干细胞:从来源到现代应用以及未来前景
2023年05月25日 【健康号】 张清华     阅读 1592



干细胞的来源

目前常见的干细胞来源主要分为胚胎干细胞以及人体细胞干细胞,其中人体干细胞又细分为:脐血造血干细胞/脐带间充质干细胞/胎盘干细胞/牙髓干细胞/皮肤干细胞/脂肪干细胞等。

胚胎干细胞
胚胎干细胞是从早期胚胎中提取的,具有最广泛的分化能力,可以分化成身体的所有细胞类型。它们通常来自于人类卵子受精后的早期胚胎,在这个阶段,细胞并没有分化成不同的细胞类型,因此被称为未分化的细胞或受精卵细胞。胚胎干细胞是自我复制并多能分化的,因此具有极大的潜在治疗和研究用途。

目前,胚胎干细胞的研究和应用面临着很大的争议。首先,提取胚胎干细胞是以牺牲胚胎为代价的,这可能会引起道德问题和社会反对。其次,胚胎干细胞具有极广泛的分化能力,易形成肿瘤等其他问题,增加了诸多的不可控因素。

人体细胞干细胞
相比于胚胎干细胞,人体细胞干细胞易取得、伦理和安全性更高,因此已成为干细胞研究和应用中备受青睐的来源之一。它们可以从成年人的组织中提取,如皮肤、脂肪等。与胚胎干细胞相比,人体细胞干细胞属于多能干细胞,可以分化成与它们来源相近的细胞类型,具有较强的分化偏向性。


人体细胞干细胞可以分为两类:组织干细胞和诱导多能干细胞(iPSCs)。

其中,组织干细胞是从人体的组织中提取的,例如脐带/胎盘/脐血/牙髓/脂肪和骨髓/皮肤等,它们被广泛应用于组织工程学、再生医学和干细胞治疗等领域。

诱导多功能干细胞(iPSCs)是经过重编程的体细胞,使用一系列因子和化学物质重新定义了干细胞基因表达图谱,获得了与胚胎干细胞相似的分化能力。诱导多功能干细胞(iPSCs)可以避免使用胚胎干细胞时引起的伦理问题,同时具备与胚胎干细胞类似的多向分化潜能。

干细胞的基本特性
干细胞有几个基本的特性,包括旁分泌/低免疫原性/多向分化/归巢作用。干细胞可以自我复制并分化成不同类型的细胞,有助于维持体内各器官的细胞数量。干细胞还可以维持自己的未分化状态,因此可以持续存在和分裂。这使得干细胞具有很高的安全性和治疗潜力。

另一方面,干细胞具有多向分化能力,可以分化成多个不同的细胞类型,例如神经元、心肌细胞和肝细胞等。因此,干细胞技术可以用于再生医学和组织工程学等领域,在心脏病、帕金森病、癌症等疾病的治疗中发挥重要作用。

科学家目前已从胚胎干细胞、间充质干细胞等多种干细胞中分化得到了神经元或胶质细胞,用于神经退行性疾病的研究。

在第71届美国神经病学学会年会上,干细胞疗法已作为6大专题之一被提上日程。
神经系统退行性疾病是由于脑或脊髓的神经元或胶质细胞的丢失而导致的慢性进行性中枢神经组织退变。常见的疾病类型包括了帕金森病、阿尔茨海默病(老年痴呆)、亨廷顿病、肌萎缩侧索硬化症、多发性硬化等。目前我国患帕金森超过300万人,渐冻症已超20万人,更有报道老年痴呆人数已超千万,并且随着老年社会的加剧膨大,存在高发病率和高普遍性,状况令人堪忧。

如何改善和干预这些神经退行性疾病,人体的中枢神经系统在损伤后,自我修复能力是有限的。临床前研究表明,间充质干细胞是神经系统疾病潜在的改善方法。

干细胞移植后能够改善多种神经退行性疾病或急性脑损伤,患者总体状况得到改善;与单独使用传统药物相比,同时接受干细胞移植的病人拥有更好的效果。随着研究的进展,干细胞将为神经系统性疾病患者带来康复的希望。

现代应用

干细胞在当代医学中已经被广泛应用,包括干细胞移植、组织工程和再生医学等领域。下面是几个主要应用的介绍:

干细胞移植
干细胞移植是用干细胞替代受损的细胞和组织,从而治疗疾病的方法。常见的干细胞移植包括造血干细胞移植和角膜干细胞移植等。造血干细胞移植可以治疗一系列血液疾病,如白血病、淋巴瘤和骨髓增生异常综合征等。角膜干细胞移植可用于治疗干眼症、角膜炎和角膜营养不良等疾病。

组织工程学
组织工程学是利用干细胞等细胞和有机基质的纳米技术,进行组织和器官的重建和修复。干细胞被使用于组织工程学,以制造成像人体组织的工程样本,如肺组织、肝组织和心脏组织等。工程化组织可以用于医学研究、药物筛选和替代医学等多个领域。

再生医学
干细胞在再生医学中有重要的应用。在相应疾病或受损组织,干细胞可以分化成所需的细胞类型,进而代替或修复损坏的组织。再生医学使用干细胞修复神经系统、治疗心脏病和肝衰竭等疾病,特别是对于糖尿病、帕金森病和退化性疾病等无法通过传统医学治疗的疾病,干细胞具有较好的治疗效果。


未来前景

当前,针对干细胞的研究和应用发展非常迅速,未来仍有许多潜在的应用。

1/应用前景
随着干细胞技术的不断发展,干细胞的应用前景非常广阔。研究人员正在探索干细胞在生殖技术、神经退行性疾病和恢复性疾病治疗中的应用。干细胞可望用于治疗缺陷儿的特定疾病和疑难杂症等难题。此外,干细胞还有可能成为用于治疗心血管系统疾病和器官移植的新型治疗手段。

总结
总之,干细胞技术可以非常有前景地应用于医药领域中。它是一个极具潜力的研究领域,可以为将来的医学研究和治疗提供更广泛的方案。随着伦理和技术问题的逐渐解决以及更精确的技术的开发,干细胞技术会在未来发挥更重要的作用,推动医疗技术和治疗水平不断提高。

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张清华
主任医师
山东省公共卫生临床中...
神经内科
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