近年来，以具有趋瘤能力的干细胞为载体、携带各种治疗因子的靶向治疗成为恶性胶质瘤治疗策略的研究热点。虽然神经干细胞（neural stem cells, NSCs）在临床前实验中取得令人鼓舞的效果[[i]]，其向临床转化过程却受到采集、分离和体外扩增的技术困难、异体移植潜在的免疫排斥反应以及伦理、法律等因素的限制。相对易于获得的骨髓间充质干细胞（bone marrow-derived mesenchymal stem cells, BM-MSCs）具有与NSCs相似的趋瘤能力[[ii]]，而采集的技术困难较小，操作条件的要求也相对较低。然而，BM-MSCs的数量相对有限，且随年龄增长其增殖能力下降[[iii]]。为此，具有类似趋瘤效应[3]，且数量较大、无伦理和法律顾虑、易于获得和分离、可进行自体移植的人脂肪源性间充质干细胞（human adipose tissue derived mesenchymal stem cells, hAT-MSCs）有望成为更为理想的脑胶质瘤基因靶向治疗载体[[iv]]。
　　1、hAT-MSCs的趋瘤效应
　　对不同来源干细胞趋瘤效应的比较研究发现，在Transwell体外迁移实验和向大鼠脑干胶质瘤（F98）的体内迁移实验中，hAT-MSCs具有与BM-MSCs和NSCs相似的趋瘤[3]。注射到远离肿瘤部位的hAT-MSCs能够向胶质瘤迁移并包绕于其周围；直接注射至肿瘤内部的hAT-MSCs则广泛分布于瘤床但不侵及正常脑组织[[v]]。对hAT-MSCs进行基因转染的研究表明，虽然精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸纤维修饰的腺病毒载体可显著提高hAT-MSCs的转染效率，但腺病毒转染后hAT-MSCs的体外趋瘤能力下降55％，在体内追踪非浸胶质瘤肿瘤的能力则完全丧失。究其原因可能与腺病毒转染的hAT-MSCs的病毒蛋白可能诱发了局部急性炎症反应，使hAT-MSCs被免疫细胞清除，从而影响了其肿瘤归巢的能力。由此可见，第一代腺病毒作为呈递基因的载体并不适合于hAT-MSCs，而免疫源性较弱的逆转录病毒、慢病毒、腺相关病毒或第二代腺病毒载体可能是更为理想的载体系统[6]。随后的研究表明，经逆转录病毒[[vi], [vii]]、粘液瘤病毒[[viii]]和核转染[5, [ix], [x]]携带特定治疗因子的hAT-MSCs的趋瘤能力均未受明显影响，并能在体内外有效地发挥抗肿瘤功效。
　　2、hAT-MSCs与酶/抗肿瘤前药
　　以MSCs作为细胞载体的酶/抗肿瘤前药组合是肿瘤基因靶向治疗的理想治疗策略。经基因修饰后表达特定酶的MSCs能够趋向性迁移至肿瘤内部和肿瘤周围，并与肿瘤细胞形成间隙连接[7]，从而将肿瘤细胞内部相对无毒性的抗肿瘤前药转变为具有药理活性的细胞毒性药物，在杀伤肿瘤细胞的同时有效地避免了全身用药的毒性。此外，MSCs所携带的前药不仅能够杀伤肿瘤细胞，还可杀伤增殖的MSCs本身[7]，从而确保了MSCs治疗肿瘤的安全性。目前，研究最为热门的3个酶/抗肿瘤前药组合是单纯疱疹病毒-胸苷激酶（herpes simplex virus- thymidine kinase, HSV-tk）/更昔洛韦（ganciclovir, GCV）系统、酵母胞嘧啶脱氨酶::尿嘧啶磷酸核糖基转移酶（yeast cytosine deaminase::uracil phosphoribosyltransferase, CDy::UPRT）/5-氟胞嘧啶（5-fluorocytosine, 5-FC）系统和兔羧酸酯酶（rabbit carboxylesterase, rCE）/伊立替康-7-乙基-10-[4-（1-哌啶）] -1-哌啶] 羟基氧喜树碱（irinotecan-7-ethyl-10- [4-(1-piperidino)-1- piperidino] carbonyloxycamptothecin, CPT-11）系统。
　　2.1  hAT-MSCs联合HSV-tk/GCV
　　HSV-tk/GCV是目前使用最为广泛的酶/抗肿瘤前药组合[[xi]]。作为嘌呤核苷类似物，GCV被HSV-tk阴性的细胞摄取后不能产生毒性或毒性很低，但在HSV-tk阳性表达的细胞中可被胸苷激酶磷酸化为具有细胞毒性的磷酸化产物，从而抑制细胞DNA聚合酶的活性；或可作为脱氧鸟苷三磷酸的竞争性抑制物而掺入合成的DNA中，阻断DNA链的延长、抑制细胞DNA的合成，使细胞死亡[11]。虽然HSV-TK/GCV组合的自杀基因治疗策略在临床前实验中是安全有效的，但在临床试验中却受靶细胞转染率低下的制约而收效欠佳[[xii]]。为此，有人提出利用骨髓源性肿瘤浸润细胞和NSCs的肿瘤趋化特性提高HSV-tk/GCV的肿瘤选择性靶向治疗的效率[[xiii], [xiv]]。新近，具有类似趋瘤能力、表达HSV-TK的hAT-MSCs（hAT-MSCs-tk）联合GCV治疗人脑胶质瘤（8 MG-BA、42 MG-BA和U-118 MG）的研究表明，经逆转录病毒基因修饰后hAT-MSCs-tk的形态、增殖、免疫表型和分化潜能等生物学特性均未发生变化，对上述三种胶质母细胞瘤细胞株均具有GCV剂量依赖性细胞毒作用，尤以对8-MG-BA的细胞毒性最强[7]。hAT-MSCs-tk既可通过细胞间隙连接对胶质瘤细胞发挥旁观者杀伤作用，亦可通过GCV转化介导的自杀效应作用于增殖的hAT-MSCs-tk本身，从而在有效地杀伤肿瘤细胞的同时避免了MSCs增殖对肿瘤生长的潜在促进作用。此外，hAT-MSCs-tk诱导的旁观者效应还能克服U-118 MG对HSV-tk介导自杀效应的提抗，提示对自杀效应耐药的肿瘤细胞也可通过能够产生和释放毒性中间产物的细胞载体进行靶向治疗[7]。虽然肿瘤指数生长期内系统注射的hAT-MSCs-tk能使肿瘤体内缩小，但肿瘤生长停滞期或稍后的一段时间内经尾静脉注射hAT-MSCs-tk却不能抑制肿瘤生长，究其原因可能与hAT-MSCs-tk未能和肿瘤细胞整合或整合的细胞数量不足有关。hAT-MSCs-tk注射后、GCV治疗前，在异种移植瘤内检测不到胸苷激酶基因也证实了一点[7]。由此可见，系统注射后有效靶向胶质瘤的MSCs比例过低可能是其未能有效抑制肿瘤生长的机制之一。
　　2.2  hAT-MSCs联合CDy::UPRT/5-FC
　　5-氟尿嘧啶（fluorouracil, 5-FU）是抗瘤谱较广的一种化疗药物，但其广泛应用却受到严重的副作用和需要较高的药物浓度才能有效发挥作用等因素的限制[[xv]]。由于酵母胞嘧啶脱氨酶（yeast cytosine deaminase, CDy）能够将相对无毒性的5-FC转化为具有细胞毒性的5-FU，且其效率为细菌CD的15倍，因此可通过基因靶向酶/前药Cdy/5-FC克服5-FU的严重全身毒性[[xvi]]。此外，表达CDy:: UPRT双能融合基因的细胞对5-FC的敏感性可提高10,000倍[[xvii]]，从而显著提高对肿瘤细胞的直接杀伤作用和旁观者效应。因此，CDy::UPRT/5-FC系统成为有效发挥5-FU抗肿瘤活性并避免全身毒性反应的理想选择。逆转录病毒转染后表达自杀基因CDy::UPRT的hAT-MSCs（hAT-MSCs-CDy）治疗脑胶质瘤（C6）的研究显示，无5-FC存在的情况下hAT-MSCs-CDy对C6胶质瘤细胞不发挥任何细胞毒性作用，但hAT-MSCs-CDy与5-FC联合应用可以杀死C6胶质瘤细胞乃至对5-FU耐药的C6细胞亚群。注射到肿瘤对侧的半球后，超顺磁性氧化铁纳米粒子标记的hAT-MSCs-CDy可迁移并浸润至肿瘤内部，有效地抑制肿瘤生长。其中，部分荷瘤大鼠的肿瘤消失，可存活90天以上，并出现体重增加，提示hAT-MSCs-Cdy/5-FC可治愈胶质瘤。进一步研究表明，每天经腹腔注射500mg/kg 5-FC的条件下，大鼠的无进展生存期与使用的hAT-MSCs-CDy具有剂量依赖效应；通过脑室内连续输注5-FC并反复注射hAT-MSCs-CDy则可进一步延长存活时间。hAT-MSCs-CDy靶向治疗胶质瘤的机制可能与hAT-MSCs的周细胞样特性有关：hAT-MSCs同时靶向肿瘤血管内皮细胞和肿瘤周细胞，对肿瘤血管生成和肿瘤生长发挥协同抑制作用，还可杀伤位于血管周围肿瘤巢的胶质母细胞瘤干细胞[[xviii]]。由此可见，hAT-MSCs靶向的肿瘤前药自杀基因治疗是治疗胶质母细胞瘤的有应用前景的方法。
　　2.3  hAT-MSCs联合rCE / CPT-11
　　CPT-11是一种无生物活性的抗肿瘤前药，在CE作用下可转化为具有生物活性的高效拓扑异构酶I抑制剂SN-38（7-ethyl-10-hydroxycamptothecin, 7-乙基-10-羟基喜树碱），对肿瘤细胞具有显著的细胞毒性[[xix]]。将核转染后表达rCE的hAT-MSCs（hAT-MSCs-rCE）注射到胶质瘤（F98）后，可分布于瘤床和肿瘤与正常脑实质的界面，将静脉注射的CPT-11转化为SN-38，有效地抑制胶质瘤生长并显著延长荷瘤大鼠的中位生存期，但对正常脑组织则无明显影响。虽然生存时间的延长具有统计学意义，但实际延长时间（仅5天）却低于预期。这可能与使用的CPT-11并非最佳浓度或单药应用对脑干胶质瘤的疗效欠佳有关[10]。
　　3、hAT-MSCs与溶瘤病毒
　　近年来，溶瘤病毒成为恶性脑肿瘤治疗的新研究热点。粘液瘤病毒（myxoma virus, vMyx）是一种有广泛抗肿瘤谱的新型溶瘤病毒，对肿瘤细胞具有相对选择性杀伤作用，可避免损伤正常的非转化细胞。vMyx是兔特异性病毒，对包括人类在内的脊椎动物无致病性，人类缺乏对此类病毒的获得性免疫。vMyx的宿主范围狭窄，不能有效地感染正常的非兔属细胞（如未转化的脑细胞），但能够感染和杀灭人胶质母细胞瘤。然而，其疗效仅限于瘤内注射部位，并不能感染并杀灭向远处浸润的胶质瘤细胞[[xx], [xxi]]。新近研究发现，vMyx能够有效地感染hAT-MSCs并在其内进行复制，对hAT-MSCs的活性和趋瘤能力均无明显影响。表达vMyx的hAT-MSCs（hAT-MSCs-vMyx）能够向恶性胶质瘤细胞释放毒，使肿瘤细胞出现核固缩（细胞死亡）、肿瘤生长受抑和荷瘤小鼠的生存期延长。此外，多次注射hAT-MSCs-vMyx可进一步提高疗效并延长荷瘤小鼠的生存期，约20％的小鼠可获得无病生存[8]。因此，hAT-MSCs可作为vMyx治疗脑肿瘤的有效载体。
　　4、hAT-MSCs与肿瘤坏死因子相关凋亡诱导配体（tumor necrosis factor- related apoptosis-inducing ligand, TRAIL）
　　TRAIL是肿瘤坏死因子蛋白家族的成员之一，能够选择性地诱导肿瘤细胞凋亡而不会对正常细胞造成损伤[[xxii]]。TRAIL通过与细胞表面的两种死亡受体（death receptor, DR）DR4（TRAIL-R1）和DR5（TRAIL-R2/KILLER）结合，激活不依赖于p53的外在通路[[xxiii]]。经核转染后hAT-MSCs的TRAIL分泌水平呈细胞数量依赖性，接种于肿瘤后可广泛分布于瘤床及其与正常脑组织的界面，使肿瘤体积缩减56.3％，肿瘤细胞的凋亡数目增加3.03倍，荷瘤小鼠的生存期延长3倍以上，对正常脑实质无任何损伤。在长期存活的荷瘤大鼠中，部分hAT-MSCs开始表达神经分化的标志物但并不表达间质细胞标志物[5]，提示非病毒载体转染的hAT-MSCs 治疗脑干胶质瘤是安全且有效的。
　　5、总结
　　hAT-MSCs具有与NSCs和BM-MSCs相似的趋瘤效应，且有易于获得和分离、含量高、易于进行基因修饰、可进行自体移植等优点。虽然腺病毒转染后hAT-MSCs的趋瘤能力显著下降乃至丧失，但逆转录病毒、粘液瘤病毒和核转染后hAT-MSCs的趋瘤能力均无明显变化。未转染的hAT-MSCs对胶质瘤的生长和荷瘤小鼠的中位生存期均无明显影响，提示hAT-MSCs作为肿瘤基因治疗的细胞载体具有良好的安全性。经修饰后携带HSV-tk、CDy::UPRT和rCE等酶基因的hAT-MSCs分别联合GCV、5-FC和CPT-11等抗肿瘤前药可发挥有效的抗胶质瘤作用，携带溶瘤病毒和TRAIL的hAT-MSCs亦可发挥良好的抗肿瘤功效。由此可见，hAT-MSCs在脑胶质瘤的基因靶向治疗中有广泛的应用前景，有望成为彻底清除胶质瘤细胞并有效解决脑胶质瘤复发难题的新策略。