想了解幹細胞,讀這篇就夠了

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我們一生中,每一個人都有各自對醫療照護的不同需求。科學家和醫生正持續研究,尋找更個人化的醫療方法,其中一種方法,就是研究幹細胞。

在我們身體的這個社會中,每一個體細胞都被訓練得高度“專業”以適應自己的功能,但幹細胞還像是一個未接受過任何專業訓練的學生,具有從事各種職業的潛能,比如修復損傷組織細胞、替代損傷細胞的功能或刺激機體自身細胞的再生功能。而這恰恰是幹細胞的迷人之處。因而,幹細胞研究在全世界範圍內都處於遍地開花的狀況。

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幹細胞是沒有經過分化的細胞,也就是沒有特殊功能的細胞。皮膚細胞可以保護身體,肌肉細胞可以收縮,神經細胞可以傳遞訊息;幹細胞卻沒有任何特殊結構或功能,但幹細胞有種潛力,就是變成人體中任何一種細胞。

事實上有很多種幹細胞,都可以為科學家所用,應用在醫療或研究上。

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按照發育階段分類,可分為胚胎幹細胞(Embryonic Stem Cell)和成體幹細胞(Adult Stem Cell)。

胚胎幹細胞包括ES細胞(Embryonic Stem Cell)、EG 細胞(Embryonic Germ Cell)。

成體幹細胞包括神經幹細胞(Neural Stem Ce11,NSC)、血液幹細胞(Hematopoietic Stem Cell,HSC)、骨髓間充質幹細胞(Mesen chymal Stem Cell,MSC)、表皮幹細胞(EPidexmis Stem Cell)等。

按分化潛能,幹細胞可分為,全能幹細胞,多能幹細胞,單能幹細胞。

全能幹細胞:具有形成完整個體的分化潛能,如受精卵。

多能幹細胞:具有分化出多種細胞組織的潛能。如胚胎幹細胞(ES)。

單能幹細胞:只能向一種或兩種密切相關的細胞類型分化。如神經幹細胞、造血幹細胞。

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研究發展勢頭猛,

間充質幹細胞成主流

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如今,全球幹細胞治療市場已經湧現了大量的新研究、新項目以及新療法,其中大多數療法處在研發管線中,少數已經獲得了監管機構批准上市。

統計發現,間充質幹細胞的臨床試驗涉及上百種疾病。神經系統、心血管和骨科疾病是三類主要的研究領域,佔比都在15%以上,總和超過一半。另外,糖尿病、GVHD的比例都在5%左右,是間充質幹細胞臨床應用的重要研究方向。

具體而言,脊髓損傷、多發性硬化、中風、肌萎縮側索硬化症、老年痴呆症、骨關節炎、股骨頭壞死、椎間盤退化、心肌梗死、肝硬化、克羅恩病、間質性肺病、系統性紅斑狼瘡、勃起功能障礙以及卵巢早衰是研究得較為多的疾病。未來這些患者有望更早地受益於間充質幹細胞治療。

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目前,國際上已經有間充質幹細胞治療產品獲批上市。根據統計,全球已有超過13項幹細胞治療藥物上市,其中絕大多數都屬於間充質幹細胞產品。隨著臨床試驗的開展,未來會有更多的間充質幹細胞治療產品獲批上市,受益的患者也將更多。

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同為幹細胞,

它們的到底有何不同呢?


一直以來,幹細胞治療方法都被寄予厚望,科學家們期望能夠利用幹細胞療法為遭受疾病和傷痛折磨的病人帶來實質性獲益,就像骨髓移植可以為病人重建造血系統和免疫系統,其它類型的幹細胞移植也可為疾病治療帶來顯著效果。那麼同為幹細胞,目前應用較為廣泛的幾種幹細胞到底有何不同呢?


臍帶血幹細胞


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臍帶血的採集是在新生兒出生以後,取嬰兒端3-8cm臍帶儲兩把止血鉗結紮、斷臍,嬰兒被抱走處理,貼近母端止血鉗處消毒並將針頭插入臍靜脈,採集臍血。臍血採集不同於傳統的骨髓採集,不需要進行麻醉,無痛、無副作用胎盤和臍帶原本在胎兒出生後,就是作為廢物扔掉的,臍血採集是在胎盤、臍帶與母體和胎兒完全分離以後進行的,因此對母親和孩子沒有任何不良影響,屬於“廢物利用,變廢為寶”。

臍帶血裡含有大量的幹細胞,稱為臍帶血幹細胞。

臍帶華通膠間充質幹細胞


臍帶間充質幹細胞(hUC-MSCs)是存在於臍帶華通氏膠(Wharton’s jelly)和血管周圍組織中的一種間充質幹細胞。來源於臍帶的間充質幹細胞因其取材方便,無道德倫理爭議,可獲取的細胞數量多、增殖能力強、免疫調節作用大,分泌細胞生長因子的總量也非常高,便於擴增和傳代,同時又沒有配型、排異等問題,極其適合用於臨床研究和應用,是間充質幹細胞的理想來源。

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根據美國國立衛生研究院(NIH)臨床研究數據信息相關研究資料顯示,目前可搜索到超過376項已經完成或正在進行的與臍帶間充質幹細胞相關的臨床研究,其中在中國進行的有83項,約佔間充質幹細胞臨床研究的一半以上。

臍帶華通膠間充質幹細胞≠臍帶血幹細胞

脂肪間充質幹細胞


脂肪間充質幹細胞(Adipose-derived Mesenchymal Stem Cells, ADSCs)是來源於脂肪組織的幹細胞,與其它成體幹細胞一樣具有自我更新和多向分化的能力,在誘導條件下可以分化成為神經細胞、免疫細胞、胰島細胞、肌細胞、肝細胞、軟骨細胞、基質細胞。

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脂肪間充質幹細胞,取材容易,脂肪中幹細胞濃度高出骨髓500倍以上,細胞性狀較其他幹細胞培養更加穩定,安全可靠,分化能力強大,可以分化為各個系統的功能細胞。而且脂肪幹細胞不會根據人的年齡增長而活性下降,相對比其他來源的幹細胞,脂肪幹細胞更加穩定。

皮膚間充質幹細胞


皮膚是人體最大的器官,它被覆於身體表面,由表皮、真皮、皮下組織及附屬器組成。在抵禦微生物入侵、紫外線輻射以及防止水分的丟失、調節體溫和維持人的外貌等方面起著十分重要的作用。

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皮膚有極強的修復和再生能力,這與皮膚幹細胞的存在具有直接的關係。雖然目前對皮膚幹細胞的位置、種類和數量報道不一,但研究較多的主要有表皮幹細胞(Epidermal stem cells)和毛囊幹細胞(follilar stem cells)。


胚胎幹細胞


胚胎幹細胞(embryonic stem cell,ESCs,簡稱ES、EK或ESC細胞。)胚胎幹細胞是早期胚胎(原腸胚期之前)或原始性腺中分離出來的一類細胞,它具有體外培養無限增殖、自我更新和多向分化的特性。無論在體外還是體內環境,ES細胞都能被誘導分化為機體幾乎所有的細胞類型。

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胚胎幹細胞研究在美國一直是一個頗具爭議的領域,支持者認為這項研究有助於根治很多疑難雜症,因為胚胎幹細胞可以分化成多種功能的APSC多能細胞,被認為是一種挽救生命的慈善行為,是科學進步的表現。而反對者則認為,進行胚胎幹細胞研究就必須破壞胚胎,而胚胎是人尚未成形時在子宮的生命形式。由胚胎來源的原始(未分化)細胞,它們具有分化成為眾多特異細胞類型的潛能。(因幹細胞株必須取得人類胚胎,再經過培養純化等。因此許多人認為幹細胞株視同為人的一部分)

例如,在德國,由於“保護人類胚胎法”禁止任何破壞人類胚胎進行研究,因此爭議已經平息。但國外的科學活動給研究機構帶來越來越大的壓力,這可能導致爭議再次發生。總的來說,更廣泛的公眾爭議主要發生在嚴重限制人類胚胎研究的國家。

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你並不瞭解的幹細胞發展史


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1878:出現第一篇哺乳類的體外受精卵報導。

1959:完成第一例兔子的體外受精卵。

1960:展開畸胚瘤的研究。

1968:愛得華(R.G. Edwards)和貝敏思特(B.D. Bavister)進行人類的體外受 精研究。

1970:利用畸胚瘤細胞注入老鼠胚胎,製造鑲嵌鼠以進行胚胎髮育的研究。

1978:世界第一個試管寶寶路易絲.布朗(Louise Brown)在英國誕生。

1980:肯蒂絲.瑞得(Candace Reed)成為澳洲的第一個試管寶寶。

1981:艾凡斯等(M.J. Evans, et al.)體外培養老鼠的胚胎幹細胞;伊莉莎白.卡爾 (Elizabeth Carr)成為美國的第一個試管寶寶。

1984~1988:安德魯等(P.W. Andrews, et al.)在體外培養人類畸胚瘤細胞。

1989:佩拉等(M.F. Pera, et al.)製造人類畸胚瘤細胞株。

1994:首次使用人類人工受精的囊胚進行幹細胞的研究。

1995~1996:從恆河猴取得胚胎幹細胞,並在體外培養分化成三種胚層。

1998:詹姆士.湯姆生(James Thomson)從人類體外受精卵取得胚胎幹細胞,並 能穩定地在體外培養;吉爾哈特(J. Gearhart)從妊娠中止的胎兒內取出其卵巢或睪丸組織, 得到一種具有幹細胞特性的原始生殖細胞,稱為人類生殖幹細胞。

1999:《科學》(Science)雜誌公佈幹細胞為世界十大科技進展榜首。從小鼠肌肉組織取得的成體幹細胞可以「橫向分化為血液細胞」。此後,科學家相繼證實成體幹細胞具有可塑性。

2000:美國61名諾貝爾獎得主及其它科學家聯名要求美國政府對幹細胞研究給予全面支持,同年美國總統柯林頓宣佈美國政府准許用政府經費進行人體胚胎幹細胞研究。

2001:胚胎幹細胞株可以培養出神經、胰島等更多種類的細胞。美國總統布什宣佈聯邦政府將優先資助胚胎幹細胞研究。

2002:《自然》(Nature)雜誌評選「幹細胞的爭議」為二○○二年科學界年度重大新聞。

2011:克隆製造幹細胞被時代雜誌評為2011年十大醫學突破之一。

2012:諾貝爾生理醫學獎授予幹細胞研究科學家。

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究竟能為我們帶來啥?



1、抵抗衰老

隨著現代科學技術的發展,尤其是幹細胞研究的不斷深入,通過補充外源幹細胞抗衰老,是目前最為有效的抗衰老治療手段。美國《科學》雜誌將幹細胞的研究成果列在十大科學進展的首位。幹細胞抗衰老是再生醫學中最核心的醫療技術,它最顯著的作用就是補充種子細胞替代衰老細胞。

幹細胞技術是再生醫學中最核心的醫療技術,它好比我們身體的某個器官組織受損之後能使其自我再生的細胞,形象地說就像壁虎斷了尾巴之後能再生同一個原理。

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通過對幹細胞進行分離、體外培養、定向誘導、甚至基因修飾等過程,在體外繁育出全新的、正常的甚至更年輕的細胞,並最終通過細胞組織或器官的移植實現對臨床疾病的治療和抗衰老的目的。



2、肝硬化

在肝纖維化特別是肝硬化時,因過量纖維結締組織增生擠壓,正常功能的肝細胞數量大為減少。

幹細胞具有橫向分化能力,輸注體內後,可隨血液循環植入肝臟增殖分化成肝細胞,從而改善肝功能。幹細胞在肝損傷環境中可以分泌不同水平的細胞因子,表現出抗纖維化、抗炎症反應的作用,刺激肝臟產生新的肝細胞。

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作用途徑可能有:

(1)在肝損傷時,體內微環境中的細胞因子(生長因子)或應激(炎性)信號分子刺激或誘導幹細胞轉化為肝細胞或肝樣細胞而行使正常肝細胞的功能。

(2)幹細胞直接行使部分肝細胞的功能。

(3)幹細胞輸注後可以誘導機體分泌生長因子,這些生長因子刺激機體肝臟產生新的肝細胞。

(4)幹細胞能夠產生重要的細胞-細胞接觸和支持造血的生長因子,還能通過誘導“歸巢”受體將幹細胞融合入肝臟,進而使幹細胞轉化為肝樣細胞而發揮作用。

(5)幹細胞與體內的肝細胞“融合”後基因重排而行使了肝細胞的功能。


主要指標:

患者臨床症狀(乏力、納差、腹脹等)的改善情況及不良反應的發生,檢測術前及術後肝功能指標:谷丙轉氨酶,白蛋白,總膽紅素等的水平及腹水變化。

症狀改善:

臨床研究結果顯示,多數患者接受自體骨髓幹細胞後臨床症狀評分比治療前明顯改善,丙谷轉氨酶(ALT)、總膽紅素(TBIL)逐級降低,血清白蛋白(ALB)、膽鹼酯酶(CHE)逐漸升高,特別是遠期可以顯著提高肝臟合成白蛋白的能力,提示患者肝功能明顯改善。總有效率約80%以上。

安全性與適應症

安全性:採用自體骨髓的幹細胞進行移植可以完全克服免疫排斥問題。患者移植術中和術後,無明顯不良反應和併發症發生。幹細胞移植治療失代償期肝硬化是一種較安全的治療方法,可起到暫時性的肝臟支持作用。

適應症:中毒性、炎症性、慢性損傷性肝臟疾病,早中期肝硬化,難治性低蛋白血癥(難治性腹水),反覆發作黃疸等患者。

3、風溼病

MSC(間充質幹細胞)能夠抑制淋巴細胞的自身免疫反應,減少促炎細胞因子的分泌,增加抗炎細胞因子的分泌,因此推測MSC可通過免疫調節的方式阻斷RA的發病。且間充質幹細胞治療對人體各項指標無明顯改變,安全性很好,為臨床治療(類風溼性關節炎)RA,尋找到一條新途徑。

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患者在飲食、睡眠、體力、疲勞等方面均有明顯改善,全部患者滿足ARA20標準,多關節疼痛、腫脹、壓痛明顯緩解,疼痛、腫脹的關節數減少,關節活動度增加等,且患者均無不適應症狀。

4、不孕症

通過將間充質幹細胞附著在可降解的膠原支架材料上,結合宮腔鏡技術分離宮腔粘連後,將支架材料和間充質幹細胞的複合體移植到宮腔內,使間充質幹細胞的覆蓋子宮內膜粘連面,促進了子宮內膜血管組織的再生,實現了受損子宮內膜的功能性修復。


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讓不能生育的媽媽獲得生兒育女的能力,為久治不愈患者帶來了巨大希望。

近年來,全球各界進一步開展了幹細胞治療的臨床研究。美國、英國、日本等發達國家率先用幹細胞移植治療疾病的方法,並取得了不錯的療效。在我國,也有多所醫院開展了間充質幹細胞治療疾病的臨床研究。應用幹細胞技術療法,可以說是很多傳統方法無可比擬的。

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幹細胞的臨床研究正在如火如荼地開展中,除了癌症和糖尿病,還有一些疑難疾病患者也可受益。據相關數據顯示,全球6000多項在研幹細胞臨床試驗涉及上百種疾病,包括脊髓損傷、多發性硬化、中風、肌萎縮側索硬化症、老年痴呆症、骨關節炎、股骨頭壞死、椎間盤退化、心肌梗死、肝硬化、克羅恩病、間質性肺病、系統性紅斑狼瘡、勃起功能障礙以及卵巢早衰等等。

隨著技術的不斷髮展,幹細胞必將引發一場醫療變革,成為繼藥物、手術後的第三種治療方式,各類疾病等一系列傳統手段難以治療的疑難雜症終將被逐步得到救助。

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