陳俊林 王 嫣

1(重慶醫(yī)科大學生物醫(yī)學工程學院 重慶 400016)

2(省部共建國家重點實驗室培育基地——重慶市超聲醫(yī)學工程重點實驗室，重慶市生物醫(yī)學工程學重點實驗室，重慶市微無創(chuàng)醫(yī)學協(xié)同創(chuàng)新中心 重慶 400016)

1 引 言

干細胞治療即通過工程化手段將具有分化潛能的胚胎干細胞或成體干細胞大量擴增，使其可適應機體生化和生理條件進行遷移、增殖和分化，進而代替病變組織的一種治療方式。干細胞治療是目前再生醫(yī)學中重要且有效的治療手段，其研究包括機體內的遷移、增殖、分化、解剖分布和作用機制等。研究顯示，與胚胎干細胞相比，成體干細胞(在已經(jīng)分化的組織中存在的具有自我更新和多能性的一類細胞)具有來源廣泛、免疫排斥反應弱、致瘤風險低、倫理學爭議較少等優(yōu)勢[1]，在干細胞治療領域具有更好的應用前景。然而，無論是胚胎干細胞還是成體干細胞，單獨的干細胞治療均存在組織內細胞活性降低、流失、擴散等問題，較難達到預期的治療效果[2]。隨著生物工程技術的發(fā)展，聯(lián)合其他工程技術如超聲波[3]、極低頻電磁場[4]、激光[5]等以增強干細胞治療效果的研究逐漸受到關注。超聲波作為一種機械波，振動頻率在 20 kHz 以上。研究發(fā)現(xiàn)，低強度(＜3 W/cm2)超聲波能夠刺激體外培養(yǎng)的人成纖維細胞蛋白質合成及促進腿部靜脈性潰瘍的肉芽組織的形成[6]，該發(fā)現(xiàn)使低強度超聲波在干細胞治療領域的研究熱潮興起并愈來愈深入。隨著研究的不斷進展，低強度超聲波具有無創(chuàng)、安全、簡便、費用低廉等特點已廣為人知，在干細胞治療領域的應用前景也越來越被看好，已逐漸發(fā)展成為促進干細胞治療療效的有效技術手段。以下將針對低強度超聲波在干細胞治療領域的研究進展做相關介紹。

2 低強度超聲波的干細胞生物學效應

超聲波作用于干細胞的物理機制為：超聲波在介質中傳播時，介質質點在其平衡位置附近作往復運動，使介質內部發(fā)生有節(jié)律的疏密變化，這種疏密變化形成了壓力變化，能對細胞產(chǎn)生微細按摩作用。這種對細胞的微細按摩作用可以改變細胞的體積和膜的通透性，促進代謝物質的交換，從而調節(jié)細胞的功能[7]。干細胞的功能發(fā)生改變則會產(chǎn)生相對應的組織生物學效應，具體表現(xiàn)在對干細胞增殖、遷移、分化及活性的影響。

2.1 對干細胞增殖的影響

干細胞作為適于組織、器官替代治療需要的良好種子細胞，其研究仍面臨著如何有效和大規(guī)模的體外擴增培養(yǎng)以獲取足夠數(shù)量的細胞來源、維持干細胞的增殖能力和傳代次數(shù)等問題。間充質干細胞(Mesenchymal Stem Cells，MSCs)是一種能分化為成纖維細胞、成骨細胞、軟骨細胞、脂肪細胞、肌肉細胞、內皮細胞等多種細胞系的多能干細胞，來源廣泛并易于體外培養(yǎng)，被認為具有良好的臨床應用潛力[8]。于海生等[9]證實了低強度超聲波輻照一定時間后能夠促進骨髓間充質干細胞(Bone Marrow Mesenchymal Stem Cells，BMSCs)增殖，接種密度為 2×104/mL 細胞增殖活性曲線更加穩(wěn)定。不同的輻照強度和輻照時間促進增殖的效應不同。其中，當強度為 0.2 W/cm2、輻照 10 min 時，促進增殖效果最佳[10]。誘導多能干細胞源性神經(jīng)嵴干細胞(Induced Pluripotent Stem Cell-Derived Neural Crest Stem Cells，iPSCs-NCSCs)能分化為神經(jīng)細胞、神經(jīng)膠質細胞、雪旺細胞等，患者自身來源的 iPSCs-NCSCs 免疫排斥反應低，道德倫理爭議少，可以作為神經(jīng)細胞再生的重要細胞來源[11]。Lv 等[12]采用頻率為 1 MHz，強度分別為500 mW/cm2、1 500 mW/cm2的低強度超聲波輻照 EdU＋細胞 10 min/d。4 天后發(fā)現(xiàn)，當強度為500 mW/cm2時，能顯著促進 EdU＋細胞數(shù)量增多；但當強度提升為 1 500 mW/cm2時，EdU＋細胞數(shù)目反而減少。這說明低強度超聲波能促進iPSCs-NCSCs 增殖，但增殖效應因超聲劑量不同而異。隨著研究的不斷深入，研究者對低強度超聲波促進干細胞增殖機制的認識也不斷加深。Bmi-1 基因是維持成體干細胞、神經(jīng)干細胞等祖細胞增殖所必需的一種重要基因，其表達量對干細胞自我增殖效率方面的影響較大。胡帥[13]檢測了低強度超聲波輻照前后 Bmi-1 基因的表達情況。結果顯示，不同培養(yǎng)體系中經(jīng)低強度超聲波輻照后的 Bmi-1 基因表達均高于空白對照組，同時也明顯高于原代細胞。證實了低強度超聲波能有效提高 Bmi-1 基因的表達，即從分子水平上調控細胞的增殖。Ling 等[14]研究表明，低強度超聲波輻照后能促進人羊膜來源間充質干細胞從G0/G1 期進入 S 期和 G2/M 期，激活 ERK1/2 和Akt 通路并促使其磷酸化，同時上調 cyclin D1、cyclin E1、cyclin A2、cyclin B1 表達，從而促進細胞的增殖。綜上，低強度超聲波促進干細胞增殖的效果毋庸置疑，但干細胞在超聲的作用下會不會無限制地增殖直至成瘤，至今未見報道。干細胞的致瘤性也是限制其臨床應用的重要風險因素。未來，研究者可針對超聲波對成體干細胞的致瘤風險展開深入研究及評估。

2.2 對干細胞分化的影響

在 MSCs、iPSCs-NCSCs 等干細胞修復組織的研究中，不僅要促進其擴增，而且更重要的是要誘導其向特定組織分化。干細胞分化的本質是細胞在基因表達上的時空差異。這種基因表達的差異除了由細胞內在的發(fā)育程序決定外，還受細胞外環(huán)境的影響和調控，且有時這種外部控制條件或環(huán)境對形成特定細胞有著決定性作用[15]。在軟骨分化研究中發(fā)現(xiàn)，低強度超聲波：可提高細胞生長因子 TGF-β 介導的人MSCs 的蛋白多糖沉積從而促進人 MSCs 向軟骨分化的效率[16]；能夠刺激海藻酸鈉凝膠培養(yǎng)的兔MSCs 向軟骨分化[17]；可聯(lián)合纖維蛋白透明質酸(fibrin-Hyaluronic Acid，fibrin-HA)使 MSCs 分化成高質量的軟骨組織[18]。研究表明機械信號的缺乏會抑制 MSCs 向成骨細胞分化[19]，因此Uddin 和 Qin[20]將 MSCs 在 1D 回旋器中模擬微重力條件進行培養(yǎng)，采用強度為 30 mW/cm2的低強度超聲波每天輻照 20 min 發(fā)現(xiàn)，與對照組對比，超聲組中 ALP、OSX、RANKL、RUNX2的表達提高，而 OPG 的表達減少，恢復了約22% 的 ALP 陽性細胞數(shù)。證明低強度超聲波刺激的效果等同于正常重力條件下的效應，能促進 MSCs 成骨分化，從而修正體內成骨分化不正常的現(xiàn)象。Kusuyama 等[21]進一步研究認為低強度超聲波在促進 MSCs 成骨分化的同時抑制脂肪細胞的分化。何瑞欣[22]則發(fā)現(xiàn)低強度超聲波可以加速 BMSCs 向成骨和血管內皮方向分化，使其更快生成骨組織和血管組織。在雙向同時誘導條件下，低強度超聲波對 BMSCs 分化率的提高作用最明顯。神經(jīng)細胞分化研究中，以神經(jīng)干/祖細胞(Neural Stem/Progenitor Cells，NSPCs)以及 iPSCs-NCSCs 為研究對象，研究者期望將體外擴增的干細胞(如 iPSCs-NCSCs)移植到損傷部位以替代和補充死亡的神經(jīng)元及施旺細胞。Lee 等[23]發(fā)現(xiàn)低強度超聲波能促進 NSPCs 向神經(jīng)元細胞分化，誘導神經(jīng)軸突生長并調節(jié)小分子神經(jīng)遞質一氧化氮的生成。Lv 等[12]研究結果顯示，經(jīng)強度為 500 mW/cm2的低強度超聲波輻照后，iPSCs-NCSCs 中神經(jīng)元標志物(NFM、Tuj1)的 mRNA 和蛋白表達量在第 4 天均上升；施旺細胞標志物(S100β、GFAP)的 mRNA 和蛋白表達量在第 4、7 天均上調。表明低強度超聲波可促進 iPSCs-NCSCs 向神經(jīng)元和施旺細胞分化。可見，低強度超聲波在合適的條件下可作為誘導細胞分化的外部控制條件協(xié)同細胞分化相關因子產(chǎn)生效應，提高干細胞分化效率。但在超聲波的影響下，干細胞是否就只向指定方向分化，沒有分化的那部分干細胞是否會出現(xiàn)異常反應？超聲波的劑量、輻照持續(xù)時間以及分化誘導劑的使用以哪種比例設計對促進干細胞的分化效果最佳？以上問題還有待更深入的研究。

2.3 對干細胞遷移的影響

干細胞在機體內遷移歸巢到病變部位的能力是干細胞治療的關鍵步驟之一。超聲波可以影響干細胞遷移，如在超聲波作用下血腦屏障的通透性一過性增加，有利于移植干細胞進入腦內發(fā)揮治療作用[24]。范國峰等[25]采用頻率 1 MHz、強度 1 W/cm2，進行脈沖超聲輻照 2 min 以及加入微泡干預 BMSCs，并通過 Transwell 小室培養(yǎng)法檢測其遷移能力。結果顯示，空白對照組、單純微泡組 BMSCs 的遷移能力較低，超聲聯(lián)合微泡組和單純超聲組細胞的遷移能力與空白對照組、單純微泡組間具有顯著差異，提示超聲及超聲聯(lián)合微泡作用能明顯增強 BMSCs 的遷移能力。趨化因子、生長因子及黏附分子是 MSCs 歸巢過程中重要的相關因子。其中，趨化因子基質細胞衍生因子 1/CXCR4 軸是促進 MSCs 向損傷組織歸巢最重要的生物軸[26]；超聲聯(lián)合微泡協(xié)同脂質體能夠安全、有效地提高 CXCR4 在 BMSCs 中的表達[27]。Jang 等[28]將低強度超聲波與兩種已知的趨化因子(fMLF、HMGB1 蛋白)對細胞遷移能力進行對比。Transwell 試驗和單層劃痕試驗檢測結果表明，低強度超聲波能夠顯著提高內皮祖細胞的遷移能力，其機制可能與黏著斑激酶的活性相關。目前也有動物實驗顯示，超聲聯(lián)合微泡能夠提高移植干細胞在心肌缺血區(qū)歸巢率[29-32]，但其作用機制仍然不明確。由于干細胞遷移受營養(yǎng)、局部微環(huán)境等多種因素調控，膜內信號網(wǎng)絡與調控機制非常復雜，低強度超聲波促進干細胞體內遷移和歸巢的確切機制仍不清楚，因此需要更多的深入研究提供理論依據(jù)。

超聲靶向微泡破壞技術(Ultrasound-Targeted Microbubble Destruction，UTMD)是近年來新興的靶向傳輸技術，目前已成功應用于干細胞歸巢、藥物傳輸及基因轉染方面的研究。UTMD 以體內或體外的單純微泡作為藥物和基因傳送的載體微泡為基礎，通過使用合適條件的超聲進行輻照，基于超聲波的空化效應，微泡被活化破滅釋放能量造成細胞或內皮屏障可逆性損傷，增強了細胞膜的通透性以達到靶向傳輸目的[33,34]，具體作用原理如圖 1 所示。局部炎癥反應以及組織微循環(huán)的改善也被認為是 UTMD 促進干細胞移植的原因，但具體的分子機制還需要進一步研究[35]。

圖1 超聲靶向微泡破壞技術作用原理Fig. 1 The schematic diagram of ultrasound-targeted microbubble destruction

2.4 對干細胞活性的影響

超聲波的強度對細胞活性的影響非常大，如超聲波以一定強度在生物體內傳播時可引起生物體結構或功能的變化。其中，高強度超聲波對機體組織器官起破壞或損傷的作用，而低強度、小劑量則起調節(jié)刺激的作用[36,37]。雖然眾多研究已經(jīng)證實參數(shù)合適的超聲波能促進干細胞增殖和分化，但超聲對干細胞活力的影響研究則較少。NSPCs 體外培養(yǎng)需充足的環(huán)境條件，Lee 等[23]認為應用強度從 0.1～0.5 W/cm2的低強度超聲波輻照能維持 NSPCs 細胞活力，且低強度超聲波聯(lián)合神經(jīng)生長因子能顯著提高NSPCs 存活率。Lim 等[38]指出使用占空比為20% 與 50% 的低強度超聲波輻照對人牙槽骨來源 MSCs 的細胞活力無明顯差異，但顯著高于對照組的 MSCs，提示低強度超聲波能增強人牙槽骨來源 MSCs 的細胞活力。Lee 等[39]觀察到 3D 海藻酸鈉凝膠與 TGF-β 培養(yǎng)的人 MSCs向軟骨誘導分化 2 周后，會導致細胞凋亡所介導的細胞活力下降。在同樣的條件下，采用頻率為 1 MHz、強度為 0.2 W/cm2的連續(xù)超聲波輻照后，能顯著增強人 MSCs 的活力，并影響其 p53、bax、bcl-2、PCNA 等凋亡與存活的相關基因的表達。Peng 等[40]使用低強度超聲波刺激造血干/祖細胞(Hematopoietic Stem/Progenitor Cell，HSPC)發(fā)現(xiàn)，低強度超聲波能增強 HSPC增殖，維持低溫保存的 HSPC 體外活性且不影響 CD34 與 CD14 陽性細胞比例。因此，我們認為低強度超聲波刺激有望能提高 HSPC 臨床移植和細胞治療的效率。隨著生物材料和新型藥物研究的不斷深入，聯(lián)合應用超聲波治療可能會成為解決干細胞活力不足的最具潛力手段。

以往研究認為中、小劑量(0.1～2 W/cm2)的超聲波是正性細胞調節(jié)作用，故把惡性腫瘤列為臨床低強度超聲波治療禁忌癥[7]。隨著腫瘤干細胞學說[41]的提出，低強度超聲波對腫瘤干細胞的生物學效應獲得深入研究。金成兵[42]發(fā)現(xiàn)低強度超聲波可以抑制 Wnt/β-catenin 通路中關鍵因子 β-catenin 的產(chǎn)生，干擾該信號傳導途徑激活，阻止其激活相關靶基因，從而抑制肝癌干細胞樣細胞的增殖、更新、分化。此外，低強度超聲波可能會通過下調 MDR1 基因及其相關產(chǎn)物來改善具有干細胞樣特點的 CD133＋肝癌細胞，有效逆轉肝癌干細胞樣細胞的多重耐藥性。UTMD 研究的不斷深入，可對腫瘤干細胞進行靶向性治療，有利于阻斷腫瘤發(fā)生、發(fā)展及復發(fā)轉移。Shi 等[43]通過制作新型的載表柔比星聯(lián)合 ABCG2 抗體微泡，利用 UTMD抑制多發(fā)性骨髓瘤干細胞增殖、遷移和侵襲能力，并促進其凋亡。此外，Liu 等[44]研究表明UTMD 介導的 CD133-shRNA 轉染后能顯著下調 CD133＋肝癌干細胞 CD133 的表達，并抑制其增殖、侵襲及成瘤能力。鑒于腫瘤干細胞的異質性，超聲波治療對腫瘤細胞與腫瘤干細胞的生物學效應不盡相同，其是否能通過對腫瘤干細胞的抑制作用而對腫瘤治療起到輔助效果有待更深入的研究。

3 低強度超聲波聯(lián)合干細胞治療的研究進展

目前，干細胞研究已經(jīng)進入由基礎實驗研究向臨床治療轉化的關鍵階段。超聲聯(lián)合干細胞治療的在體研究如雨后春筍般涌現(xiàn)。

3.1 低強度超聲波聯(lián)合干細胞治療肌肉骨骼疾病

美國食品與藥品監(jiān)督委員會(Food and Drug Administration，F(xiàn)DA)分別于 1994 年、2000 年批準了低強度超聲波用于新鮮骨折和骨不連的臨床治療。通過聯(lián)合干細胞，有望增加低強度超聲波對骨科疾病的療效。低強度超聲波可通過增強 MSCs 內 SDF-1、CXCR4、BMP-2 的表達促進 MSCs 在損傷部位的募集能力以及成骨分化，從而促使骨折愈合[45,46]。He 等[47]手術制作股骨缺陷 SD 大鼠模型，然后使用海藻酸鈉凝膠培養(yǎng)的 MSCs 填充骨缺損部位并以強度為 0.2 W/cm2的低強度超聲波進行輻照，超聲治療有效地促進 MSCs 從靜止期進入成長/分裂期，增強了細胞的增殖，從而促進骨缺損愈合。Cui 等[48]把兔MSCs 接種于聚乙醇酸(Polyglycolic Acid，PGA)無紡網(wǎng)后置于軟骨分化培養(yǎng)基體外培養(yǎng) 1 周后，PGA/MSCs 被植入裸鼠背部皮下。之后超聲組采用頻率 0.8 MHz、強度為 0.2 W/cm2的超聲輻照，1 周后與 4 周后總膠原和糖胺聚糖含量均顯著高于對照組，且力學試驗結果顯示抗壓強度也顯著增高。Burks 等[49]則認為重復多次聯(lián)合應用脈沖聚焦超聲與干細胞(MSCs、EPC)能提高干細胞向肌肉歸巢量。白園園等[50]進一步利用UTMD 提高 MSCs 靜脈移植的效率，給大鼠頸靜脈輸注微泡及 Brdu 標記的 MSCs，在下肢給予 1.9 W/cm2超聲輻照 180 s 發(fā)現(xiàn)，血管壁及血管外可見更多的 Brdu 陽性細胞。但因肌肉骨骼損傷的修復是一個長期的過程，UTMD 技術向臨床應用過渡還需要更長時間的隨訪及更完善的安全性評估。

3.2 超聲波聯(lián)合干細胞治療心血管疾病

目前已知移植干細胞到達心臟能發(fā)揮治療作用，通過緊密連接的血管內皮層是其關鍵[51]。UTMD 技術能提高干細胞移植中的靶向歸巢、促進心功能改善。UTMD 在大鼠[29]、雜交犬[30]、新西蘭兔[31,32]的心肌梗死模型的應用中，均能顯著提高 MSCs 向心肌靶向歸巢的效率。此外，雖然 UTMD 對 MSCs 的增殖和凋亡活動無影響，但卻能顯著提高 CXCR4、SDF-1、VEGF 等相關遷移因子的表達，促使毛細血管密度增加和心臟功能改善[29]。Kuliszewski 等[52]在慢性下肢缺血的大鼠模型中應用超聲介導載 SDF-1 質粒微泡破壞能靶向傳遞 EPCs 到血管內皮，提高 EPCs 的局部移植成活率。UTMD 介導 SDF-1 基因轉染與 EPCs 聯(lián)合顯著改善血管灌注與毛細血管的密度，為基因治療提供了新的治療策略。

3.3 超聲波聯(lián)合干細胞治療泌尿系統(tǒng)疾病

由于活體動物腎臟血供豐富，血流的“散熱效應”會帶走由超聲波熱效應所產(chǎn)生的熱量，導致活體腎組織對超聲能量的反應與離體組織比較可能有明顯的差別[53]。有研究表明，采用無創(chuàng)脈沖聚焦超聲對小鼠的一側腎臟進行輻照時，對組織所產(chǎn)生的機械效應會引起局灶性、暫時性趨化因子的升高。而脈沖聚焦超聲引起的細胞因子的上調會在治療后約 1 天出現(xiàn)，3 天后恢復到對側腎的水平，合理利用此時間窗進行 MSCs靜脈注射能顯著提高其靶向歸巢的能力[54]。另外，MSCs 移植直接分化成腎小管上皮細胞、促進腎小管壞死后上皮細胞的修復與再生的作用可能有限[55]。而 UTMD 技術能改變腎臟局部微環(huán)境，使細胞膜通透性增加及內皮細胞間隙增寬，MSCs 可通過破裂的微血管和細胞間隙到達組織細胞內，從而提高腎臟靶向傳輸 MSCs的能力。在活體研究中，UTMD 對急性腎小管壞死[56]、糖尿病腎病[57,58]均具有較好的治療效果，而在治療慢性細菌性前列腺炎[59]中也有相關研究。

3.4 超聲波聯(lián)合干細胞治療神經(jīng)系統(tǒng)疾病

有報道[60]指出，低強度超聲能通過刺激雪旺細胞的增殖及髓鞘的再生而間接促進外周神經(jīng)損傷的再生和神經(jīng)功能的恢復，聯(lián)合 iPSCs-NCSCs或其他生物材料為治愈周圍神經(jīng)損傷帶來可能。翟翠靜等[61]通過剪斷 T8 脊髓制作 SD 大鼠脊髓損傷模型，NSCs 移植聯(lián)合應用低強度超聲波能促進損傷脊髓運動和傳導功能的部分恢復?？赡苁堑蛷姸瘸暡ㄍㄟ^改善損傷脊髓局部微環(huán)境，創(chuàng)造利于 NSCs 生長分化的條件而促進了大鼠損傷脊髓功能的部分恢復。但結果遠未達到正常狀態(tài)水平，提示在脊髓損傷的神經(jīng)干細胞移植方面還需要更深、更細的進一步研究。

4 超聲成像在干細胞治療中的應用進展

干細胞成像對于再生醫(yī)學中的監(jiān)測和評價療效過程是不可或缺的。目前干細胞成像的方法主要包括磁共振成像、單光子發(fā)射性計算機斷層顯像、光學成像(亮子點、熒光成像和生物發(fā)光)以及超聲成像等。在超聲成像中，靶組織相對于背景的低對比度是一個關鍵限制因素。Chen 等[62]描述了一種新型的杯形二氧化硅(SiO2)納米粒子，可在再生醫(yī)學成像中對標記的干細胞有顯著的超聲阻抗不匹配現(xiàn)象。通過將這種新結構與超聲中使用的其他二氧化硅結構進行比較，發(fā)現(xiàn)外泌體樣二氧化硅納米粒子會造成增強的干細胞超聲信號應答，且標記的濃度下并沒有檢測到細胞毒性。其中，外泌體樣二氧化硅納米粒子有可能在干細胞示蹤中得到廣泛應用。當前干細胞在體內遷移、作用的動態(tài)可視化依然具有很大挑戰(zhàn)。光聲成像技術是一種新興的、無損的光學技術與超聲技術相結合的檢測技術，具有較大的穿透深度、較高的圖像對比度和分辨率[63]。Kim 等[64]使用普魯士藍納米顆粒有效標記人體間充質干細胞(如圖 2)，使其具有更好的光聲對比，體內移植實驗可實現(xiàn)長達兩周的持續(xù)成像。在體研究[65]表明，治療創(chuàng)傷性腦損傷中應用經(jīng)修飾過的普魯士藍標記的骨髓造血干細胞能夠成功追蹤干細胞在創(chuàng)傷恢復過程中的遷移，過程中腦部出血情況可被光聲成像技術清晰顯像及持續(xù)性監(jiān)測。Qin等[66]成功設計了一種具有光聲效應的有機半導體納米粒子，并將該納米粒子用于誘導性多能干細胞分化的心肌細胞的活體細胞標記，成功解決了其難以被標記的難題。由于光聲模式具有非常高的成像信噪比和對比度，該技術可以準確判斷和量化移植成功的干細胞，而普通超聲成像則不具備這種能力。在未來，加強對超聲成像與其他工程技術結合的研究，將會成為突破干細胞示蹤研究的關鍵。

圖2 光聲成像體內普魯士藍納米顆粒標記的間充質干細胞[64]Fig. 2 Photoacoustic imaging of mesenchymal stem cells labeled with prussian blue nanoparticles in vivo[64]

5 超聲在干細胞治療中參數(shù)應用參考

根據(jù)現(xiàn)有報道，將聯(lián)合干細胞治療中不同參數(shù)的超聲總結在表 1 中供讀者參考。

6 結論和展望

綜上所述，超聲波可刺激體外培養(yǎng)的干細胞，促進其增殖、分化、遷移以及維持細胞活性，緩解種子細胞來源不足、分化成熟和移植效率低等問題。超聲靶向微泡破壞技術(UTMD)作為近年來新興的技術，在干細胞移植、靶向藥物遞送以及基因轉染的研究中具有較好的應用前景。

但超聲波在干細胞治療中要從基礎研究走到大規(guī)模臨床應用，還有很長的路要走。該研究領域目前還存在以下問題：(1)上述低強度超聲波對 MSCs 與腫瘤干細胞的效應各異，說明低強度超聲波對干細胞的生物學效應未被充分了解，其應用于干細胞治療還需要對分子、通路、基因等更深層次的機制進行研究；(2)聯(lián)合超聲與干細胞治療的研究尚處于初步階段，文獻報道的質量參差不齊，需要更多的活體或大型動物疾病模型進行研究，逐步向臨床應用過渡；(3)超聲波強度不同對干細胞產(chǎn)生的影響也不同，因此超聲波的參數(shù)選擇是有效治療的關鍵，而各文獻中報道的參數(shù)應用不一致，超聲波儀器生產(chǎn)廠商亦各不同，尚待更多參數(shù)優(yōu)化的研究，為超聲聯(lián)合干細胞治療提供指導；(4)超聲波對干細胞免疫調節(jié)能力的影響報道較少，尚無足夠證據(jù)證明長期應用超聲波輻照移植干細胞不產(chǎn)生體內免疫排斥反應，所以這方面研究亟待深入；(5)UTMD 的安全性尚存在爭議，有研究[67]報道超聲介導微泡破壞的參數(shù)選擇過高導致心功能障礙伴 ST 段抬高，在增強靶向性和減少不良反應發(fā)生的前提下，該技術需要進一步研究優(yōu)化。

表1 超聲在干細胞治療學中參數(shù)選擇參考Table 1 The reference of ultrasonic parameter selection in stem cell therapy

相信隨著研究的深入，超聲波在干細胞治療學中的應用將越來越廣泛，成為輔助干細胞治療的有用工具，甚至可以與其他工程技術結合以獲得更好的療效。