间充质干细胞在肿瘤治疗中的应用

Abstract

Mesenchymal stem cells (MSCs) are multipotent stem cells that exist widely in the human body, which can self-renewal and differentiate into different types of cell. Due to its advantages of tumor tissue tropism and easy to be engineered, it has been widely used in cancer treatment research recently. However, the tumor-promoting or anti-tumor effect of MSCs is controversial, especially for unmodified MSCs. Therefore, researchers are more inclined to use MSCs as carriers to engineer them. With the deepening in understanding of vesicles, it is found that the vesicles derived from MSCs seem to have greater advantages as carriers. Although the current research of MSCs in the treatment of tumors has been initiated in the clinic, there are still many problems to be solved in the pre-clinical application.

癌症是一种由遗传及环境因素导致的细胞遗传物质发生改变，致使癌细胞无限增殖，最终影响人体正常生理功能的恶性肿瘤。临床上治疗癌症的方法主要还是比较常规的化学治疗(以下简称化疗)、放射治疗(以下简称放疗)及手术等，由于这些方法具有一定的不良反应、诱发晚期肿瘤耐药且只能减轻原发病灶的负担，对彻底根除肿瘤细胞很少有效，从而迫使研究者寻找更安全、高效的新方法以提高癌症患者的治疗效果^[1]。其中，肿瘤的基因治疗伴随基因编辑技术得到飞速发展，批准进入临床的方案也日渐增多，但其面临新的挑战是如何精准地将抗癌药物递送到肿瘤组织。

近年来，间充质干细胞(mesenchymal stem cells，MSCs)因其独特的肿瘤趋向性而被广泛用于肿瘤的治疗研究，目前已经进行临床试验注册的就有50多个。MSCs是一类普遍存在于胎儿及成人体内的可以进行自我更新及分化为软骨、骨及脂肪细胞等多种细胞的干细胞^[2]，其表面标记为CD105、CD73及CD90，但不表达CD34、CD45、CD14、CD11b、CD79-α、CD19和人类白细胞DR抗原(human leukocyte antigen，HLA-DR)。MSCs最开始由Mastrolia等^[3]发现，并在1966年报道了体内的骨髓细胞具有产生造血细胞、成纤维网状细胞和骨细胞的潜能。随后，在其他组织中也相继发现MSCs的存在，但目前实验研究中MSCs的主要来源是骨髓、脂肪组织及脐带^[4]。其中，骨髓来源的MSCs被认为分化谱系最广，可塑性最强，但其获取困难、细胞量少，且从不同年龄患者中获取的MSCs性能有差异。近年来，脂肪组织及脐带成为MSCs的主要替代性来源。脂肪组织来源与骨髓来源的MSCs在分化及免疫表型等方面一致，脐带来源的MSCs因为具有较高的端粒酶活性，所以增殖能力更强^[5]。因此，MSCs具有异质性的特征，即不同组织来源的MSCs其特性不一样。另外，它还具有低免疫原性、易被多种病毒载体转导及易于遗传修饰等优势。MSCs及其相关药物在体内外均有抑制肿瘤增殖及血管生成、防止肿瘤转移、促进肿瘤凋亡的作用，表明MSCs是一种非常有潜力的抗肿瘤药物。然而，随着研究的进展，也出现了与此截然相反的结果，即MSCs通过分泌相关因子于微环境中可支持肿瘤的生长、增殖。当然，这可能与MSCs固有的生物学特性及实验因素有关，因此，需要对其关键性参数进行深度的了解。本文就近几年来未修饰的MSCs、工程化修饰的MSCs及MSCs胞外囊泡在肿瘤治疗中的作用进行综述。

1. 未修饰的MSCs

MSCs杀伤肿瘤的方式主要有两种，一是通过旁分泌的方式分泌一系列影响细胞生长、血管生成及炎症相关的细胞因子、趋化因子；二是以直接接触的方式与肿瘤及其周围环境进行相互作用。不同来源的MSCs可通过各种方式产生抵抗不同类型肿瘤的能力。

骨髓来源的间充质干细胞(bone marrow-mesen-chymal stem cells，BMMSCs)由于分化性能及可塑性强而被广泛应用于肿瘤治疗研究。BMMSCs及其培养液中分泌的肿瘤坏死因子α(tumor necrosis factor α，TNF-α)，干扰素γ(interferon-γ，IFN-γ)等通过调节肿瘤微环境的免疫成分而诱导大肠癌、结肠癌及乳腺癌等细胞的凋亡，降低其侵袭性^[6-8]。且BMMSCs联合肿瘤放疗及化疗等治疗效果更好，如BMMSCs联合低剂量辐照，可增强瘤周星形细胞增生并显示抗血管生成特性^[9]。联合黄芪多糖(astragalus polysacharin，APS)可以改善肺癌细胞形态，抑制细胞增殖，促使细胞周期阻滞^[10]。阿霉素(doxorubicin，DOX)预处理的BMMSCs对乳腺癌细胞和间变性甲状腺癌细胞具有较强的细胞毒作用^[11]。由于目前少有脐带来源间充质干细胞(umbilical cord-mesenchymal stem cells，UCMSCs)促肿瘤的报道，所以其近年来已成为研究的热点。UCMSCs与乳腺癌及肺癌细胞共培养可呈剂量依赖性诱导癌细胞凋亡^[12]，与前列腺癌细胞共培养后可通过抑制基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinases，MMPs)的表达而抑制癌细胞的增殖和侵袭能力^[13]，其与骨髓瘤细胞共培养通过核因子-κB(nuclear factor κB，NF-κB)信号通路在对抗癌药物的生存、增殖和耐药中起着关键作用^[14]。脂肪间充质干细胞(adipose derived-mesenchymal stem cells，ADMSCs)是MSCs三大来源之一，同样在肿瘤治疗研究中发挥着重要作用，如ADMSCs可抑制肝癌及胶质瘤细胞增殖，促进其凋亡，可显著降低其迁移和侵袭水平^[15]。

MSCs到底是促瘤还是抑瘤的争议越来越大。研究^[16-19]发现BMMSCs可以通过增强MMP-9、波形蛋白、趋化因子受体4(chemokine receptor，CXCR4)、磷酸化丝苏氨酸蛋白激酶(phospho-serine/threonine protein kinase，P-Akt)、磷酸化细胞外信号调节激酶(phospho-extracellular signal-regulated kinase，P-ERK)、双调蛋白(amphiregulin，AREG)、MMP-3和降低E钙黏蛋白等分子表达，或者通过改变磷脂酰肌醇三羟基激酶3/丝苏氨酸蛋白激酶/雷帕霉素靶蛋白通路(phosphoinositide-3 kinase/serine/threonine protein kinase/mammalian target of rapamycin，PI3K/Akt/IL-6/信号转导因子和转录激活因子3(signal transducer and activator of transcription 3，STAT3)、CXCR6/STAT3等信号通路，从而促进肺腺癌、骨肉瘤、肝癌、胃癌、胶质母细胞瘤等癌细胞的增殖、上皮细胞-间充质转化(epithelial-mesenchymal transition，EMT)、迁移及侵袭能力。BMMSCs对癌细胞的耐药也有一定的影响，相关研究^[20-21]表明BMMSCs可以通过上调CD73，激活STAT3信号通路或者释放miR-1180，再激活Wnt5a蛋白(Wnt family member 5a，Wnt5a)、β-连环蛋白及c-Myc等增强鼻咽癌和卵巢癌等细胞的化疗耐药性。另外，在MSCs促瘤研究^[22]中，发现有一部分机制是由于MSCs在肿瘤微环境中受相关因子的影响，进而抑制T细胞、B细胞及自然杀伤(natural killer，NK)细胞等参与的免疫反应，致使机体对肿瘤细胞的免疫监视及免疫防御功能降低。目前MSCs治疗从研究向临床转变的挑战之一就是肿瘤、微环境及MSCs之间的相互作用。免疫监视似乎只发生在肿瘤早期形成阶段，而对于已成瘤的个体，表明其体内的免疫细胞不足以抑制肿瘤，所以以MSCs为载体递送治疗药物似乎对机体的抗肿瘤免疫系统的影响不大。

综上可知，即使用同一来源MSCs处理不同的肿瘤细胞，其产生的效果不尽相同，有些影响其增殖、血管生成及凋亡，而有些影响其侵袭、转移及耐药性，甚至产生促瘤或抑瘤两种完全不同的结果(表1)，这可能与不同肿瘤基因组中发生突变的基因不尽相同以及肿瘤细胞在培养过程中由于培养环境的影响可能发生基因组的改变有关。不同来源的MSCs在肺癌、乳腺癌、肝癌及卵巢癌等肿瘤中均可通过不同的信号通路及表现形式实现良好的治疗效果，但BMMSCs是3种类型MSCs中促瘤报道最多的，这可能与其较强的可塑性有一定关联。

表1.

不同来源的MSCs对不同肿瘤细胞株的影响

Table 1 Effects of MSCs from different sources on different tumor cell lines

种类	抑瘤或促瘤	肿瘤类型	效果	参考文献
BMMSCs	抑瘤	乳腺癌，肺癌，大肠癌，结肠癌，胶质瘤， 间变性甲状腺癌，卵巢癌	降低侵袭性和转移，抑制增殖，诱导凋亡、坏死及周期阻滞，抗血管生成	6
	促瘤	肺癌，黑色素瘤，非小细胞肺癌，头颈部癌， 前列腺癌，舌鳞状细胞癌，骨肉瘤，肝癌， 鼻咽癌，胃癌，大肠癌，卵巢癌，白血病， 胰腺导管腺癌，骨髓瘤，胶质瘤	诱导肿瘤血管生成，刺激生长增殖，支持迁移、侵袭及EMT，增强化疗耐药	6
UCMSCs	抑瘤	乳腺癌，前列腺癌，肿瘤干细胞，骨髓瘤，肺癌	诱导凋亡，抑制增殖、侵袭、迁移及耐药性	3
	促瘤	—	—
ADMSCs	抑瘤	肝癌，胶质瘤，乳腺癌，卵巢癌	促进凋亡，抑制生长增殖、 迁移及侵袭，降低微血管密度	1
	促瘤	—	—

MSCs：间充质干细胞；BMMSCs：骨髓间充质干细胞；UCMSCs：脐带间充质干细胞；ADMSCs：脂肪间充质干细胞；EMT：上皮细胞-间充质转化。

2. 工程化修饰的MSCs

MSCs具有肿瘤趋向性、易于进行遗传修饰及被各种病毒转导等优势，故促使其发展成为靶向递送治疗基因、药物及溶瘤病毒等到实体肿瘤的载体。

2.1. MSCs表达的治疗基因

利用基因工程方法将治疗基因导入MSCs基因组，其表达的产物可以达到或协助杀伤肿瘤的作用。此方法已被广泛地应用于肿瘤的治疗研究，其中，最常用的治疗基因是肿瘤坏死因子相关凋亡诱导配体(tumor necrosis factor related apoptosis inducing ligand，TRAIL)基因，目前有关TRAIL基因遗传修饰MSCs治疗肿瘤的临床试验已经进入了II期。TRAIL属于TNF配体家族，通过结合死亡受体4及死亡受体5死亡受体结构域，从而激活含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶(cysteinyl aspartate specific proteinase，caspases)，诱导癌细胞凋亡，但对正常细胞几乎没有损害。研究^[23-25]表明不管是膜整合型全长TRAIL，还是释放至胞外的截断型sTRAIL，与胶质母细胞瘤、骨髓瘤、非小细胞肺癌等癌细胞共培养后，均能有效地诱导癌细胞凋亡，可显著降低肿瘤体积并延长模型鼠的生存时间。TRAIL与其他功能蛋白重组或与其他化学物质结合不但不影响其功能，反而赋予其额外的功能，如在TRAIL的N 端连有异亮氨酸拉链(isoleucine zipper，ISZ)不仅能向肺癌迁移，且可增强了其抗肿瘤潜能^[26]。

IL可通过调节机体炎症和免疫反应而发挥抗肿瘤作用，是继TRAIL后第2大常见的以MSCs为载体、用于肿瘤靶向治疗的细胞因子。相关研究^[27-30]表明通过基因修饰过表达IL-18、IL-15、IL-10及IL-24的MSCs可分别在乳腺癌、黑色素瘤、胰腺癌及肝癌细胞中表现出显著的抗肿瘤活性。同时，共表达IL-7和IL-12的MSCs在支持嵌合抗原受体T细胞免疫疗法(chimeric antigen receptor T-cell immunotherapy，CAR-T)细胞应答和抗肿瘤能力上均优于未修饰的MSCs^[31]。上述研究表明各种表达IL的MSCs通过调节免疫细胞及炎症相关因子而使其在抗肿瘤的靶向性及杀伤性方面更强，因此在肿瘤的靶向基因治疗中具有强大的潜力。

IFN家族是一类具有抗增殖及促凋亡效应的抗肿瘤因子，但由于其单独注射会导致全身毒性，故常以MSCs为载体而用于各种肿瘤的治疗。研究^[32-33]发现表达IFN-γ的MSCs可明显增加细胞周期抑制剂的表达，显著降低肝癌细胞活力及神经母细胞瘤的生长速度。而高表达IFN-β的MSCs在体内外能明显抑制舌鳞状癌细胞的增殖并促进其凋亡^[34]。Yu等^[35]发现MSCs能够促进乳腺肿瘤的生长增殖，而MSCs-沉默调节蛋白1(silent mating type information regulation 2 homolog-1，sirt1)可以通过募集NK细胞等，显著抑制肿瘤的生长增殖，促进其凋亡，表明遗传修饰性MSCs一定程度上可以逆转天然MSCs的促瘤特性，在肿瘤治疗应用中更安全有效。另外，Chen等^[36]发现IFN-β-MSCs和INF-β均能抑制非小细胞肺癌的生长，IFN-β组裸鼠肝、肺、肾出现充血、渗出和病理病变，而IFN-β-MSCs组却没有，提示以MSCs为载体递送各种治疗基因不仅能增强其抗肿瘤性能，且能缓解抗肿瘤药物导致的内脏器官损伤，使得肿瘤治疗更加的安全而高效。

除了TRAIL、IL及IFN等常用的基因外，研究者^[36]逐渐倾向于构建新型的靶向性更强的融合治疗基因及辅助常规治疗型基因，应用较多的是MSCs介导的钠碘转运体(Na⁺-I-symporter，NIS)放射碘治疗。体外放疗后，NIS-MSCs介导放射性碘化物在肿瘤部位累积，从而实现对肝癌、乳腺癌、胰腺导管腺癌及下咽癌等的治疗。肿瘤组织的血管在肿瘤细胞获取营养物质及氧气中发挥着不可缺少的作用，如果抑制血管生成将使癌细胞缺少新陈代谢所需的原料，从而杀伤肿瘤细胞。相关的研究^[37]包括表达纤溶酶原环状结构域kringle 5的BMSCs植入胶质瘤模型鼠后，再接受放射性核素¹⁸⁸Re治疗可使肿瘤生长和血管生成显著降低^[38]。此外，MSCs表达融合蛋白不仅增强了肿瘤靶向性及特异性，而且还保留了肿瘤杀伤力。表达趋化因子配体9(chemokine C-X-C motif ligand 9，CXCL9)和免疫刺激因子OX40配体(immunostimulatory factor OX40 ligand，OX40L)的MSCs通过增加肿瘤部位CD8、T和NK细胞的比例，产生强大的局部抗结肠癌免疫反应^[39]。此外，使MSCs过表达趋化因子，增强其对肿瘤组织的趋向性，从而提高其对肿瘤细胞的杀伤效果也不失为一种可行的策略。在结肠癌荷瘤裸鼠体内注入过表达趋化因子(C-C基元)配体19[chemokine(C-C motif) ligand 19，CCL19]的MSCs，发现其可显著抑制肿瘤细胞的生长^[40]。

从上述研究可以看出：近几年来MSCs介导的肿瘤基因治疗引起了广大学者的关注，尤其是随着基因编辑技术的蓬勃发展，以MSCs为载体转入各种直接或间接杀伤肿瘤的治疗基因成为更加便捷的治疗手段。但由于MSCs获取困难、具有异质性，且其增殖分化性能会随着体外培养时间延长而逐渐减弱，因此获得质量及数量保证的MSCs是大家非常关注的问题。有少数几项研究为此开辟了一条新的道路，如Wu等^[41]将诱导性多能干细胞(induced pluripotent stem cells，iPSCs)诱导为MSCs，此种来源的MSCs增殖分化性能均更稳定，数量也充分，能保证后续的实验研究。且MSCs又具有低免疫原性的特点，病人体内来源的MSCs可能异常，因此健康人iPSCs来源的MSCs理论上是可以制备成通用型MSCs的，故可广泛应用于肿瘤的临床治疗。但目前其最大的问题是iPSCs来源的MSCs的各种质量检测指标并没有明确，因此，在安全性方面限制了其临床应用的发展。

2.2. MSCs携带的纳米药物载体

将纳米材料负载于MSCs形成的新型载体，因其具有强大的可塑性而被大量研究，纳米材料本身可以携带一些药物，如紫杉醇(paclitaxel，PTX)它是一种从植物中提取的用于多种肿瘤治疗的二萜生物碱类化合物。携带PTX的纳米材料负载于MSCs靶向肺癌、卵巢癌及胶质瘤细胞，虽释放低剂量PTX，却能显著抑制肿瘤的生长^[42]。DOX是一类抗瘤谱较广的抗生素类药物，如用超顺磁氧化铁(superparamagnetic iron oxide，SPIO)纳米颗粒将DOX负载于MSCs，再将其注射到结肠癌模型鼠，可增强其抗肿瘤能力，降低免疫反应，减少全身的不良反应^[43]。在MSCs质膜表面覆盖包埋DOX的聚乳酸-羟基乙酸[(poly(lactic-co-glycolic acid)，PLGA]纳米颗粒，不仅具有较强的肿瘤靶向性和聚集性，且能显著抑制肝癌生长，并在肝癌病灶内诱导肝癌细胞明显的凋亡^[44]。表明纳米材料的包裹不仅提高了药物的局部浓度，且能消除部分肿瘤细胞对抗癌药物的耐药性。除了PTX和DOX等较常见的装载药物外，研究者^[45-46]相继发现其他药物被纳米材料包裹后对某些肿瘤也具有毒性作用，如递送纳米包裹的米托蒽醌(methotrexate，MTX)不仅增强了MSCs的肿瘤趋向性，而且增强了对胶质母细胞瘤的抑制。携带姜黄素的生物素化壳聚糖纳米颗粒通过MSCs递送至肿瘤细胞，可使肺黑色素瘤转移治疗取得较好效果。

利用脂质体、PLGA及生物素化壳聚糖等纳米颗粒包裹各种抗癌药物负载于MSCs，由MSCs递送至肿瘤部位，相比于MSCs直接递送抗癌药物、纳米材料包裹药物，既可以延长抗癌药物的半衰期，又能缓解药物对MSCs造成的毒性作用，且其在肿瘤组织滞留时间及药物有效载荷上均优于单独使用MSCs，但目前其主要的问题是大部分纳米材料是不能跨过血脑屏障的，因此对原位脑肿瘤的治疗还存在障碍。

2.3. MSCs装载的病毒

溶瘤病毒(oncolytic virus，OVs)是一种对人体正常细胞没有影响，但对肿瘤细胞有较强靶向性的能够在其细胞内进行大量复制而导致肿瘤细胞死亡的病毒。OVs通过BMMSCs在肝细胞内高水平积累而有效裂解肝癌细胞，产生强大的肿瘤生长抑制效应。当然，OVs联合其他治疗方法抑瘤效果更好，MSCs运送OVs至弥漫性固有桥脑胶质瘤后联合放疗，可明显延长小鼠存活时间^[47]。除了OVs外，也有其他几种病毒在抗瘤治疗中取得了不错的效果。如不同的溶瘤性单纯疱疹病毒(oncolytic herpes simplex virus，OHSV)变异体修饰MSCs，在颈动脉注射后也可以有效地追踪转移肿瘤的病变，并显著延长脑肿瘤荷瘤小鼠的生存时间^[48]。另外，将鼠源溶瘤冠状病毒-5(mouse oncolyticadenovirus lytic corona virus 5，mCelyvir)负载于MSCs进行肺腺癌肿瘤内注射的抗肿瘤效果也不错^[49]。若肿瘤治疗病毒单独通过血液系统进入人体，通常会被人体免疫系统识别清除而失效，而MSCs作为载体递送病毒，不仅可以帮助病毒逃脱免疫攻击，且能将病毒靶向转运至肿瘤部位，提高肿瘤的治疗效果。

2.4. MSCs联合治疗

由于肿瘤组织具有异质性，即同一肿瘤组织内的不同肿瘤细胞的生物化学特性等不一样，因此，单一的治疗方法难以完全根除不同特性的肿瘤细胞，这也是肿瘤易复发的原因之一，而联合治疗可以依据不同机制杀死肿瘤细胞，在肿瘤治疗方面的效率更高，也是近年来越来越常用的策略。最常见的是打靶外源基因的MSCs联合化疗及放疗，如MSCs-TRAIL联合化合物C、帕比司他及紫杉醇分别可以诱导胶质母瘤细胞、胶质瘤及胰腺癌的凋亡^[50]。表达胸苷激酶(thymidine kinase，TK)的MSCs联合更昔洛韦在治疗宫颈癌、去分化脂肪肉瘤等肿瘤中都取得了非常好的效果^[51]。SMAD蛋白-钠碘转运体-MSCs(drosophila mothers against decapentaplegic-Na⁺-I-symporter-mesenchyal stem cells，SMAD-NIS-MSCs)联合¹³¹I或体外适型放射治疗(external-beam radiation therapy，EBRT)可导致肝癌细胞生长显著抑制^[52]。

工程化修饰MSCs的抗癌机制主要还是借助外部力量，如通过基因编辑等表达特定的抗癌产物，再通过纳米材料装载化疗药物或直接负载抗肿瘤病毒，MSCs主要发挥将治疗药物靶向肿瘤组织的作用，而不仅仅依靠自身分泌的抗肿瘤因子。因此，相较于未修饰MSCs来说，在工程化修饰后的MSCs研究中有关促瘤的报道几乎没有，而未修饰的MSCs则近乎一半。

3. MSCs囊泡

MSCs来源的囊泡是60~1 000 nm大小的脂质双分子微泡，它是MSCs以胞吐方式产生的一种细胞间信息载体，在MSCs与肿瘤细胞通讯中发挥着重要作用。外泌体里面包含的DNA、RNA、蛋白质及活性脂质，调节着肿瘤的微环境，与肿瘤生长、血管生成、转移、侵袭及免疫调节密切相关。但若包装一些抗肿瘤相关生物分子或药物替代其内容物，则可用于临床癌症治疗(图1)，目前已有多项相关研究取得了重大的进展，其中应用最多的囊泡类型是外泌体。

图1.

MSCs囊泡治疗肿瘤的策略

Figure 1 Strategies of MSCs vesicles for tumor treatment

HSV-TK: Herpes simplex virus-thymidine kinase; MSCs: Mesenchyal stem cells; TRAIL: Tumor necrosis factor related apoptosis inducing ligand; Rluc: Renilla luciferase; YCD::UPRT: Yeast cytosine deaminase::uracil phosphoribosyl transferase.

3.1. 包装miRNA的囊泡

MiRNA通过与靶mRNA的3'UTR结合，从而在基因表达调控中起着关键作用。MSCs衍生的外泌体通过miRNA参与细胞间通讯，可介导肿瘤生长和增殖的微环境调节，从而发挥抗肿瘤作用。如MSCs分泌的富含miR-379及miR-148b-3p的囊泡可抑制乳腺癌细胞生长，促进其凋亡及坏死^[53]。另外，同样以MSCs分泌的囊泡为转运载体的miRNA还有miR-302a及miR-499a-5p，它们能明显抑制子宫内膜癌细胞的增殖、迁移及血管内皮细胞管的形成^[54]。此外，还有miR-101、miR-143等分别对骨肉瘤及前列腺癌有较好的杀伤作用^[55-56]。以上结果提示表达miRNA的MSCs外泌体具有良好的抗肿瘤特性，在未来肿瘤临床治疗中具有较好的应用前景。

3.2. 包装治疗药物的囊泡

近年来，研究者^[57]将外泌体包装药物或治疗产物应用于肿瘤细胞的靶向治疗，其中最典型的药物就是PTX及DOX。药物经外泌体包装后，不仅部分缓解了其对正常组织的损伤，而且能提高其在肿瘤部位的浓度，延长其血液循环时间，从而增强肿瘤的治疗效果。

Zhao等^[58]研究证实：将iPSCs来源的MSCs分泌的胞外囊泡递送多西紫杉醇，发现其不仅能选择性地被前列腺癌细胞吸收，而且对肿瘤细胞的毒性更强。有研究者^[59-60]将治疗产物以外泌体的形式分泌出来，且其单独处理肿瘤细胞也能取得较为理想的治疗效果，如表达表达酵母胞嘧啶脱氨酶∷尿嘧啶磷酸核糖转移酶(yeast cytosine deaminase∷uracil phosphoribosyl transferase，yCD∷UPRT)的MSCs外泌体在5-氟胞嘧啶作用下，以剂量依赖的方式抑制前列腺癌、胶质瘤等肿瘤的生长，促进其死亡。然而，也有少量研究^[61]报道携带药物的外泌体却未能达到理想的治疗效果，如将MSCs外泌体处理乳腺癌细胞，发现其可通过诱导miR-21-5p表达而产生对DOX的化疗耐药性。推测其原因，可能与MSCs-外泌体表面或内部携带的与促肿瘤相关的生物分子的存在有关。MSCs衍生的外泌体能引起研究者们的极大关注，是因为它能促进肿瘤的发生、发展，而后研究者才对其进行改良用于肿瘤治疗，因此，为保证其后续临床治疗的安全性而对其表面分子进行检测与鉴定是有必要的。

相较于MSCs，其衍生的外泌体不仅在装载效率及获取来源上略高一筹，还保持了MSCs趋向于伤口、炎症及肿瘤部位的优良特征。尽管MSCs来源的外泌体在肿瘤治疗方面取得了飞速的发展，但其需要进一步朝着高装载容量、高靶向性及低毒性等方面完善，以提高肿瘤治疗的效果及安全保障。

4. 结语与展望

本文讨论了不同来源的MSCs以不同修饰方式应用于各种类型肿瘤的治疗研究。近年来，由于MSCs既具有干细胞的特性，同时又能趋向于肿瘤组织，并与其微环境之间特殊的相互作用而被广泛地用于肿瘤的治疗研究。目前，MSCs主要以未修饰MSCs、工程化修饰MSCs及MSCs囊泡3种形式用于肿瘤研究，它们通过分泌一些炎症相关因子、促凋亡相关因子、microRNA、化学药物及前体药物激活酶等抑制肿瘤生长和增殖，使肿瘤细胞周期阻滞，甚至促使肿瘤凋亡。但现今对MSCs的研究仍处于初期阶段，且随着研究的深入，关于MSCs是促肿瘤还是抗肿瘤的争议不断，这与MSCs及肿瘤的类型、体内外实验条件、MSCs与肿瘤注射方式及剂量等因素密切相关，同时也是MSCs对肿瘤的治疗难以应用于临床的原因之一。关于MSCs的争议较多的还是未修饰的MSCs，所以现在倾向于对MSCs进行工程化改造或联合其他的肿瘤治疗方法，未来的MSCs研究可以试着选择合适来源的MSCs，找到靶向性更好、效率最高及毒副作用最小的MSCs改造方式，在此基础上可以联合多种策略对肿瘤进行高效的治疗。当然，目前报道的有关MSCs的治疗方法大多只是抑制肿瘤体积增大，其药物毒效应与肿瘤增长效应势均力敌，所以很难从根本上清除肿瘤病灶。若MSCs只是辅助肿瘤治疗，尤其是在对肿瘤进行手术、放疗等强有力的治疗之后再结合MSCs治疗，既能修复损伤部位、防止放疗部位组织的纤维化，又能抑制残余肿瘤细胞的再生，能起到较好的预后修复及监测作用，且已经有一期临床试验表明该策略的安全有效性。虽然目前MSCs治疗的形式多种多样，但其在临床肿瘤治疗中也面临着多种问题。对于未修饰MSCs来说，其作用是抑瘤还是促瘤的争议是最大的，另外，从人体中分离得到的MSCs随着体外培养时间的延长，其增殖及分化潜能逐渐减弱，易出现质量及数量不稳定的现象。工程化修饰MSCs的治疗效果更好，但目前的研究中绝大多数基因转染都是由病毒完成的，如慢病毒、反转录病毒等，这些病毒的整合可能存在插入突变、致癌基因活化等问题，还有一些会引发人体较为严重的免疫反应。当然，也有部分研究使用的是非病毒载体，但其转染效率是其明显的短板。另外，即使MSCs携带药物，它也不能高效地通过血脑屏障。相对来说，MSCs囊泡可能会更占优势，首先，由于其纳米级别的粒径更有利于其在体内的分布，也容易到达肿瘤细胞；其次，MSCs囊泡静脉给药不会发生血管栓塞和微血管损伤的风险；最后，MSCs囊泡性质更稳定，易于保存，且出现增殖失控及致癌的风险低。但目前还没有针对MSCs囊泡提取的高产量及高纯度的方法。

基金资助

湖南省自然科学基金(2021JJ30801)；中南大学研究生教育教学改革研究项目(2020JGB105)。

This work was supported by the Natural Science Foundation of Hunan Province (2021JJ30801) and the Graduate Education and Teaching Reform Research Project of Central South University (2020JGB105), China.

利益冲突声明

作者声称无任何利益冲突。

作者贡献

唐香玲 文献查阅和整理，论文撰写和修改；张钰、刘雄昊 论文审阅和修改；刘慕君 写作指导和校正。所有作者阅读并同意最终的文本。

原文网址

http://xbyxb.csu.edu.cn/xbwk/fileup/PDF/2022101444.pdf