫调节：可用于治疗自身免疫性疾病和代谢性疾病。

总结与挑战：尽管牙髓干细胞前景广阔，但其临床应用仍面临挑战：每颗牙齿能获得的组织量和细胞产量有限；供体年龄严重影响细胞质量（乳牙来源优于恒牙）；以及最关键的是，目前仍缺乏大规模的人体临床试验来充分验证其在不同疾病中的安全性和有效性。

利用生物废弃物衍生干细胞的监管考量

生物废弃物来源的干细胞为胚胎干细胞提供了一种极具前景的替代方案。这些材料引发的伦理争议较少。然而，监管机构仍然实施复杂的监管措施，以解决剩余的伦理问题并确保妥善管理。这种监管措施保护了捐赠者的权益，确保了产品质量，并支持这些细胞产品在临床环境中的安全有效应用。

调控途径

细胞操作的程度直接影响生产要求。大量处理细胞的研究人员必须遵循良好生产规范 (GMP)，以确保无菌性、特性、效力和可重复性。实验室操作会引入变异性和潜在风险，因此需要严格的质量控制。研究人员必须严格筛查废弃组织样本中的病原体、遗传异常和潜在污染物。此外，还必须评估长期安全性风险，包括免疫原性、基因组不稳定性以及致瘤性。临床前和临床试验框架需要全面的数据。监管机构在批准治疗应用之前，要求提供可靠的长期安全性证据（图6）。

世界各国都已建立监管框架，以监督基因和细胞疗法的开发和临床应用。安全性、有效性和质量保证是核心原则。

• 美国：食品药品监督管理局 (FDA) 根据《联邦法规》第 21 篇第 1271 部分，将这些材料归类为人类细胞、组织以及细胞和组织制品 (HCT/P)。具体而言，监管机构主要根据操作程度来确定分类。仅经过“最小操作”且用于同源用途的产品可能适用较轻的监管。相比之下，经过广泛操作（例如扩增、分化或基因工程）的产品则属于生物制品范畴，需要获得上市前批准。
• 加拿大根据《食品药品法》及其配套法规（包括《食品药品条例》和《人体细胞、组织和器官移植安全条例》）将基因和细胞疗法作为生物制品进行监管。细胞疗法通常涉及对患者自身细胞进行处理。基因疗法旨在通过修改患者的遗传物质来治疗疾病。其分类取决于预期用途、修改程度和相关风险。加拿大卫生部为新产品或难以归入现有类别的产品设立了先进治疗产品（ATG）审批途径。
• 欧盟：欧洲药品管理局 (EMA) 执行欧盟指令 2001/83/EC 所规范的先进疗法药品 (ATMP) 框架，该框架区分了加工级别和治疗目的。EMA 还提供欧盟成员国范围内的集中式上市许可。诸如优先药物 (PRIME) 和有条件上市许可等项目加快了针对严重或罕见疾病的疗法的准入，而孤儿药激励措施则鼓励罕见病疗法的创新。
• 日本：《药品医疗器械法》（PMD法）将细胞治疗产品归类为再生医学产品进行监管。日本率先通过《再生医学安全法》和“先驱认定”（Sakigake）制度，在再生医学领域建立了先进的监管体系。这些制度允许在上市后进行严格的监测，并给予有条件的、有时限的批准。这些框架使日本成为再生医学领域的领导者。
• 中国：自2017年以来，国家药品监督管理局改革了中国的审批流程。相关法规确保干细胞研究符合药品生产质量管理规范（GMP）并受到伦理监管。
• 印度：中央药品标准控制组织（CDSCO）是国家药品监管机构，负责确保药品、化妆品和医疗器械的安全、有效和质量。根据《药品和化妆品法》，CDSCO负责审批新药和临床试验，监管药品进口，并制定质量标准。
• 澳大利亚：药品管理局 (TGA) 根据生物制品监管框架对疗法进行监管，并根据风险等级对产品进行分类。高度基因改造的产品需接受严格的上市前评估。《基因技术法》和国家健康与医学研究委员会 (NHMRC) 的伦理准则确保了基因改造疗法的安全开发以及临床试验的伦理规范。
• 巴西：巴西卫生监管机构ANVISA依据RDC No. 260/2018号法规对先进治疗产品（ATMP）进行监管。该法规涵盖体细胞疗法、基因疗法和组织工程。监管重点在于操作水平、细胞来源和治疗目的，要求在获得批准前严格遵守安全性、有效性和质量标准。

总体而言，尽管各国监管框架存在差异，但其共同基础是确保安全性、有效性和质量。这些框架还提供了加速审批途径和激励措施，以鼓励创新。日本和中国强调有条件批准并辅以上市后监测，而美国和欧洲则侧重于严格的上市前评估和快速审批程序。这些互补的方法共同推动了全球再生医学的发展。

伦理和法律层面

尽管利用废弃物衍生的干细胞可以规避与胚胎干细胞研究相关的大多数伦理争议，但仍有一些问题悬而未决，例如商业化、捐赠者权利以及公平获取治疗的机会。在许多国家，对生物废弃物的所有权、转移和商业化的法律限制阻碍了跨境合作，并延缓了临床转化。

结论与未来挑战

战略价值与转化瓶颈：生物废弃物在推动科学创新和降低研究成本方面具有关键战略价值，是再生医学、药物研发与诊断技术取得突破的基础。然而，将其转化为临床治疗产品面临着巨大的经济挑战，核心在于需要建立符合药品生产质量管理规范（GMP）的设施。这些设施因对无菌环境、严格质检和长期产品追踪的高要求，导致生产成本高昂，成为其规模化临床应用的主要瓶颈。

AI驱动的生产革命：为应对生产挑战，人工智能（AI）正成为变革性的解决方案。通过机器学习算法分析培养数据、利用数字孪生模拟工艺参数，AI能优化细胞扩增与分化过程，无创监测质量，显著降低失败风险与实验负担。结合自动化封闭系统，AI不仅能确保生产稳定与合规，更能通过优化供应链来降低终极障碍——产品销售成本，为干细胞疗法的大规模转化铺平道路。

监管与伦理框架的必要性：尽管AI前景广阔，但其与先进疗法生产的融合仍缺乏清晰的监管指南。欧洲EMA和美国FDA等机构均强调AI决策必须透明、可验证，这对确保患者安全至关重要。因此，在战略性利用生物废弃物的同时，必须审慎构建统一的法律与伦理框架，这不仅是最大化其效益的关键，也是支持该领域实现负责任与公平发展的基石。