血管内皮祖细胞与基因治疗探析

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血管内皮祖细胞与基因治疗探析

来源：中国生物制品学杂志作者：李欣;蒋如如;哈小琴

发布于：2020-05-07 共10606 字

　　摘　　　　要：随着血管内皮祖细胞(endothelial progenitor cell,EPC)研究的深入，EPC 的分

离、体外培养、鉴定及在血管相关性疾病(如缺血性疾病)和各种肿瘤发生发展中的作用及功能

已成为新的研究热点。EPC 具有分化功能，增殖能力极强，体外扩增培养速度快，主要存在于

外周血、脐血、骨髓中，且容易获取，是干细胞移植疗法理想的种子细胞来源。目前，EPC 在

治疗心脑血管、肢体缺血性疾病等方面的研究十分活跃，并初步取得了肯定的成果。本文主要

就EPC 在再生医学中的细胞治疗及基因治疗上的应用作一综述。

　　　关键词：内皮祖细胞; 再生医学; 细胞治疗; 基因治疗;

　　 Abstract： With the further study of endothelial progenitor cell(EPC),the isolation,in vitro

culture and identification of EPC and their roles in the pathogenesis and progress of vascular diseases

such as ischemic diseases as well as various tumors have become the new focus in the field of

research. EPC have a differential function and strong proliferation ability and were propagated rapidly

in vitro,which mainly exist in peripheral blood,umbilical cord blood and born marrow and is an ideal

source of cell seed for stem cell transplantation therapy. At present,EPC were researched actively in

the field of therapy of cardiovascular and cerebrovascular diseases and limb ischemic diseases,in

which the definite achievements have been obtained. This paper describes the application of EPC in

cell therapy and gene therapy in regenerative medicine.

　　 Keyword： Endothelial progenitor cell(EPC); Regenerative medicine; Cell therapy; Gene

therapy;

再生医学是一个涉及干细胞、组织工程、细胞与分子生物学、发育生物学、生物化学等多个学

科领域的新兴学科，是通过研究机体的正常组织特征及功能、创伤修复及再生机制和干细胞分

化机制，寻找有效的生物治疗方法，促进机体自我修复及再生，或构建新的组织及器官，以改

善或恢复损伤组织和器官功能的学科，主要包括干细胞、组织工程、细胞治疗、器官移植等多

个研究领域。近年来随着细胞生物学尤其是干细胞生物学的飞速发展，细胞治疗在基础研究领

域取得了很大的进展，部分基础研究成果已开始在心血管系统疾病、神经系统疾病、肌肉骨骼

相关疾病、糖尿病等多种疾病的临床试验中得到应用，并取得了初步的研究成果，展示了广阔

的临床应用前景。血管内皮祖细胞（endothelial progenitor cell,EPC）作为治疗缺血性疾病的候

选细胞，具有易于从外周血中获得、有效的血管生成和血管生成效应、血统的稳定性和较低的

致瘤性等特征，这些特征引起了许多关于其治疗性新血管形成的可能效用的研究。造血 EPC 由

于其利于提取和分离，利于体外培养和扩增，在这些应用中具有一定的潜力。

1　、细胞治疗

　　 1.1 　、EPC 移植治疗缺血性心脏病

　　 1.1.1　、经冠状动脉移植

2010 年，SEN 等[1]通过体外扩张，对骨髓源性 EPC 的再生潜力进行了调整，以治疗心肌缺

血。他们通过有效的基因改造来提高 EPC 的功能，在大鼠心肌梗死模型中，利用腺相关病毒

（adeno-associated virus,AAV）扩大和转导周围的血液 EPC。通过左前降冠状动脉阻塞而心肌

梗死的成年大鼠，接受经冠状动脉移植的 AAV-IGF-1 转导的自体 EPC，结果显示，表达 IGF-1

的EPC 导致心肌细胞凋亡减少，心肌细胞增殖增加，梗塞部位毛细血管数量增加。因此，经冠

状动脉移植的表达 IGF-1 的EPC 在大鼠心脏梗塞中表现出良好的细胞保护作用。2015 年，LEE

等[2]提出一个假设，即对于不适合进行冠状动脉介入治疗的严重弥漫性冠状动脉疾病患者的缺

血相关性左心室功能障碍，可通过来源于外周血的循环式自体 CD34+细胞内冠状动脉输血得到

改善。他们进行了一系列的临床试验，以测试两种不同浓度的 CD34+细胞在严重弥漫性冠状动

脉疾病中治疗的有效性和安全性，并同时验证了来源于外周血的循环式自体 CD34+细胞内冠状

动脉输血的细胞疗法对于不适合冠状动脉介入治疗且药物疗法反应差的严重弥漫性冠状动脉疾

病患者的心功能是否是安全有效的。在研究中，纳入了 38 例患有严重弥散性冠状动脉疾病的

患者，并随机分为 2组，分别经冠状动脉注射浓度为 1.0×107 和3.0×107 个的 CD34+细胞，通

过随访和调查后，结果显示，经冠状动脉移植 CD34+细胞后，两组患者冠状窦血液样本中的

EPC 含量高于外周血液，左心室射血分数增加，心绞痛和心力衰竭得到改善。因此，经冠状动

脉移植的 CD34+细胞疗法对于不适合冠状动脉介入治疗且药物疗法反应差的严重弥漫性冠状动

脉疾病患者的心功能是安全有效的。

　 1.1.2　、经心外膜心肌注射移植

2014 年，KAMATA 等[3]通过实验证实了伴随EPC 心外膜心肌注射诱导移植的心脏干细胞在治

疗慢性缺血性心肌病中，比用心脏干细胞单独治疗，能够进一步促进新生血管的形成和心肌纤

维化的减少，说明伴随EPC 心外膜心肌注射的心脏干细胞对慢性缺血性心肌病的治疗效果较单

独移植心脏干细胞更安全有效。QUAN 等[4]通过一系列试验研究了胸腺素β4(Tβ4）对 Tβ4 处

理的 EPC 在梗塞心肌中经心肌内注射后对血管生成和心脏功能的影响。他们从成年雄性大鼠的

骨髓中分离 EPC，并在内皮基础培养基-2 中孵育，然后分别用浓度0.05、0.1 和0.2μmol/L 的

Tβ4 处理细胞，同时用DMEM 孵育的细胞作为对照，结果表明，Tβ4 能够增强 EPC 的活力，

促进细胞增殖和迁移以及细胞内毛细血管样结构的形成，还能增加细胞中 p-Akt 的表达，经

Tβ4 处理的 EPC 可改善心肌功能，增强梗塞心肌的修复，促进梗死心肌移植后的血管新生，因

此，用 Tβ4 预处理EPC 可能是心肌梗死移植后缺血组织修复的新策略。但经心外膜心肌内注射

EPC 移植诱发室性心律失常的风险尚需进一步观察。

　 1.1.3　、经心内膜心肌注射移植

2015 年，PREMER 等[5]提出了间质干细胞（mesenchymal stem cells,MSC）能够增加EPC 的功

能和恢复血流介导的血管舒张的假设。在研究中，特发性扩张和缺血性心肌病患者被随机分配

接受自体或同种异体的 MSC，比较了 MSC 经心内膜注射前后3个月以及健康对照组的 EPC-集

落形成单位及血管舒张功能和血管内皮生长因子的循环水平，结果显示，MSC 能够导致功能

性EPC 的增殖和血管反应性的改善，从而使心力衰竭患者的内皮功能恢复正常。

　 1.1.4　、外周血管内注射移植

EPC 经外周血管内注射移植的优点包括移植简单、易行、不需要复杂设备和技术以及可通过血

液循环定期、定时、持续向缺血病变部位进行移植，从而维持缺血组织有效的 EPC 浓度提高疗

效。研究表明，集落细胞刺激因子[6]、血管内皮生长因子[7]等细胞因子以及血管紧张素转换

酶抑制剂[8]、促红细胞生成素[9]、他汀类调脂药[10]、银杏叶提取物[11]等均具有动员EPC 的

功能，如 HONOLD 等[12]对慢性心衰患者注射集落细胞刺激因子后发现，集落细胞刺激因子

不仅可使造血干细胞及 EPC 在外周血中的数量增加，还有促进 EPC 的心肌再生及新生血管形

成的功能。

　 1.2 　、EPC 预防支架术后再狭窄

在再生医学中以 EPC 为中心的另一个主要研究课题是围绕心血管应用的捕获支架，其将EPC

从血液循环中隔离出来，以促进裸露的腔表面的内皮化。捕获是由固定化抗体在支架表面产生

的，通常是针对CD34。近年来的研究表明[13]，抗体结合已经被证明可以钝化表面，减少血小

板黏附和凝血效应以改善血液相容性检测。

在EPC 捕获支架上进行的随机临床试验表明其是安全有效的，同时通过上市后的监测，并无证

据表明使用后不良心脏事件的风险增加[14]。与药物洗脱支架（drug-eluting stents,DES）相

比，EPC 捕获支架与晚期管腔丢失和靶血管衰竭有关，但晚期支架内血栓形成的发生率降

低。OrbusNeich 生产了新一代EPC “捕获支架 COMBO”，其将西罗莫司洗脱 180 d，从而将

DES “ ”的功效与生物工程支架的长期安全性结合起来[15]。目前，为了满足快速内皮化的需

要，有研究者认为应该专门针对晚期 EPC 甚至是循环 EC，而涂有抗CD309 或CD144 抗体的

表面与改善的内皮化结果有关。2015 年，CHEN 等[16]进一步修改了捕获表面，以促进捕获细

胞的转染，通过提出一种适体-siRNA 嵌合体修饰的组织工程血管，使其可以在糖尿病中保持

通畅性，这种组织工程血管由 CD133-腺苷激酶（adenosine kinase,A.DK）嵌合体和支架组成，

最终的实验结果显示，CD133-ADK 嵌合体可以在体内选择性捕获CD133 阳性细胞，捕获的细

胞可以内化结合的嵌合体以实现 RNA 自身转染，转染后的Si RNA 可抑制CD133 阳性细胞凋

亡，从而导致了腺苷的上调，改善了 EPC 的功能。WOUDSTRA 等[17]通过研究评价了组合支

架使用1年的安全性和临床结果，报告纳入了 2013 年6月～2014 年3月间，共 1 000 例患者，

应用同时携带雷帕霉素生物可降解涂层和CD34+抗体涂层的新型生物组合支架，募集 EPC 以

促进血管重塑，从而防止内膜增生和再狭窄。结果显示，出现急性冠状动脉综合征的患者占

49.9%，发生靶病变失败率（target lesion failure,TLF）的患者占5.7%，发生心源性死亡的患者

占1.7%，靶血管心肌梗死（myocardial infarction,MI）和靶病变血运重建（target lesion

revascularization,TLR）发生率分别为0.7%和4.4%，支架内血栓形成的患者占0.5%。该研究表

明，在患者中应用新型组合生物支架 1年的临床结果理想。用于捕获和阐明 EPC 的分化和功能

中的主要信号传导网络的更清晰的表面抗原定义，可能为 EPC 捕获支架提供更合理的设计。然

而，管腔表面的再生仍然是血管组织工程中的关键问题，大多数努力集中于在植入前用内皮细

“ ”胞预置腔表面。但研究表明，这种体外内皮化方法需大量时间和较高成本，因此是不切实际

的。鉴于此，目前许多研究活动均集中在采用、开发和改进血管移植的 EPC 捕获技术上。

　 1.3　、EPC 治疗缺血性脑血管病

MEAMAR 等[18]通过试验评估了循环 EPC 在短暂性脑缺血发作（transient ischemic

attack,TIA）患者中对未来脑血管（cerebral vessels,CV）事件的作用，在试验中，纳入了 30 名

连续的TIA 患者和 30 名健康志愿者。30 名患者连续TIA 24 h 后，使用流式细胞术测定循环

EPC 水平，同时也对30 名健康志愿者EPC 水平进行了评估，在 12 个月的时间内，所有患者由

经验丰富的神经科医师评估由CV 疾病引起的复发性 TIA、中风或死亡。结果显示，与对照组

相比，TIA 首次发作后患者组循环 EPC 增加，且在第1次TIA 发作中，EPC 升高的患者未发生

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血管内皮祖细胞与基因治疗探析来源：中国生物制品学杂志作者：李欣;蒋如如;哈小琴发布于：2020-05-07共10606字　　摘　　　　要：随着血管内皮祖细胞(endothelialprogenitorcell,EPC)研究的深入，EPC的分离、体外培养、鉴定及在血管相关性疾病(如缺血性疾病)和各种肿瘤发生发展中的作用及功能已成为新的研究热点。EPC具有分化功能，增殖能力极强，体外扩增培养速度快，主要存在于外周血、脐血、骨髓中，且容易获取，是干细胞移植疗法理想的种子细胞来源。目前，EPC在治疗心脑血管、肢体缺血性疾病等方面的研究十分活跃，并初步取得了肯定的成果。本文主要就EPC在再生医学中的细胞...

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