2.成体干细胞

2.成体干细胞

干细胞的生命周期并不是无限的,在组织内必须具有足够量的干细胞,才能维持组织器官结构与功能的平衡。而修复的机理有可能是:①干细胞在体内靶组织微环境中,定向分化成所需的细胞;②干细胞在体外定向诱导分化为不同类型的细胞,维持内环境的稳态。

成体干细胞容易获取,疗效好,致癌风险小,由于用于自身,不会产生免疫排斥反应,而且也不会涉及伦理道德问题,所以是基因治疗的理想载体。多数时候,成体干细胞处于静息状态,诱导之后会发生分化。成体干细胞的分化主要有以下几个特点:①成体干细胞具有分化为不同后代细胞的多向分化潜能,能分化形成多种不同组织的细胞;②成体干细胞分化形成的各种组织细胞具有该种系的功能特点;③成体干细胞移植入体内后能存活并分化。研究表明,其分化的机制可能有成体细胞去分化、干细胞污染、细胞融合等。

成体干细胞类型很多,目前研究较成熟的有造血干细胞、脐血干细胞、间充质干细胞和诱导多能干细胞。

(1)造血干细胞

造血干细胞是造血前体细胞,被认识和应用已经近60年,具有高度自我更新能力和多向分化潜能。成年人的造血干细胞主要分布在骨髓,约占骨髓细胞的0.05%。造血干细胞不断分化产生造血祖细胞,为造血系统提供新细胞。另一方面,造血干细胞自我更新,保持自身数量不变,从而长期维持机体的正常造血功能。

造血干细胞研究至今,硕果累累。首先,造血干细胞本身是目前研究方法最为多样、研究技术手段最为成熟的一类成体干细胞,并且已经被成功运用于临床上对白血病以及先天性免疫缺陷等疾病的治疗。20世纪60年代,造血干细胞通过抽取供体骨髓而获得,这就是造血干细胞移植,又称为骨髓移植。20世纪70年代,几名普通血液病医生在世界上率先利用白细胞抗原技术,成功地用孪生同胞供者的骨髓移植治疗白血病,为世界上第一例,震惊了全世界。之后,单克隆抗体、造血干细胞移植、脐血移植等先后应用于临床并取得成功,使得血液病学研究逐步步入一个欣欣向荣的时代。人体中主要有三个部位产生或储存造血干细胞——骨髓、外周血和婴儿期的脐带。

造血干细胞移植技术救治了众多白血病患者,使急性白血病患者的长期生存率提高到50%~70%。约瑟夫·默里(Joseph Murry)和唐纳尔·托马斯(Donnall Thomas)因此项技术获得了1990年度的诺贝尔生理学或医学奖。1997年,世界上报道了第一例脐血临床移植报告。1999年,在美国纽约市血液中心,纽约政府出资成立了世界第一个脐血造血干细胞库。从此,全球各国都开始建立脐血库,大大提高了骨髓移植的配对成功率,为患者带来福音。中国的骨髓移植研究近年来亦居世界先进水平。1964年,中国造血干细胞移植奠基人陆道培院士成功开展了亚洲首例异体(同基因)骨髓移植;1981年首先在国内成功进行了异基因骨髓移植并获持久植活,极大地推动了中国骨髓移植技术的发展。(https://www.daowen.com)

(2)脐血干细胞

脐血又称胎盘血或脐带血,是足月胎儿分娩后胎盘和脐带中的血液,可通过静脉穿刺或切开引流收集。脐血干细胞具有自我更新和增殖的能力,可被诱导分化成各种细胞。脐血干细胞分为脐血造血干细胞和脐带间充质干细胞。在临床上,脐血采集有体内采集法和体外采集法两种。尽可能回收脐血中所有干细胞非常重要。建立脐血库和脐血干细胞移植的关键环节是脐血中单核细胞的分离。脐血造血干细胞移植是治疗血液系统疾病的最佳选择。脐带间充质干细胞可分化为软骨细胞、骨细胞、脂细胞、神经细胞及脏壁中胚层,是移植的最佳选择,具有很好的治疗前景。

从以上两种干细胞的巨大功能来看,对于新生儿的脐带血保存尤为重要。不仅如此,脐血干细胞目前对很多疾病治疗研究也具有重大意义,如心脏病、内分泌紊乱、糖尿病、神经障碍性疾病、自闭症等。同时,在伦理学上,脐血干细胞移植比胚胎干细胞和骨髓干细胞移植更有优势,因此研究脐血干细胞对人类健康颇具意义。

(3)间充质干细胞

1976年,间充质干细胞最先在骨髓中被发现,之后陆续从脐血、外周血、羊水、羊膜、胎盘、肌肉、骨膜及骨骼肌、真皮、脂肪组织、滑膜组织和胰腺等组织中分离出来。间充质干细胞是来源于中胚层的成体干细胞,是组成造血微环境的重要成分,可以向多种组织如骨、软骨、肌肉、韧带、肌腱及基质细胞增殖分化,并且免疫原性弱,是组织工程理想的种子细胞来源。间充质干细胞也具有多向分化能力,如形成骨细胞、脂肪细胞、神经细胞、心肌细胞等的分化。不仅如此,间充质干细胞通过细胞间接触,能分泌各种造血因子,生成骨髓基质,促进造血干细胞的体外增殖、造血干细胞移植后的归巢及植入,加速移植后骨髓造血功能恢复,具有广阔的临床应用前景。

间充质干细胞能在合适的微环境中进一步分化修复损伤组织,还具有支持造血和调节免疫功能,对临床应用有重大意义。以前间充质干细胞通过骨髓采集,会造成创伤,而脐带血比骨髓采集方便、来源广泛,同时已有研究表明脐血来源间充质干细胞在生长速度、培养成功率上虽然低于骨髓来源间充质干细胞,但在细胞表型及分化功能方面无明显差别,故而脐带血作为一种新的间充质干细胞来源也越来越受到重视。

总体而言,间充质干细胞由于取材容易、体外可大量扩增、不存在免疫排斥反应,并可向其他胚层来源的组织分化,成为组织工程最佳种子细胞。成体干细胞跨谱系多向分化是当前科学界研究的热点,对组织器官缺损性疾病、退行性疾病、遗传缺陷等疾病的治疗有重要的作用。