干细胞被称作为“万能细胞”,具有很强的分化能力,在一定条件下,它可以分化成多种功能细胞、组织或器官,根据《干细胞和科学进展和前景指南》一书,明确了干细胞的定义:组织或器官干细胞是来自胚胎、胎儿或成人的具有持久或终身自我更新能力的细胞,能够产生特异细胞类型、形成人体组织和器官。
所谓干细胞,就是在生命的成长和发育中起“主干”作用的细胞。如果把人类生命体比喻成一棵树,人类的组织器官,细胞群体就像这棵树上的枝叶,而干细胞就是这颗树的主干。
如果拿干细胞打个比喻,那么干细胞就好比孙悟空,既能变出千千万万和自己一样的细胞,也能变成别的细胞,比如:神经细胞、血细胞,成纤维细胞。我们毛发能够不断地生长,是因为有毛囊干细胞;血液能不断增殖,是因为有造血干细胞。
如果干细胞能够变成皮肤,那么烧伤的病人就有了皮肤的来源;如果干细胞能够变成神经,那么那些有神经缺陷,甚至瘫痪的病人,就能重新站起来,这就是干细胞神奇所在。
干细胞分为哪几类
一、 按所处的发育阶段来分:胚胎干细胞和成体干细胞
胚胎干细胞(Embryonic stem cell):胚胎干细胞是一种高度未分化细胞,具有发育全能性,可被诱导分化成机体几乎所有细胞类型,但不能发育成完整个体,不属于全能干细胞。
成体干细胞(Tissue-specific stem cell):成体干细胞是存在于已分化组织中的未分化细胞,遍布机体的各种组织器官,其来源包括骨髓、外周血、角膜、视网膜、脑、骨骼肌、牙髓、肝、肾、皮肤、胃肠道内皮和胰腺等。成体干细胞通常产生某种细胞的前体(又称前体细胞或祖细胞),其分化潜能远不如胚胎干细胞,只能分化成其所在组织的特化细胞,是组织器官的“后备军”。间充质干细胞也属于此类。
二、 按分化潜能来分:全能干细胞、多能干细胞和专能干细胞
全能干细胞(Totipotent stem cell):即一个细胞可形成一个完整的生命个体。对人体来说这样的细胞理论上只有从受精卵到桑椹胚时期的细胞。
多能干细胞(Pluripotent stem cell):能分化成几乎所有细胞类型的能力,如来自内细胞团(ICM)的胚胎干细胞能够分化形成三胚层中的任何一种细胞,但不能形成胎盘、脐带等附属支持组织。
专能干细胞(Multipotent stem cell),也有中文翻译成多能干细胞。可分化成密切相关的细胞谱系的细胞,如造血干细胞,可分化为红细胞、白细胞或血小板等血液系统和免疫系统的细胞。
什么是干细胞治疗
干细胞也被医学界称为“万能细胞”,它具有增殖分化、自我更新复制的能力,在特定的条件下能形成各种特定的细胞组织器官等。
利用这些特性,科学家在疾病治疗、器官移植和生物修复方面开始了干细胞的应用。
器官移植方面:科学家已经利用干细胞成功复制了几乎所有的人体器官,为各类器官移植来源提供了保障。但是这方面尚存在伦理争议,需要进一步认证。
疾病治疗方面:干细胞治疗各类呼吸道疾病,如哮喘、气管炎、肺气肿、肺心病已经有很好的应用。另外,干细胞治疗眼疾、肾病、脑瘫自闭症等。
生物修复方面:干细胞治疗主要应用在自身免疫性疾病方面,如自身免疫性肝炎、原发性胆汁性肝硬化、红斑狼疮、天疱疮、内风湿性关节炎等都取得了非常好的效果。
未来干细胞疗法在治疗哪些疾病具有临床应用价值
公开报道的通过干细胞移植在治疗或改善的100多种疾病中具有临床研究价值
心血管内科:心肌梗死,心力衰竭,高血压,动脉粥样硬化
神经内科:帕金森病,阿尔茨海默病,老年痴呆,缺血性中风,脑瘫,重症肌无力,肌萎缩侧索硬化(渐冻症)
内分泌科:糖尿病,肥胖症,高血脂。甲亢,甲减
消化内科:肝硬化,脂肪肝,胰腺炎,胃溃疡,溃疡性结肠炎,克罗恩病
肾内科:慢性肾功能不全,急性肾功能衰竭,狼疮性肾炎,肾病综合征
风湿免疫科:强直性脊柱炎,类风湿性关节炎,系统性红斑狼疮,硬皮病,痛风
呼吸内科:哮喘,慢性阻塞性肺炎,肺纤维化,
骨科:骨关节炎,骨折,骨折不愈合,股骨头坏死,骨质疏松症,腰椎间盘突出,
眼科:视神经损伤,黄斑病变,白内障,青光眼,干眼症
皮肤科:白癜风,银屑病,皮肤疾病等等
妇科:卵巢早衰,子宫内膜异位症,宫腔粘连
男科: 前列腺炎,性功能障碍,
抗老:面部美容抗衰,烧伤,
干细胞移植治疗疾病的基本原理
细胞疗法是指利用干细胞或干细胞衍生的细胞,以特殊技术移植到体内,替代或分泌活性因子修复病人受损的细胞、组织或器官。前面,我们知道干细胞种类是有
非常多的。自然,治疗机理也不能一概而论,干细胞治疗疾病疾病原理的具体内涵主要包括以下几个方面:
体内分化,体内治疗
在体外进行简单分离后,干细胞可以直接移植入体内修复损伤部位。造血干细胞是我们了解最多的成体干细胞,也是真正意义上的干细胞,可自我复制及多向分化。
临床上主要用于放/化疗之后补充造血干细胞,进而重塑整个造血系统和免疫系统。最有代表性的就是造血干细胞移植治疗血液相关疾病。以白血病治疗为例,其治
疗机理是在患者移植前,先通过放/化疗清除体内原有的造血干细胞和免疫细胞,再静脉回输配型好的造血干细胞,通过血液循环进入骨髓造血微环境,增殖并分化
成造血和免疫系统中的各类细胞,重新恢复患者的血液或免疫功能。
体外分化,替代治疗
在体外被大量扩增并诱导分化,干细胞可以变成特定的功能细胞,再移植入体内,对损伤部位修复。最具代表性的是多能干细胞治疗。其治疗机理是,在体外特定条
件下将多能干细胞诱导分化成相应的功能细胞,再定向移植到损伤部位,治疗特定疾病。
胚胎干细胞
胚胎干细胞发现尚不足10年,就已经开始被探索用于各种疾病和损伤的细胞治疗。胚胎干细胞的临床治疗,是使用胚胎干细胞体外定向分化的各种前体细胞或功能细
胞,植入机体损伤部位,治疗疾病。
诱导多能干细胞
在日本,诺奖得主山中伸弥教授的主导下,日本开展了诸多基于诱导多能干细胞的临床试验,如视网膜黄斑变性、帕金森病、心脏衰竭、脊髓损伤等疾病。
分泌效应,信号引导
大部分干细胞进入体内并不会分化成损伤部位的细胞,而是通过分泌活性因子(包括细胞因子、外囊泡等信号分子),调节免疫或促进组织修复。
最具代表性的就是间充质干细胞治疗。
通常,间充质干细胞移植后会很快消失,主要通过旁分泌发挥功能。
间充质干细胞的疗效是基于其免疫调控功能和血管再生功能来发挥,这些功能主要通过分泌活性因子实现。截至2021年8月12日,全球间充质干细胞临床试验已经超过1300项,用于治疗各种退行性和炎性疾病,如溃疡性结肠炎、关节炎、GVHD、系统性红斑狼疮、糖尿病足等。
间充质干细胞通过静脉输注后,一开始绝大部分都会滞留在肺部,之后部分细胞迁移至其他组织器官以及损伤部位,在过程中释放各种活性因子(包括细胞因子,外囊泡等)。随着时间的推移,移植的细胞逐渐消失。笔者认为,凋亡的间充质干细胞在凋亡过程会释放凋亡小体,凋亡小体可被内源性组织干细胞吞噬,进而调控涉及干细胞调控的信号通路,对其进行细胞功能活性的调节。少数存活下来的间充质干细胞,通过旁分泌效应,分泌活性因子,激活损伤组织的内源性干细胞,促进其增殖分化成新的组织,从而达到损伤修复的目的。
“分泌效应,信号引导”,这一治疗原理除了用于干细胞治疗,也应用在很多干细胞衍生技术,比如外囊泡/外泌体等。
干细细胞疗法是当今医学研究最前沿也是最热门的方向之一,取得了令人兴奋的成果。每一项成功的干细胞临床试验,涉及生物学特性、适应证的选择,给药方式的选择,细胞的选择和给药剂量的选择,这些都是临床治疗成功的关键因素。