是一类具有自我复制能力的多潜能细胞。干细胞具有再生各种组织器官和人体的潜在功能,医学界称为“万用细胞”。 干(gàn)细胞即为起源细胞,
01
干细胞概述
干细胞是具有增殖和分化潜能的细胞,具有自我更新复制的能力,能够产生高度分化的功能细胞。简单来讲,它是一类具有多向分化潜能和自我复制能力的原始的未分化细胞,是形成哺乳类动物的各组织器官的原始细胞。
根据干细胞的发育潜能分为三类:全能干细胞、多能干细胞和单能干细胞。
全功能干细胞,可直接克隆人体;多功能干细胞 ,可直接复制各种脏器和修复组织。人类寄希望于利用干细胞的分离和体外培养,在体外繁育出组织或器官,并最终通过组织或器官移植,实现对临床疾病的治疗。
人体发育起始于卵子的受精,产生一个能发育为完整有机体的单细胞,即全能性受精卵。受精后的最初几个小时内,受精卵分裂为一些完全相同的全能细胞。这意味着如果把这些细胞的任何一个放入女性子宫内,均有可能发育成胎儿。实际上,当两个全能细胞分别发育为单独遗传基因型的人时,即出现了各方面都完全相同的双胞胎。
大约在受精后四天,经过几个循环的细胞分裂之后,这些全能细胞开始特异化,形成一个中空的环形细胞群结构,称之为囊胚。囊胚由外层细胞和内细胞群所构成。外层细胞发展形成胎盘等组织。内细胞群细胞继续发育,形成人体。
尽管内细胞群可形成人体的所有组织,但它们不能发育为一个单独的生物体,因为它们不能形成胎盘及子宫内发育所需的组织。这些内细胞群细胞即多能性干细胞----它们能产生许多种类型的细胞,但并非胎儿发育所需的全部类型。因为它们不是全能性的,不是胚胎,没有完全的发育潜能。即使把内细胞群放入女性子宫,它也不会发育成胎儿。
这些多能性干细胞可以进一步的特异分化,生成特殊功能的干细胞。如造血干细胞、皮肤干细胞等等。
根据干细胞所处的发育阶段不同分为:胚胎干细胞、成体干细胞。
胚胎干细胞的发育等级较高,是全能干细胞,人类胚胎干细胞已可成功地在体外培养。成体干细胞的发育等级较低,是多能干细胞或单能干细胞。成体干细胞可以横向分化为其他类型的细胞和组织,为干细胞的广泛应用提供了基础。
干细胞对人体的发育特别重要,在儿童和成年人中也可发现专能干细胞。
总之,凡需要不断产生新的分化细胞以及分化细胞本身不能再分裂的细胞或组织,都要通过干细胞所产生的具有分化能力的细胞来维持肌体细胞的数量,可以这样说,生命是通过干细胞的分裂来实现细胞的更新及保证持续生长的。
02
干细胞的分离方法
1998年美国有两个小组分别培养出了人的多能干细胞:James A. Thomson在Wisconsin大学领导的研究小组从人胚胎组织中培养出了干细胞株。经测试这些细胞株的细胞表面 marker 和酶活性,证实它们就是全能干细胞。
目前胚胎干细胞来源主要是胚泡内细胞群和生殖嵴中的原始生殖细胞,分离方法大体有以下几种:
免疫学方法:干细胞表面有许多特殊标记,利用这些标记,采用荧光细胞分离器从单细胞悬液中分离纯化干细胞。
免疫外科方法:该方法基本原理是利用囊胚腔对抗体的不通透性,通过抗体、补体结合对细胞的毒性杀伤作用,去除滋养层细胞,保留干细胞进行培养。
组织培养方法:将4-6天的胚胎取出培养,滋养层在培养皿底部平铺生长,而干细胞形成卵圆柱装结构,在显微镜下用玻璃针挑出这种柱状结构。
显微外科学法:利用显微镜直接将干细胞从胚泡中吸出进行培养。
03
干细胞的应用
人体的衰老,皱纹的出现,究其根源实质上都是细胞的衰老和减少。而细胞的衰老和减少则是由干细胞老化引起的。
干细胞是各种组织细胞更新换代的种子细胞,是人体细胞的生产厂。干细胞族群的老化严重减弱了其增殖和分化的能力,新生的细胞补充不足,衰老细胞不能及时被替代,全身各系统功能下降,让人一天天老去。而你的皮肤,也因为皮肤干细胞的衰老而无法及时更新,衰老的皮肤得不到修复,所以,你有了皱纹,失去了青春容颜。
干细胞美容原理是通过输注特定的多种细胞(包括各种干细胞和免疫细胞),激活人体自身的“自愈功能”,对病变的细胞进行补充与调控,激活细胞功能,增加正常细胞的数量,提高细胞的活性,改善细胞的质量,防止和延缓细胞的病变,恢复细胞的正常生理功能,从而达到疾病康复、对抗衰老的目的。
动物体在发育的过程中,体内却始终保留了一部分未分化的细胞,这就是干细胞,干细胞的衰老是机体衰老或人类衰老的重要因素,因而,人体干细胞移植(或注射)对阻止人类衰老意义重大。
干细胞的用途非常广泛,涉及到医学的多个领域。科学家已经能够在体外鉴别、分离、纯化、扩增和培养人体胚胎干细胞,并以这样的干细胞为“种子”,培育出一些人的组织器官。干细胞及其衍生组织器官的广泛临床应用,将产生一种全新的医疗技术,也就是再造人体正常的甚至年轻的组织器官,从而使人能够用上自己的或他人的干细胞或由干细胞所衍生出的新的组织器官,来替换自身病变的或衰老的组织器官。
1957 年,美国华盛顿大学多纳尔·托玛斯发现正常人的骨髓移植到病人体内,可以治疗造血功能障碍。这一技术的发现,使多纳尔·托玛斯本人荣获了诺贝尔奖。这一技术很快得到全世界的认可,并已成为根治白血病等病的主要手段。造血干细胞移植技术的发现和应用为人类战胜疾病带来新的希望。
新加坡国立大学医院和中央医院通过脐带血干细胞移植手术,根治了一名因家族遗传而患上严重的地中海贫血症的男童,这是世界上第一例移植非亲属的脐带血干细胞而使患者痊愈的手术。
假如某位老年人能够使用上自己或他人婴幼儿时期或者青年时期保存起来的干细胞及其衍生组织器官,那么,这位老年人的寿命就可以得到明显的延长。美国《科学》杂志于1999年将干细胞研究列为世界十大科学成就的第一,排在人类基因组测序和克隆技术之前。
科学家预言,用神经干细胞替代已被破坏的神经细胞,有望使因脊髓损伤而瘫痪的病人重新站立起来;不久的将来,失明、帕金森氏综合症、艾滋病、老年性痴呆、心肌梗塞和糖尿病等绝大多数疾病的患者,都可望借助干细胞移植手术获得康复。
干细胞治疗疾病的基本原理:对组织细胞损伤的修复、替代损伤细胞的功能、刺激机体自身细胞的再生功能。
呼吸道疾病
自体干细胞免疫治疗哮喘、气管炎、肺气肿、肺心病等。
干细胞免疫疗法是通过调控细胞因子,修复受损的组织细胞,然后通过细胞间的相互作用及产生细胞因子抑制受损细胞的增殖及其免疫反应,从而发挥免疫重建的功能。从根本上消除哮喘病的发病基础。这些治疗方法在观念上完全不同于传统的治疗方法,主要强调通过修复人体免疫细胞来治疗哮喘病等呼吸道疾病。
经北京京华友好医院现代医学临床证实,干细胞免疫疗法对哮喘出现的咳嗽、多痰、胸闷等症状有明显的治疗作用。具有疗效快、疗程短、不易复发等优点。经过百余例的临床案例见证,其治愈率可到98%,是目前治疗哮喘病、气管炎最理想、最规范的治疗方法。
治疗肾病
干细胞移植治疗肾病的原理:因干细胞具有“无限”增殖,多向分化潜能,具有造血支持、免疫调控和自我复制等特点。可作为理想的“种子细胞”用于病变引起的组织器官损伤修复。基础研究发现干细胞可分化成肾固有细胞、肾实质细胞等,所以干细胞移植后对肾脏功能具有良好的修复和重建作用。
干细胞治疗肾病的特性和优势
具有强大的增殖能力和多向分化潜能,能够增殖分化并产生大量后代。因细胞处于原始状态,不易被识别,所以不存在免疫排斥的特性,没有血型匹配问题。长期传代不改变生物学特性。由于干细胞所具备的这些免疫学特性和优势,使其在肾病治疗方面具有广阔的临床应用前景。
治疗脑瘫
干细胞移植治疗小儿脑瘫逐渐被人们所熟知。干细胞移植后分化的神经元补充缺损的神经元,并促进小儿脑组织中的神经细胞分化发挥功能,恢复脑神经的正常生长发育,改善大脑的认知功能障碍,为脑性瘫痪小儿进一步康复提供了更多的机会,已成为最先进最有效的治疗方法。并且年龄越小,再构成能力越强,治疗的可能性就越大。尽早干预,尽早治疗是预防小儿脑瘫致残的唯一途径。
治疗自闭症
脐血干细胞和脐带间充质干细胞具有免疫调节和改善脑内微循环的功能。干细胞进入体内可调节机体免疫功能,并通过自身分化和分泌细胞因子和神经肽刺激新生血管的形成,改善脑内缺血缺氧状态,激活和修复脑内受损的神经细胞。通过联合移植脐血单个核细胞和脐带间充质干细胞有助于改善患儿的语言交流能力、社会交往能力等。
自身免疫性肝病是由自身免疫反应引起的一种特殊类型的慢性肝病,过去认为自身免疫性肝病比较罕见,由于对此类疾病认识不断深入以及有关免疫学检查方法和相关检查方法的引进和提高,临床上发现中国人群中自身免疫性肝病的患者不断增多。临床常见的自身免疫性肝病包括自身免疫性肝炎、原发性胆汁性肝硬化及原发性硬化性胆管炎,很多自身免疫性肝病患者还伴有其他自身免疫性疾病如干燥综合症、类风湿性关节炎等等。
脐带间充质干细胞具有免疫调控作用,对自身免疫性疾病能进行组织修复和免疫调节,从而达到治疗疾病的目的,如风湿免疫科已开展的系统性红斑狼疮、天疱疮、内风湿性关节炎、硬皮病和皮肌炎等的干细胞治疗,都取得了非常好的效果。
尽管干细胞研究的成果已经广泛的应用到各种医学的领域,但人类对干细胞的认知仍然处于起步阶段,干细胞医疗依旧有着巨大的潜力等待开发。期望全世界对干细胞医学领域的不断探索为国人带来越来越多的益处,让人类健康、让生命自由,是我们共同的追求!
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