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    “哪里不行换哪里”,干细胞究竟有多能干?

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    • “哪里不行换哪里”,干细胞究竟有多能干?

      (图源:央视网)


      提及干细胞,我们最熟悉的,可能是造血干细胞与癌症治疗,以及其被化妆品行业
      神化的抗衰老、修复肌肤损伤等功能。


       
      但是99.99%的干细胞保健护肤产品都是不靠谱的智商税,任何细胞都不能在护肤品中存活,更何况是干细胞。
      “哪里不行换哪里”,干细胞究竟有多能干?
      (图源网络,侵删)


      正经说,在再生医学领域,干细胞研究是其重要组成部分,甚至可以说,在再生医学的研究和应用中,最具有价值的就是干细胞技术。
       

      “种子”细胞——干细胞

      干细胞(stem cell)是一类具有自我复制能力的多潜能细胞,在一定条件下可以分化成多种功能细胞。由于具有增殖和分化的特性,干细胞作为“种子”细胞可参与细胞替代和组织再生。

      “哪里不行换哪里”,干细胞究竟有多能干?

      (图源:123RF)




      干细胞技术几乎涉及人体所有的重要组织和器官、所有的生命科学和医药学领域、及人类面临的众多医学难题。
      如心血管疾病、自身免疫性疾病、糖尿病、恶性肿瘤、老年性痴呆、帕金森病、严重烧伤、衰老等疾病的治疗。在人体组织损伤、修复中, 分化潜力最强的胚胎干细胞尤其受到科学界的关注。
       
      按照发生学分类,天然干细胞有胚胎干细胞成体干细胞两种。胚胎干细胞是来源于胚胎内细胞团
      或原始生殖嵴
      的一种多能细胞系,能以一种不确定的未分化状态扩增,几乎可以向所有成年组织分化。
       

      “哪里不行换哪里”,干细胞究竟有多能干?

      (图源网络,侵删)


      成体干细胞存在于胎儿和成人的各种组织和器官中,平时处于静止状态或分裂缓慢,在损伤或血小板活化,释出组织生长因子的作用下被激活,取代失去生理活性的细胞或通过修复损伤来维持组织内环境的稳定。
       
      胚胎干细胞受伦理学间题及取材困难等因素限制,仅用于动物实验,临床应用不广。成体干细胞来源广泛,不涉及伦理间题,取材容易,临床应用多年,已有丰富经验,发展前景广阔。
       
      成体干细胞来源有胎盘、脐血、精子、卵子、骨髓、外周血及其他各种组织细胞,目前已发现造血干细胞、间充质干细胞、神经干细胞、肝脏干细胞、皮肤干细胞和肠上皮干细胞等。
       

      “哪里不行换哪里”,干细胞究竟有多能干?

      (图源:123RF)


      其中造血干细胞是研究最深人、应用最成熟的成体干细胞,具有较强自我更新和造血分化潜能,可分化成所有种类血细胞,在特定条件下还可跨系统分化,向骨、软骨、神经胶质细胞、心肌、骨骼肌、肝细胞、血管内皮细胞、皮肤、消化道细胞、肺基质等组织细胞转化。
       

      干细胞与再生医学


      广义上讲, 再生医学是一门研究如何促进创伤与组织器官缺损生理性修复以及如何进行组织器官再生与功能重建的新兴学科, 其主要通过研究干细胞分化以及机体的正常组织创伤修复与再生等机制, 寻找促进机体自我修复与再生, 并最终达到构建新的组织与器官以维持、修复、再生或改善损伤组织和器官功能之目的。
       
      干细胞用于再生治疗有如下三方面的特点:
       

      1.治疗适用性强:干细胞可以从单个细胞分化成内胚层、中胚层和外胚层所有的细胞,最终形成机体的所有组织和器官,其成品可以在生物内环境中移植、存活并保持长期稳定。因而其治疗范围理论上可涵盖人体任何组织器官及相关疾病(如神经系统损伤、免疫功能障碍、器官衰竭、美容、断肢等),在自体组织器官移植方面有不可替代的作用。

      “哪里不行换哪里”,干细胞究竟有多能干?

      (图源:123RF)

      2.获取容易:细胞技术发展初期,细胞来源往往局限于生物组织甚至体内采集,不可避免产生创伤及相应副作用,随着技术发展,干细胞已经可以通过人工诱导获取,是目前免疫治疗和基因治疗的最佳载体。

      3.副作用少且效果持久:干细胞治疗是能够以患者自身的细胞为基础,制作相应的干细胞并形成适用于疾病的治疗手段,在应用时减少了组织相容性的问题,减低乃至消除了治疗、移植过程中的排斥反应及使用免疫抑制剂所产生的副作用,且植入细胞并非快速消耗品,其定植于体内后可产生持久的治疗效果。

       
      在组织干细胞方面, 科学家们能成功从皮肤、骨、骨髓、脂肪等组织器官中分离培养出干细胞, 并尝试用这些细胞用于疾病的治疗。利用干细胞构建各种组织、器官并将其作为移植的来源将成为干细胞应用的主要方向。
       
      基于干细胞修复与再生能力的再生医学,有望帮助人类实现修复创伤和病理组织、治愈终末期疾病,给疾病的机理研究和临床运用带来革命性变化。
       

      我国干细胞研究处于领先水平

      再生医学的发展经历了3个发展阶段:
       

      第一个阶段源于1981年小鼠胚胎干细胞系和胚胎生殖细胞系建系的成功 (这项成果直接导致了基因敲除技术的产生) , 这是再生医学理论的诞生;

      第二个阶段始于1998年美国科学家Thomson等人成功地培养出世界上第一株人类胚胎干细胞系, 从此, 在全球范围内, 科学家希望将胚胎干细胞定向分化以构建一个丰富的健康组织库用来替代一些被疾病损伤及老化的组织或器官, 以达到治疗与康复的效果, 这是再生医学的真正开始。但由于获取胚胎干细胞所带来的伦理等问题一直受到来自多方面的制约, 因而干细胞研究进展有限;

      第三个阶段便是2006年底日本京都大学Ymanaka和美国科学家Thomson两个研究组分别在Cell与Science上报道的利用4种转录因子联合转染人的体细胞成功地诱导出多能干细胞, 这意味着科学家们已克服了因伦理而不能采用胚胎干细胞进行细胞治疗的瓶颈, 使得再生医学离临床又近了一步。




      作为再生医学基础的干细胞研究, 我国与世界几乎同时启动。国家自然科学基金委在成立之初便资助过动物干细胞建系方面的研究,1999年将人类干细胞建系研究列为重点招标领域;2000年科技部也将干细胞研究列为“973”招标领域。
       
      目前我国在干细胞领域的研究已经处于国际领先水平
      ,据有关资料显示,2011-2015 年,SCI 数据库共收录干细胞相关论文 115697 篇,其中我国发表论文 19145 篇,仅次于美国,位居世界第二位
       



      总之,围绕再生医学所开展的干细胞研究在改善人类健康方面有着巨大的前景和价值。试想有朝一日,干细胞可被成熟稳定地引导分化,人工培养为各种细胞、组织、器官甚至人体,“哪里不行换哪里”,用以治疗疾病及抵抗衰老,就简单得多了。
       

       



       

      编辑:春雨医生

      参考文献:

      [1]庄东林,赵明一,刘南波,何标川,黄焕雷,朱平.3D打印技术在干细胞再生领域的发展及应用[J].生物医学工程与临床,2020,24(04):489-495.

      [2]江虎军,孙瑞娟,裴端卿,董尔丹.干细胞与再生医学的发展现状及重要意义[J].中国科学院院刊,2011,26(02):174-178.
      [3]曹玲静,齐燕,李艳梅.干细胞与再生医学发展态势分析[J].医学信息学杂志,2019,40(06):73-77.
      [4]王艳菲,李阳.干细胞与再生医学行业发展综述[J].科技创新与应用,2016(30):298.
      [5]BIAN Yan-chao,MU Ren,LI Yun-zhang,et al.Progress induced pluripotent stem cells of different species[J].Progress in Modern Biomedicine,2014,14(20):3960-3963.
      [6] Takahashi K, Tanabe K, Ohnuki M et al.Inductionof pluripotent stem cells from adult humanfibroblasts by defined factors.Cell, 2007, 131 (5) :861-872.
      [7] Yu J, Vodyanik MA, Smuga-Otto K et al.Inducedpluripotent stem cell lines derived from humansomatic cells, Science, 2007, 318 (5 858) :1 917-1 920.

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