間充質干細胞是具有自我更新和多向分化潛能的成體干細胞， 存在于脂肪、骨髓和臍帶等多種組織中， 能通過直接分化或旁分泌的方式發揮修復組織缺損、促進血管生成、免疫調節、抗纖維化等多種作用。間充質干細胞在抗衰老、毛發/組織再生、創面愈合、抗纖維化等多個方面已有較為深入的研究， 效果與安全性良好。

干細胞是一類具有自我更新和多向分化潛能的細胞。存在于成體組織中的干細胞統稱為成體干細胞，在維持穩態、組織修復和再生等過程中發揮關鍵作用。其中， 間充質干細胞（MSC）是一類能貼壁生長， 具有特定表面標志物， 并能夠向骨、軟骨和脂肪細胞分化的成體干細胞，最常見的來源是骨髓、脂肪、臍帶等。間充質干細胞來源廣泛， 獲取容易， 因此得到了廣泛研究與應用。

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1.間充質干細胞促進皮膚組織的修復和再生

皮膚是人體最大的器官，其重要性不言而喻。隨著年齡的增長，很多人的皮膚和肌肉不同程度地出現松弛、失去彈性，進而出現皺紋、色斑。同時作為免疫器官之一，皮膚的免疫屏障功能退化還會使人們更容易患上濕疹、皮炎、黑色素瘤、皮膚癌等疾病。

人類皮膚的衰老是經歷一個復雜的過程，主要是由內在機制和外在影響的相互作用導致引起的。然而皮膚的老齡化是一個不可避免的，因此如何延遲衰老及減緩或改善面部皮膚老化過程是美容和時尚界及整形醫師界相當感興趣的領域。

2022年科技部發布了“干細胞研究與器官修復”重點專項申報指南，涉及熱點包括類器官、器官芯片、外囊泡(外泌體)、干細胞與器官抗衰老、器官原位再生、干細胞與生物材料等。其中，發展2~3種間充質干細胞的損傷修復、衰老干預及疾病治療策略。

近期，澳門大學健康科學學院近期創造發明一項新的干細胞技術，并國際知名刊物《Theranostics》（影響因素8.063）上發表。論文題目為“來自人胚干細胞的間充質干細胞球無創使用后透過CXCL12-CXCR4信號軸促進傷口愈合”，該研究選用干細胞球外用加快皮膚創傷愈合，有望打開皮膚傷口愈合治療的的新方法。

該研究發現：將“人間充質干細胞球”直接擦抹于皮膚傷口，即使在低氧和炎性的創傷環境中，這些干細胞球比單個干細胞更易于生存，且能快速遷移到創口內部幫助表重建和血管再生。

在國際期刊《Stem Cell Research&Therapy》也刊登了一篇全新科研成果，生物學家發現胎兒臍帶間充質干細胞分泌的外泌體有傷口愈合的作用。

臍帶間充質干細胞的生物學作用主要是通過細胞間的相互影響、分泌細胞因子和上調細胞表面的抑制分子實現，其分泌的外泌體是細胞間調整的主要物質之一。在研究中，生物學家檢驗到臍帶華通氏膠中富含大量α-2-巨球蛋白（a2M）的外泌體，而a2M被認為是可能促進傷口愈合的主要成分。

2.間充質干細胞應用于耳廓再造

間充質干細胞已廣泛應用于多種組織再生中。利用間充質干細胞能夠向軟骨、成骨分化的特性， 將間充質干細胞接種在3D打印的耳廓支架上， 能保持細胞粘附與增殖功能， 有望應用于耳廓再造。

2021年德國一科研團隊在，國際科技期刊Int J Mol Sci. 發表了題為Evaluation of the Usability of a Low-Cost 3D Printer in a Tissue Engineering Approach for External Ear Reconstruction（3D 打印機在外耳重建組織工程方法中的可用性評估）的研究報告。

該研究指出，使用異體材料代替自體軟骨移植物為顱面重建手術提供了新的視角。特別是對于再生方法，定制的植入物使外科醫生能夠恢復耳朵的軟骨框架，而不會造成供區發病率。

然而，市售植入物的高開發和生產成本阻礙了臨床轉化。出于這個原因，研究了低成本 3D 打印機 (Ultimaker 2+) 作為廉價外科植入物的內部生產工具的可用性。修改了 3D 打印機的開放軟件架構，以便能夠打印生物相容性和生物可降解聚己內酯 (PCL)。首先，將 PCL 植入物的打印精度和局限性與參考材料丙烯腈丁二烯苯乙烯 (ABS) 和聚乳酸 (PLA) 進行了比較。然后在自制的 PCL 支架上接種脂肪組織衍生干細胞 (ASC)，并使用細胞活力染色 (FDA/PI) 和 dsDNA 定量分析 (PicoGreen) 將生物相容性與市售 PCL 支架進行比較.其次，使用計算機輔助設計 (CAD) 和計算機輔助制造 (CAM) 方法從鏡像 CT 成像數據制造多孔和實心的患者定制耳結構，以評估打印準確性和可重復性。結果表明，多孔 PCL 支架的打印是可能的，其精度相當于邊緣長度為 10 mm 和孔徑為 0.67 mm 的參考材料。

圖：患者定制的實心和多孔耳廓結構的設計和制造流程總結。在輸入階段，提取和編輯女性患者未受影響的耳朵（顯示為綠色）（后處理）。最終模型在頭骨模型上使用 AutoCAD 進行鏡像，在使用 Ultimaker 2+ 處理最終輸出之前，使用布爾運算將孔設計到耳廓結構中。對所有三種長絲材料重復該過程。

圖：自制多孔（頂行）和實心耳廓（底行）結構的示例圖片。

間充質干細胞的細胞活力、粘附和增殖在自制和市售的 PCL 支架上是等效的。患者定制的耳部構造可以很好地以固體形式生產，并且由所有三種熱塑性材料制成的多孔形式的準確性有限。改進后的低成本 3D 打印機的打印尺寸和質量足以滿足選定的組織工程應用，以及制造用于手術模擬的個性化耳模型，每個細胞培養支架的制造成本為 0.04 歐元，每個固體（多孔）為 0.90 (0.56) 歐元) 由 PCL 制成的耳構造。因此，應進一步研究基于 PCL 的組織工程支架和外科植入物的內部生產，以促進在日常臨床常規中使用新材料和 3D 打印。

3.間充質干細胞在人類頭骨骨再生中的應用

2022年，佛羅里達州梅奧診所整形外科的研究人員， 使用與骨組織相似的材料作為支架接種間充質干細胞， 可以構造出性能良好的組織工程骨，該研究發表在J Craniofac Surg.上，標題為application of human adipose-derived stem cells for bone regeneration of the skull in humans（人類脂肪干細胞在人類頭骨骨再生中的應用）。

該研究指出，顱骨成形術是最古老的外科手術之一。然而，直到上個世紀才取得真正的進展。需要替代方法來實現缺陷的最佳閉合，同時減少不良影響。我們旨在評估單獨使用人類脂肪干細胞 (hADSC) 或接種在支架中作為顱骨缺損的主要治療方法，并評估人類患者的預后。

研究結論顯示，使用自體脂肪來源的間充質干細胞在短期和中期實現了骨再生，沒有重大不良反應。一項長期隨訪研究（6 年）顯示，接種脂肪來源的間充質干細胞的 β-磷酸三鈣支架發生晚期感染和重吸收。

4.間充質干細胞形成可用于移植的骨組織

以3D打印的多孔生物陶瓷作為支架表面接種間充質干細胞， 可誘導間充質干細胞成骨分化， 最終形成可用于移植的骨組織。2021年意大利特倫托大學生物醫學技術中心的研究團隊發表了題為3D Printed SiOC(N) Ceramic Scaffolds for Bone Tissue Regeneration: Improved Osteogenic Differentiation of Human Bone Marrow-Derived Mesenchymal Stem Cells（用于骨組織再生的 3D 打印 SiOC(N) 陶瓷支架：改善人骨髓來源間充質干細胞的成骨分化）的研究報告。

該報告指出，近年來，由于創傷、癌癥、關節炎和感染對骨替代物的需求不斷增加，骨組織工程得到了顯著發展。用于骨再生的支架需要具有機械穩定性，并具有具有互連孔隙的 3D 結構。

隨著增材制造技術的進步，這些要求可以通過使用低成本多步驟工藝的具有受控幾何形狀和孔隙率的 3D 打印支架來滿足。然而，支架還必須具有生物活性，以促進細胞再生成骨組織的環境。

圖：大(a)和小(c)孔徑SiOC(N)支架；光學顯微鏡下的支架結構（b，d）。(b,d) 中的比例尺為 500 μm。

為了確定定制的 SiOC(N) 多孔結構的低成本 3D 打印方法是否可以再生骨骼，研究人員使用人類間充質干細胞 (hMSC) 測試了這些結構的骨整合潛力。這包括檢查成骨分化環境（細胞增殖和代謝）下的一般生物相容性。

此外，通過共聚焦顯微鏡觀察細胞形態，并通過實時PCR確定骨形成不同階段典型成骨標志物的基因表達。研究結果表明，支架的孔徑大小對分化有顯著影響。一定范圍的孔徑可以刺激成骨分化，從而促進骨再生和再生。

5.間充質干細胞促進血管和淋巴管的生成

間充質干細胞除能夠通過旁分泌多種生長因子促進血管和淋巴管的生成外， 還能直接分化為淋巴管內皮細胞標志物LYVE-1陽性的細胞， 移植后可緩解淋巴水腫程度。

2020年來自上海市第九人民醫院整形外科、上海交通大學醫學院、上海市組織工程重點實驗室；中南大學湘雅醫學院外科學系等機構的科研人員發表了論文The Roles of Podoplanin-Positive/Podoplanin-Negative Cells from Adipose-Derived Stem Cells in Lymphatic Regeneration（來自脂肪間充質干細胞的 Podoplanin 陽性/Podoplanin 陰性細胞在淋巴再生中的作用）。

該研究指出，繼發性淋巴水腫是一種難治性疾病，間充質干細胞已顯示出一些治療潛力。然而，這種作用的機制仍然知之甚少。

作者鑒定了表達 podoplanin 的脂肪來源的間充質干細胞，這使他們能夠將脂肪來源的干細胞分成他們在體外表征的 podoplanin 陽性和 podoplanin 陰性組。然后，作者使用小鼠后肢淋巴水腫模型來追蹤 podoplanin 陽性、podoplanin 陰性和未分類的脂肪來源干細胞在體內的命運。

研究結果發現，當在培養中誘導時，podoplanin 陽性細胞被注意到上調淋巴內皮細胞標志物（包括 LYVE-1）的表達，并呈現鵝卵石形態。此外，在 podoplanin 陽性上清液中檢測到淋巴管生成細胞因子的顯著增加。上述發現在 podoplanin 陰性和未分類組中基本不存在。在小鼠模型中，植入細胞通過促進淋巴管生成緩解肢體淋巴水腫，其中podoplanin陽性組效果最顯著。免疫共定位進一步顯示，摻入淋巴管的podoplanin陽性細胞對LYVE-1呈陽性。

總之，由于間充質干細胞其易于分離和便于體外擴增的特點，間充質干細胞也成為再生醫學中最常用的細胞。此外，因為具有免疫調節特性，間充質干細胞治療還為自身免疫病、炎癥和血液病以及移植手術提供了一個很有前景的治療手段，在臨床前和臨床試驗中，科學家一直努力探索MSCs的治療潛力，以期證明其治療的安全性和有效性。研究結果表明，間充質干細胞可以成功促進各種組織再生，包括骨、肌肉、神經、心肌、肝臟、角膜、氣管和皮膚等，具有廣闊的應用前景。