近年来，间充质干细胞（Mesenchymal stem cells， MSCs）已经成为生物医学界的“宠儿”，被应用于自身免疫疾病、肝硬化、糖尿病、心肌梗死等多种人类疾病的治疗中，产生了良好的治疗效果，成为备受世人关注的新型治疗方式。中国政府部门不断颁布新政策积极导向干细胞治疗领域的发展，并对干细胞制剂产品的开发予以规范化管理，充分显示了干细胞治疗强劲的发展潜能和美好前景。
那么，干细胞是否能比传统医疗方式更好地对症治疗呢？由于临床疾病的多样性及复杂性，明确干细胞治疗发挥疗效的机理及分子机制是至关重要的一环，是干细胞未来发展和应用的坚实基础和依据。
探索干细胞的“记忆”疗效
令科学家感兴趣的是，间充质干细胞治疗不是“一对一”，而是能产生“一对多”的多元化治疗效果，即能够在不同疾病条件下，受不同疾病微环境的调控和刺激，化身“小叮当”，产生不同的“多面因子”，起到不同的治疗效果。例如，在炎症微环境中，干细胞受炎症因子刺激，会产生抵抗炎症发生的调控因子；而在缺氧环境中，缺氧又会诱导干细胞分泌促进血管化重建的因子。 干细胞移植治疗的另外一个重要现象是，间充质干细胞移植往往只需要移植一次就能产生持久的疗效，即产生疗效的“记忆”。这与常规药物治疗需要的多次给药不同，显示了干细胞治疗的巨大优势, 但其中的奥妙是什么呢。请看施松涛教授团队如何给我们分解。
经过长达5年左右的不断探索，美国宾夕法尼亚大学施松涛教授团队、第四军医大学金岩教授团队以及南京大学医学院附属鼓楼医院孙凌云教授团队合作慢慢揭开了干细胞治疗疗效产生“记忆”的面纱-----表观遗传修饰。
表观遗传修饰帮你揭秘干细胞
这支由国内外华人共同组成的团队在国际上首次发现，异常的表观遗传修饰-DNA过度去甲基化在系统性红斑狼疮引起的骨质疏松和干细胞持久功能抑制中发挥关键作用，而外源性间充质干细胞移植在此过程中发挥了它疗效“记忆”的巨大优势，通过传递外泌体（Exosome）所携带的Fas蛋白逆转这种异常的表观遗传修饰而调节受体干细胞的notch信号通路，即使异常的DNA“找到自己以前的记忆，恢复正常”，从而达到持久逆转骨质疏松、恢复骨量并恢复干细胞功能的目的。该研究于2015年发表于《Cell Metabolism》上，该杂志同期发表述评，指出这项研究阐明了干细胞产生疗效“记忆”的机制。其从机制上揭示了干细胞治疗与常规药物治疗发挥疗效的区别。
干细胞，自身免疫病患者的福音
那么干细胞的“记忆”疗效是否适用于红斑狼疮以外的其他自身免疫疾病呢？莫急，该团队的研究并未止步于此，而是致力于造福不同类型的自身免疫病患者。团队进一步的研究表明，干细胞移植还可以将微小RNA( miRNA)传递给受体细胞，以修复受体细胞的异常和损害。该团队于2017年发表于《Cell Research》杂志上的研究显示，间充质干细胞在治疗硬皮病模型中，移植干细胞将miR-151-5p传递给受体干细胞，下调异常活化的mTOR信号通路，从而使恢复骨质减少、受损的干细胞功能及免疫紊乱，对硬皮病显示出良好的治疗效果。此项研究表明，间充质干细胞移植可以将miRNA转移至受体干细胞以通过调节非编码RNA途径发挥疗效。
这两项研究表明干细胞移植不仅可以治疗疾病，而且可以发挥长期疗效，产生疗效的“记忆”，而其中的奥妙在于干细胞可以调节及逆转相对稳定的表观遗传修饰。
深入认识干细胞临床应用发展
不过，我们听过基因、蛋白甚至染色体等，可这里被提到的表观遗传修饰到底是什么呢？表观遗传学是指表观遗传学改变 (DNA 甲基化、组蛋白修饰和非编码RNA如miRNA)， 对表观基因组的调节，这种调节不依赖基因序列的改变。其 是对环境刺激因素变化的反映，这些表观遗传修饰相对稳定，在维持机体稳态中发挥重要作用。
至此，干细胞治疗疾病的疗效及表观遗传学机理已经跃然纸上，一方面，间充质干细胞移植在体内调节表观遗传修饰，并不影响DNA序列，揭示了间充干细胞治疗的安全性；另一方面，由于表观遗传修饰相对稳定，使干细胞治疗产生“记忆”，为间充质干细胞临床应用的剂量、疗程及个体化精准治疗制定及优化提供理论依据。进一步深入地认识表观遗传学机制将促进间充质干细胞的临床应用和发展。至此，如果您还有什么疑惑，详见论文分解：
参考论文：
Liu, S., et al., MSC Transplantation Improves Osteopenia via Epigenetic Regulation of Notch Signaling in Lupus. Cell Metab, 2015. 22(4): p. 606-18.
Chen, C., et al., Mesenchymal stem cell transplantation in tight-skin mice identifies miR-151-5p as a therapeutic target for systemic sclerosis. Cell Res, 2017.
