Human second-trimester amniotic fluid as a source of induced mesenchymal stem cells for regenerative applications
本研究表明，通过多能中间体将人羊膜液干细胞重编程为诱导间充质干细胞（AF-iMSCs），克服了原代细胞的局限性，从而为基于细胞和细胞外囊泡的疗法提供了一种具有可扩展性、可重复性且具有增强再生特性的来源。
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人体拥有一种卓越的、内置的自我修复能力，然而这种能力往往会随着年龄增长或受伤而减弱。当组织受损时，身体依靠专门的细胞来重建失去的部分。在这些修复团队中，间充质干细胞是最具多功能性的细胞之一。这些细胞分布在身体各处，充当着通用的劳动力，能够根据周围组织的需求转化为骨骼、软骨或脂肪。它们还会释放化学信号以平息炎症，并鼓励其他细胞履行职责。虽然科学家们长期以来一直在研究从成年人（如骨髓）中提取的这些细胞，但他们发现，在怀孕期间从胎儿身上采集的细胞通常更强大。这些胎儿细胞增殖更快，在实验室中的存活时间更长，并且似乎更擅长修复骨骼等坚韧组织。然而，将这些胎儿细胞直接用于患者面临着一个重大障碍：每一批细胞都来自不同的婴儿，这意味着它们的行为差异巨大，并且在实验室中经过多次尝试培养后，它们最终会停止分裂。
伦敦大学学院的一个研究小组开发了一种新方法，旨在利用这些胎节细胞的力量，同时克服其局限性。他们从羊水开始——这是在怀孕期间进行医学检测时常规收集的保护发育中婴儿的液体。他们从这种液体中分离出胎儿干细胞，然后使用一种精确的实验室技术对其进行“重置”，将其转变为一种被称为“诱导多能干细胞”的空白状态。可以将这个过程想象成将一个已经成型的、专门化的工具，恢复到其原始的、未成形的原始状态，以便对其进行重新塑造。一旦这些细胞被重置，研究人员就会引导它们走上一条特定的路径，成为一批新鲜且统一的诱导间充质干细胞。这些新细胞被研究人员称为 AF-iMSCs，旨在保留原始胎儿细胞的最佳特性——例如无限生长的能力和修复组织的能力——同时消除使用不同捐赠者细胞时带来的不一致性。
研究证实，这些新创造的细胞表现得完全符合预期。在显微镜下，它们呈现出间充质细胞经典的纺锤形，并带有能将其识别为可靠修复劳动力的特定表面标志物。与原始胎节细胞最终会疲劳并停止生长不同，这些诱导细胞在实验室中保持了数周稳定且快速的分裂节奏。当研究人员测试其潜力时，这些细胞成功转化成了骨骼、脂肪和软骨，证明它们保留了成为不同组织类型的基本能力。此外，研究人员分析了这些细胞内部的遗传指令，发现它们已为修复做好了准备。它们携带了更高水平的负责构建身体结构框架和向损伤部位移动的基因，同时显示出较低水平的与不受控制的生长或免疫反应相关的基因。这种遗传特征表明，这些细胞更专注于愈合，且不太可能引起不想要的副作用。
除了细胞本身之外，研究还发现这些诱导细胞会释放被称为“细胞外囊泡”的微小、显微级的包裹。这些囊泡充当信使，向附近的细胞传递指令。当研究人员收集这些囊泡并将其添加到人类皮肤细胞培养物中时，皮肤细胞开始移动得更快，填补了培养皿中原本需要更长时间才能愈合的缺口。更重要的是，这些囊泡帮助皮肤细胞产生胶原蛋白和弹性蛋白——这些是赋予皮肤及其他组织强度和弹性的必需蛋白质。即使研究人员阻断了通常触发这种生产的自然化学信号，这些囊泡仍然能够恢复这些重要蛋白质的生成。这表明，囊泡本身就可以驱动修复过程，从而提供一种不需要向患者体内注射活细胞的潜在疗法。
这些发现为克服使用原始胎儿细胞之不可预测性的再生医学开辟了一条道路。通过将羊水干细胞重新编程为标准化、可规模化的形式，研究人员创造了一种一致的愈合工具来源。这种方法确保了生产出的每一批细胞或囊泡都具有相同的高质量和行为，消除了与捐赠者差异相关的猜测。虽然这项工作仍处于实验室阶段，但它证明了利用安全、易获得的起始材料来产生可靠、强效的修复细胞及其愈合信号是可能的。这种方法最终可以支持针对骨折、软骨损伤以及其他人体自然愈合能力需要显著提升的病症的疗法开发。
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