干细胞(stem cell)是一类结构和功能未特化、具有自我更新、高度增殖和多向分化潜能的原始细胞群体,广泛存在于机体各组织器官中,如骨髓、外周血、早期胚胎以及成年组织中。
人体有220余种细胞,它们通过有机整合形成复杂的组织和器官,各有其特定功能,如心肌细胞的收缩功能、神经细胞的信息传递功能等。干细胞是这些细胞的祖细胞,医学界也称其为“万用细胞”。
以骨髓间充质干细胞为例,其在体内或体外特定的诱导条件下,可分化为脂肪、骨、软骨、肌肉、肌腱、韧带、神经、肝、心肌、内皮等多种组织细胞。
※ 根据细胞来源和发育阶段
干细胞可分为胚胎干细胞(Embryonic stem cell,ESC)和成体干细胞(Adult stem cell,ASC)。
胚胎干细胞ESC是由胚胎内细胞团或原始生殖细胞经体外培养筛选出的细胞,具有体外培养无限增殖、自我更新和多向分化的特性,并保持着高端粒酶活性和正常细胞信号传导途径,可快速增殖。
成体干细胞ASC是存在于发育成熟个体内已分化组织中的未分化细胞,具有自我更新能力并能分化为其所在组织起源的所有细胞类型,有造血干细胞、神经干细胞、间充质干细胞等多种类型。
研究表明,成体干细胞ASC不仅能分化为特定谱系细胞,还能分化成为在发育上无关的其他谱系细胞,这提示成体干细胞ASC具有较大的分化潜能,可在组织修复等多种疾病的治疗中发挥重要的作用。
一般认为,胚胎干细胞ESC具有全能分化能力,可分化成各种组织和器官,而成体干细胞ASC只具有特异的定向分化能力,但诱导多能干细胞(induced pluripotent stem cells,iPS)的研究进展改变了这一观点,ASC在一定的诱导条件下,可以具有胚胎干细胞ESC的全能性。
※ 根据分化潜能
干细胞可分为全能干细胞(Totipotent stem cell,TSC)、多能干细胞(Pluripotential stem cell,HSC)和专能干细胞(Unipotent stem cell, USC)。
全能干细胞可分化成为机体的任何细胞,分化潜力最大,是研究组织发生、器官功能修复的最佳材料,但在应用上存在可能会形成胚胎瘤及社会伦理问题。
多能干细胞具有多向分化潜能,是目前国内外研究的重点,尤其间充质干细胞是目前为止科学研究与临床应用最多的干细胞。
专能干细胞(Unipotent stem cell, USC),是具有定向分化能力的干细胞,一般情况下只能定向分化为某一类型的细胞,如神经干细胞(Nerve stem cell, NSC)。由于胚胎发育到原肠胚以后,组织器官都已经初步分化,所以原肠胚以后的干细胞就只能是专能干细胞了。另外,胎儿脐带或者成人骨髓中的有些细胞也属于专能干细胞,分化能力有限,但是具有自我更新能力,与高度分化的非干细胞不同。
间充质干细胞
2006年,国际细胞治疗协会(ISCT)规范了间充质干细胞的定义。只有同时符合以下三个标准的细胞,才能称之为间充质干细胞:
▲贴壁生长;
▲细胞表面表达一些特异性抗原(标记物);
▲具有向脂肪细胞、成骨细胞、软骨细胞分化的能力。
间充质基质/干细胞(Mesenchymal stromal/stem cells,MSCs)来源于发育早期的中胚层和外胚层,属于多能干细胞,具有多向分化潜能,可分化为脂肪、骨、软骨、肌肉、肌腱、韧带、神经、肝、心肌、内皮等多种组织细胞,主要存在于全身结缔组织和器官基质中,以骨髓组织中含量最多。
间充质干细胞在经过连续传代和冷冻保存之后,仍具有多向分化和自我复制的潜能。研究表明人骨髓MSCs可在体外传代40代以上仍保持干细胞特性。骨髓间充质干细胞大小与形状具有异质性,有三极形、长梭形、小圆形、短梭形和扁平形态。
与其他干细胞相比,MSCs具有易获取、易体外培养、长期传代稳定性、低免疫原性、组织修复能力强等优势。此外,MSCs来自于成年的细胞,甚至可以从患者自身体内获得,而非胚胎或胎儿干细胞,因而不涉及道德和伦理学的问题。
间充质干细胞应用
间充质干细胞MSCs功能较多,应用广泛,主要功能是进行细胞移植治疗,亦可作为一种理想的靶细胞用于基因治疗,同时在生物组织工程和免疫治疗中也有一定的应用。
近些年MSCs被大量应用于实验和临床研究中,已有大量研究揭示了它在心血管、神经系统、运动系统、消化系统、自身免疫病、血液系统、泌尿系统、眼科、骨科等系统疾病的诊断和治疗上的应用价值。
MSCs移植的治疗机制比较复杂,包括归巢、组织修复和再生、免疫调节、抗炎、抗凋亡、促血管生成、免疫细胞激活、抗菌等各种机制交叉作用。
对于免疫疾病以及心脑血管疾病等适应症,MSC疗法普遍被认为主要通过旁分泌或细胞间之间相互作用的形式,发挥免疫抑制功能或降低纤维化,促进血管及组织再生。
干细胞治疗适应症
1.血液系统疾病:主要是白血病,是临床应用较早也较为成熟的领域;
2.神经系统疾病:如帕金森氏综合征、老年痴呆症、外伤性脑损伤、脊髓损伤、运动神经元病等;
3.实质器官损伤或病变:如肝硬化及其并发症、肺及其他组织纤维化等;
4.免疫系统疾病:主要是利用干细胞的免疫调控作用,如系统性红斑狼疮、类风湿性关节炎等;
5.心血管系统疾病:如心肌梗塞、血管病变、缺血性心脏病等;
6.代谢性疾病:如糖尿病及其并发症等;
7.骨关节疾病:如骨关节炎,股骨头坏死等;
8.生殖系统疾病:如卵巢早衰、内分泌失调等。
干细胞与亚健康
◆调节运动系统功能,增强机体活力;
◆改善消化系统功能,提升肠胃功能;
◆改善神经系统功能,改变精神面貌;
◆修复肝肾、生殖系统功能,提升男性性功能。
干细胞与美容抗衰
◆平衡女性内分泌、预防妇科疾病;
◆净化排毒,祛皱美白,使皮肤年轻化。
相信未来,干细胞一定会在更多疾病治疗上起到作用,为众多疾病患者带来福音。
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