胚胎干細胞及成體組織干細胞都具有應用于組織修復及血管新生的臨床價值。因此探討干細胞于缺血或缺氧造成的損傷對于血管新生的分子調控機制格外重要

目前已知損傷的組織會吸引血流中的血管內皮前驅細胞取代壞死的組織，局部組織內含的間質干細胞亦在週遭血管新生因子活化下，分化為血管內皮細胞協助組織重建。血液中存在的內皮前驅細胞結合組織間質干細胞或紅血球母細胞后，可主導組織修復及再生過程。許多研究指出分離及體外培養(yǎng)內皮前驅細胞的可行性，這些細胞大多來自血液中造血干細胞及單核細胞。除了血球系細胞外，近年來非血球系的間質干細胞也被發(fā)現于體外實驗中具血管內皮細胞分化之潛能。因此于本計畫利用基因質體學及蛋白質體學研究，比對探討及篩選內皮前驅細胞及間質干細胞往內皮細胞分化及血管形成相關功能之重要基因。本計畫執(zhí)行之主要目標包括

(1)于不同氧壓的共同培養(yǎng)系統(tǒng)中，探討骨髓間質干細胞及紅血球母細胞對周邊血內皮前驅細胞分化及血管再生所扮演之角色。(2)評估脂肪間質干細胞作為血管修復試劑的效益。

(3)以活體外及活體試驗，鑑定出影響內皮前驅細胞及間質干細胞分化為內皮細胞的重要因子。在本年度研究我們建立了缺氧狀態(tài)紅血球母細胞影響間質干細胞及內皮前驅細胞生成血管之培養(yǎng)系統(tǒng)，藉以分析間質干細胞及紅血球母細胞于血管修復所扮演之角色。此外亦應用蛋白及基因微晶片試驗，集中探討紅血球母細胞在缺氧微環(huán)境變異影響間質干細胞轉化血管性內邊細胞之基因及蛋白分子之表達(例如ICAM-1, CXCR4, c-met ,CD44H and MMPs)、integrin 黏附分子(例如integrin subunits a4, a5, b1, integrins avb3 andavb5)、血管新生性受體(例如Flt-1, KDR, and Tie receptors)、生長因子(例如HGF, NGF, IGF,G-SCF, GM-CSF and IL-3, 6, 8)、血管特異性轉錄因子(例如Runx-1, Sca-1)于調控周邊血內皮前驅細胞及干細胞衍生性血管內皮細胞之影響。藉由比對各種組織干細胞所衍生之內皮前驅及內皮成熟細胞的功能差異性。本研究顯示紅血球母細胞在缺氧狀態(tài)下會有系統(tǒng)的表現細胞激素(Flt3-L, IL-6, OSM)，調節(jié)因子(IGFBP-2, IL-1ra)，造血因子(angiogenin, uPAR, VEGF)，以及化學激素主要因子(其中包括eotaxin, ENA-78, GRO-？？, MCP-1, -3, -4, MIP-1？？, -3？？, PARC)。此外，我們觀察到當紅血球母細胞分泌各種CC 以及CXC 化學激素時，其作用在于發(fā)炎時的驅化反應以及活化炎性細胞驅化到受損組織。再者，紅血球母細胞所分泌的各種細胞激素調節(jié)因子在缺氧狀態(tài)下刺激成人周邊血間質干細胞時，展現了多元化的功能像是間質造血、肌細胞再生、神經細胞再生以及骨生成作用。這些結果顯示，紅血球母細胞除了化學驅化性以及造血性調節(jié)以外，在間質細胞的恒定上扮演重要角色且促進自體內分泌和旁體內分泌的平衡以及受損組織的修復。因此，血管新生不但要依賴內皮前趨細胞還要加上細胞的微環(huán)境去提供可溶性因子、細胞間質以及細胞間交互作用才能調控干細胞、前趨細胞在受傷血管中進行修補以及再生。這些實驗結果提供我們研究整個系統(tǒng)的平臺，缺氧誘發(fā)紅血球母細胞所導致內皮前驅細胞及間質干細胞在血管修復再生作用中扮演角色之探討。