干細胞(stem cell)是一類結(jié)構(gòu)和功能未特化、具有自我更新、高度增殖和多向分化潛能的原始細胞群體,廣泛存在于機體各組織器官中,如骨髓、外周血、早期胚胎以及成年組織中。
人體有220余種細胞,它們通過有機整合形成復雜的組織和器官,各有其特定功能,如心肌細胞的收縮功能、神經(jīng)細胞的信息傳遞功能等。干細胞是這些細胞的祖細胞,醫(yī)學界也稱其為“萬用細胞”。
以骨髓間充質(zhì)干細胞為例,其在體內(nèi)或體外特定的誘導條件下,可分化為脂肪、骨、軟骨、肌肉、肌腱、韌帶、神經(jīng)、肝、心肌、內(nèi)皮等多種組織細胞。
※ 根據(jù)細胞來源和發(fā)育階段
干細胞可分為胚胎干細胞(Embryonic stem cell,ESC)和成體干細胞(Adult stem cell,ASC)。
胚胎干細胞ESC是由胚胎內(nèi)細胞團或原始生殖細胞經(jīng)體外培養(yǎng)篩選出的細胞,具有體外培養(yǎng)無限增殖、自我更新和多向分化的特性,并保持著高端粒酶活性和正常細胞信號傳導途徑,可快速增殖。
成體干細胞ASC是存在于發(fā)育成熟個體內(nèi)已分化組織中的未分化細胞,具有自我更新能力并能分化為其所在組織起源的所有細胞類型,有造血干細胞、神經(jīng)干細胞、間充質(zhì)干細胞等多種類型。
研究表明,成體干細胞ASC不僅能分化為特定譜系細胞,還能分化成為在發(fā)育上無關的其他譜系細胞,這提示成體干細胞ASC具有較大的分化潛能,可在組織修復等多種疾病的治療中發(fā)揮重要的作用。
一般認為,胚胎干細胞ESC具有全能分化能力,可分化成各種組織和器官,而成體干細胞ASC只具有特異的定向分化能力,但誘導多能干細胞(induced pluripotent stem cells,iPS)的研究進展改變了這一觀點,ASC在一定的誘導條件下,可以具有胚胎干細胞ESC的全能性。
※ 根據(jù)分化潛能
干細胞可分為全能干細胞(Totipotent stem cell,TSC)、多能干細胞(Pluripotential stem cell,HSC)和專能干細胞(Unipotent stem cell, USC)。
全能干細胞可分化成為機體的任何細胞,分化潛力最大,是研究組織發(fā)生、器官功能修復的最佳材料,但在應用上存在可能會形成胚胎瘤及社會倫理問題。
多能干細胞具有多向分化潛能,是目前國內(nèi)外研究的重點,尤其間充質(zhì)干細胞是目前為止科學研究與臨床應用最多的干細胞。
專能干細胞(Unipotent stem cell, USC),是具有定向分化能力的干細胞,一般情況下只能定向分化為某一類型的細胞,如神經(jīng)干細胞(Nerve stem cell, NSC)。由于胚胎發(fā)育到原腸胚以后,組織器官都已經(jīng)初步分化,所以原腸胚以后的干細胞就只能是專能干細胞了。另外,胎兒臍帶或者成人骨髓中的有些細胞也屬于專能干細胞,分化能力有限,但是具有自我更新能力,與高度分化的非干細胞不同。
間充質(zhì)干細胞
2006年,國際細胞治療協(xié)會(ISCT)規(guī)范了間充質(zhì)干細胞的定義。只有同時符合以下三個標準的細胞,才能稱之為間充質(zhì)干細胞:
▲貼壁生長;
▲細胞表面表達一些特異性抗原(標記物);
▲具有向脂肪細胞、成骨細胞、軟骨細胞分化的能力。
間充質(zhì)基質(zhì)/干細胞(Mesenchymal stromal/stem cells,MSCs)來源于發(fā)育早期的中胚層和外胚層,屬于多能干細胞,具有多向分化潛能,可分化為脂肪、骨、軟骨、肌肉、肌腱、韌帶、神經(jīng)、肝、心肌、內(nèi)皮等多種組織細胞,主要存在于全身結(jié)締組織和器官基質(zhì)中,以骨髓組織中含量最多。
間充質(zhì)干細胞在經(jīng)過連續(xù)傳代和冷凍保存之后,仍具有多向分化和自我復制的潛能。研究表明人骨髓MSCs可在體外傳代40代以上仍保持干細胞特性。骨髓間充質(zhì)干細胞大小與形狀具有異質(zhì)性,有三極形、長梭形、小圓形、短梭形和扁平形態(tài)。
與其他干細胞相比,MSCs具有易獲取、易體外培養(yǎng)、長期傳代穩(wěn)定性、低免疫原性、組織修復能力強等優(yōu)勢。此外,MSCs來自于成年的細胞,甚至可以從患者自身體內(nèi)獲得,而非胚胎或胎兒干細胞,因而不涉及道德和倫理學的問題。
間充質(zhì)干細胞應用
間充質(zhì)干細胞MSCs功能較多,應用廣泛,主要功能是進行細胞移植治療,亦可作為一種理想的靶細胞用于基因治療,同時在生物組織工程和免疫治療中也有一定的應用。
近些年MSCs被大量應用于實驗和臨床研究中,已有大量研究揭示了它在心血管、神經(jīng)系統(tǒng)、運動系統(tǒng)、消化系統(tǒng)、自身免疫病、血液系統(tǒng)、泌尿系統(tǒng)、眼科、骨科等系統(tǒng)疾病的診斷和治療上的應用價值。
MSCs移植的治療機制比較復雜,包括歸巢、組織修復和再生、免疫調(diào)節(jié)、抗炎、抗凋亡、促血管生成、免疫細胞激活、抗菌等各種機制交叉作用。
對于免疫疾病以及心腦血管疾病等適應癥,MSC療法普遍被認為主要通過旁分泌或細胞間之間相互作用的形式,發(fā)揮免疫抑制功能或降低纖維化,促進血管及組織再生。
干細胞治療適應癥
1.血液系統(tǒng)疾?。褐饕前籽。桥R床應用較早也較為成熟的領域;
2.神經(jīng)系統(tǒng)疾?。喝缗两鹕暇C合征、老年癡呆癥、外傷性腦損傷、脊髓損傷、運動神經(jīng)元病等;
3.實質(zhì)器官損傷或病變:如肝硬化及其并發(fā)癥、肺及其他組織纖維化等;
4.免疫系統(tǒng)疾?。褐饕抢酶杉毎拿庖哒{(diào)控作用,如系統(tǒng)性紅斑狼瘡、類風濕性關節(jié)炎等;
5.心血管系統(tǒng)疾?。喝缧募」H?、血管病變、缺血性心臟病等;
6.代謝性疾?。喝缣悄虿〖捌洳l(fā)癥等;
7.骨關節(jié)疾?。喝绻顷P節(jié)炎,股骨頭壞死等;
8.生殖系統(tǒng)疾?。喝缏殉苍缢ァ?nèi)分泌失調(diào)等。
干細胞與亞健康
◆調(diào)節(jié)運動系統(tǒng)功能,增強機體活力;
◆改善消化系統(tǒng)功能,提升腸胃功能;
◆改善神經(jīng)系統(tǒng)功能,改變精神面貌;
◆修復肝腎、生殖系統(tǒng)功能,提升男性性功能。
干細胞與美容抗衰
◆平衡女性內(nèi)分泌、預防婦科疾??;
◆凈化排毒,祛皺美白,使皮膚年輕化。
相信未來,干細胞一定會在更多疾病治療上起到作用,為眾多疾病患者帶來福音。
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