MSC作为载体，大概涉及四个方面的改造，即携带化疗药物、转染抗肿瘤特性的肽和蛋白、转染自杀基因和制备疫苗，现给与简要阐述。
1，携带化疗药物
通过减少化疗药物在非靶组织中的暴露，定点给药可以提高化疗药物的治疗指数。目前靶向给药的方法主要依赖于纳米药物载体，纳米药物载体可以做到在实体肿瘤中积累。然而，这种被动累积是非常低效的，通常不到5%的注射剂量被输送到肿瘤，而且药物载体在肿瘤内的分布不均匀。有意思的是，MSC可以携带传统的抗癌细胞毒药，均匀地浸润肿瘤组织，并改善治疗剂有效载荷在肿瘤内的分布。尽管在提高纳米工程MSC的治疗效果方面做了一些努力，但不足的载药能力仍然限制了它们在小分子药物输送中的应用。为了克服MSC载药量有限的问题，人们研究了细胞表面偶联或包括内吞和膜偶联在内的双重载药方式。神经肽可以通过共价结合或通过静电和疏水相互作用介导的物理缔合作用附着在MSC表面。利用细胞膜抗体-抗原相互作用将阿霉素负载的二氧化硅纳米颗粒锚定在MSC上。用一种可生物降解和生物相容性的聚合物聚（DL-丙交酯-乙交酯；PLGA）配制的聚合物纳米颗粒被用来将PTX装载到MSC中。PLGA纳米颗粒在内吞入细胞后会被内溶酶捕获，并在细胞质中滞留数天。一旦药物在MSC内释放，药物可以扩散到细胞外或被转运体排出。
2，转染抗肿瘤特性的肽和蛋白
已经使用病毒和非病毒载体对MSC进行了基因改造，以分泌一些细胞因子来增强宿主对癌细胞的免疫反应，以及直接介导肿瘤细胞死亡的蛋白因子。通过基因修饰表达抗癌大分子的MSC在各种肿瘤模型中显示出良好的抗癌效果。肿瘤坏死因子相关凋亡诱导配体（TRAIL/CD253）是另一种细胞因子，TRAIL可诱导表达死亡受体TRAIL-R1和TRAIL-R2，因而具有很强的抗癌作用，因而改造MSC表达TRAIL，用于治疗和消除肿瘤。同样，通过基因工程表达TRAIL的MSC显示了抗骨髓瘤的活性，并在体外显著地触发了对骨髓瘤细胞的杀伤。基因工程表达S-TRAIL的MSC的杀伤机制是在体外触发caspase介导的胶质瘤细胞系和胶质母细胞瘤干细胞（GBSC）的凋亡。
也许使用MSC作为癌症免疫疗法的最有创意的创新方法出现在双特异性抗体（bsAb）领域。结合T细胞的双特异性抗体（bsAb）正在成为治疗血液系统恶性肿瘤的一种很有前途的免疫治疗工具。由于bsAb分子质量低和半衰期很短，为了达到临床疗效，必须在很长一段时间内持续向患者输注这些bsAb药物。使用MSC作为bsAb生产的细胞工厂，将能够在患者体内持续生产和分泌bsAb。急性髓系白血病患者的T细胞在分泌MSC的bsAb存在下，随着时间的推移可清除体内白血病细胞。虽然仍处于相对早期的发展阶段，但这些初步研究强调了将bsAb与骨髓间充质干细胞结合以实现强大的抗肿瘤效果的巨大潜力。
3，转染自杀基因
基因导向酶前药物疗法（Gene-directedenzyme prodrug therapy，GDEPT），或自杀基因疗法，是另一种治疗癌症的新颖方法。简单来讲，系统性（静脉或者口服）给药一种非活性的药物前体（前药），这个前药在特异性酶（前药激活酶）的作用下激活为有活性的药物。因此，理想情况下是直接将编码前药物激活酶的基因转移到肿瘤上，使得前药只在表达这种酶的肿瘤细胞内局部激活成细胞毒性药物，从而对肿瘤细胞进行精准的杀伤。
为了最大限度地发挥这种方法的益处，必须使细胞毒性前药能够通过细胞膜扩散进入肿瘤细胞内部杀伤肿瘤细胞，或者活性药物分泌出肿瘤细胞外面杀伤邻近的肿瘤细胞，因为转基因并不是在所有的肿瘤细胞中都有表达。这种所谓的“旁观者”效应不仅会导致能激活为活性药物的肿瘤细胞死亡，而且还会导致邻近不表达转基因的肿瘤细胞死亡。除了毒性活性药物的这种直接作用外，杀伤的肿瘤细胞还可以诱导由NK细胞、T细胞和巨噬细胞介导的宿主免疫反应，并伴随着各种细胞因子水平的增加，从而进一步增强GDEPT的治疗效果。
基因工程的MSC表达自杀基因（胞嘧啶脱氨酶、胸苷激酶和羧酸酯酶），已被证明对脑瘤、卵巢癌、肝细胞癌、胰腺癌、肾癌或甲状腺髓样癌、乳腺癌和前列腺癌以及肺转移有显著的抗肿瘤反应。
到目前为止，使用的两种最常见的前药物活化酶和前药物组合包括：(1)单纯疱疹病毒（HSV-TK）的胸苷激酶基因与更昔洛韦（GCV）联合使用。GCV是一种无毒的嘌呤类似物，HSV-TK将其磷酸化成单磷酸型。宿主细胞激酶然后完成转化为活性三磷酸型，后者抑制DNA合成，导致诱导凋亡。(2)大肠杆菌的胞嘧啶脱氨酶（CD）基因与5-氟胞嘧啶（5-FC）结合。胞嘧啶脱氨酶催化无毒的5-FU分子水解脱氨为5-氟尿嘧啶(5-FU)，然后在细胞内转化为其他细胞毒性代谢物，并结合到DNA和RNA中，导致细胞周期阻滞和凋亡。这两种组合都已在体外和临床前对多种人类肿瘤的动物进行了成功的测试。这些研究表明，GCV和5-FU的活性三磷酸形式都可以自由地在细胞膜上扩散，以发挥强烈的旁观者效应。然而，不幸的是，这种方法的治疗成功已经相当有限，主要是由于缺乏特异性和低效率的直接基因传递到活体肿瘤细胞。MSC作为基因载体比较好地解决了非特异性和低效率的问题，静脉输注后，趋化到肿瘤部位中的MSC将前药激活为其细胞毒性代谢物，然后将其泵出到局部微环境中杀死邻近的肿瘤细胞。
4，制备疫苗利用MSC制备疫苗，可以说是目前最新颖的MSC改造应用技术。2020年6月21日，我国科学家在预印本网站bioRxiv 上发布了未经同行评审的最新研究成果，文章题目为“Engineered human mesenchymal stem cells as new vaccine platformforCOVID-19”，报道了新型的基于间充质干细胞开放新冠疫苗的策略。
将表达核衣壳蛋白（N）的质粒转染MSC，48小时后的平均转染效率约为20%。每只小鼠（C57BL/6）分别通过肌肉内（IM）或皮下（SC）途径注射总共100万个SARS-CoV-2-N-MSC细胞。免疫20天后，这种经过改造的MSC细胞能分泌新冠病毒的核衣壳蛋白，小鼠免疫系统识别到新冠病毒的核衣壳蛋白，从而产生针对核衣壳蛋白的抗体。在这个实验中，几乎所有免疫小鼠血清中都有抗体产生，其中至少有50%的小鼠在单次注射后出现强阳性抗体表达；而且没有观察到注射后的小鼠有任何更严重的症状。然后将SARS-CoV-2的结构蛋白S、N和M共转染，再次观察到对N蛋白的抗体应答增强，多次注射可获得潜在的更高信号。
小结简而言之，MSC本身的诸多优点，使得MSC成为一个很好的科研和应用的工具。利用好这个工具，将有利于攻克严重威胁人们生命健康的疑难疾病，促进人们的身体健康和延年益寿。
