不懂干细胞？读完本文让你成为干细胞专家！

不懂干细胞？读完本文让你成为干细胞专家！

科普再生医学
2024-06-05 09:18
广东

科普再生医学

科普再生医学领域干细胞、免疫细胞、外泌体相关内容。

公众号

人体干细胞就像是一个未接受过任何专业训练的学生，具有从事各种职业的潜能，比如修复损伤组织细胞、替代损伤细胞的功能或刺激机体自身细胞的再生功能。下面就来全面认识一下这些可爱的干细胞们吧！

我们一生中，每一个人都有各自对医疗照护的不同需求。科学家和医生正持续研究，寻找更个人化的医疗方法，其中一种方法，就是研究干细胞。

在我们身体的这个社会中，每一个体细胞都被训练得高度“专业”以适应自己的功能，但干细胞还像是一个未接受过任何专业训练的学生，具有从事各种职业的潜能，比如修复损伤组织细胞、替代损伤细胞的功能或刺激机体自身细胞的再生功能。而这恰恰是干细胞的迷人之处。因而，干细胞研究在全世界范围内都处于遍地开花的状况。

干细胞是没有经过分化的细胞，也就是没有特殊功能的细胞。皮肤细胞可以保护身体，肌肉细胞可以收缩，神经细胞可以传递讯息；干细胞却没有任何特殊结构或功能，但干细胞有种潜力，就是变成人体中任何一种细胞。

事实上有很多种干细胞，都可以为科学家所用，应用在医疗或研究上。

按照发育阶段分类，可分为胚胎干细胞（Embryonic Stem Cell）和成体干细胞（Adult Stem Cell）。

胚胎干细胞包括ES细胞（Embryonic Stem Cell）、EG 细胞（Embryonic Germ Cell）。

成体干细胞包括神经干细胞（Neural Stem Cell，NSC）、血液干细胞（Hematopoietic Stem Cell，HSC）、骨髓间充质干细胞（Mesen chymal Stem Cell，MSC）、表皮干细胞（EPidexmis Stem Cell）等。

按分化潜能，干细胞可分为，全能干细胞，多能干细胞，单能干细胞。

全能干细胞：具有形成完整个体的分化潜能，如受精卵。

多能干细胞：具有分化出多种细胞组织的潜能。如胚胎干细胞（ES）。

单能干细胞：只能向一种或两种密切相关的细胞类型分化。如神经干细胞、造血干细胞。

研究发展势头猛，间充质干细胞成主流

如今，全球干细胞治疗市场已经涌现了大量的新研究、新项目以及新疗法，其中大多数疗法处在研发管线中，少数已经获得了监管机构批准上市。

统计发现，间充质干细胞的临床试验涉及上百种疾病。神经系统、心血管和骨科疾病是三类主要的研究领域，占比都在15%以上，总和超过一半。另外，糖尿病、GVHD的比例都在5%左右，是间充质干细胞临床应用的重要研究方向。

具体而言，脊髓损伤、多发性硬化、中风、肌萎缩侧索硬化症、老年痴呆症、骨关节炎、股骨头坏死、椎间盘退化、心肌梗死、肝硬化、克罗恩病、间质性肺病、系统性红斑狼疮、勃起功能障碍以及卵巢早衰是研究得较为多的疾病。未来这些患者有望更早地受益于间充质干细胞治疗。

目前，国际上已经有间充质干细胞治疗产品获批上市。根据统计，全球已有超过13项干细胞治疗药物上市，其中绝大多数都属于间充质干细胞产品。随着临床试验的开展，未来会有更多的间充质干细胞治疗产品获批上市，受益的患者也将更多。

同为干细胞，它们的到底有何不同呢？

一直以来，干细胞治疗方法都被寄予厚望，科学家们期望能够利用干细胞疗法为遭受疾病和伤痛折磨的病人带来实质性获益，就像骨髓移植可以为病人重建造血系统和免疫系统，其它类型的干细胞移植也可为疾病治疗带来显著效果。那么同为干细胞，目前应用较为广泛的几种干细胞到底有何不同呢？

脐带血干细胞

脐带血的采集是在新生儿出生以后，取婴儿端3-8cm脐带储两把止血钳结扎、断脐，婴儿被抱走处理，贴近母端止血钳处消毒并将针头插入脐静脉，采集脐血。脐血采集不同于传统的骨髓采集，不需要进行麻醉，无痛、无副作用胎盘和脐带原本在胎儿出生后，就是作为废物扔掉的，脐血采集是在胎盘、脐带与母体和胎儿完全分离以后进行的，因此对母亲和孩子没有任何不良影响，属于“废物利用，变废为宝”。

脐带血里含有大量的干细胞，称为脐带血干细胞。

脐带华通胶间充质干细胞

脐带间充质干细胞（hUC-MSCs）是存在于脐带华通氏胶（Wharton’s jelly）和血管周围组织中的一种间充质干细胞。来源于脐带的间充质干细胞因其取材方便，无道德伦理争议，可获取的细胞数量多、增殖能力强、免疫调节作用大，分泌细胞生长因子的总量也非常高，便于扩增和传代，同时又没有配型、排异等问题，极其适合用于临床研究和应用，是间充质干细胞的理想来源。

根据美国国立卫生研究院（NIH）临床研究数据信息相关研究资料显示，目前可搜索到超过376项已经完成或正在进行的与脐带间充质干细胞相关的临床研究，其中在中国进行的有83项，约占间充质干细胞临床研究的一半以上。

但是，脐带华通胶间充质干细胞≠脐带血干细胞！

脂肪间充质干细胞

脂肪间充质干细胞（Adipose-derived Mesenchymal Stem Cells, ADSCs）是来源于脂肪组织的干细胞，与其它成体干细胞一样具有自我更新和多向分化的能力，在诱导条件下可以分化成为神经细胞、免疫细胞、胰岛细胞、肌细胞、肝细胞、软骨细胞、基质细胞。

脂肪间充质干细胞，取材容易，脂肪中干细胞浓度高出骨髓500倍以上，细胞性状较其他干细胞培养更加稳定，安全可靠，分化能力强大，可以分化为各个系统的功能细胞。而且脂肪干细胞不会根据人的年龄增长而活性下降，相对比其他来源的干细胞，脂肪干细胞更加稳定。

皮肤间充质干细胞

皮肤是人体最大的器官，它被覆于身体表面，由表皮、真皮、皮下组织及附属器组成。在抵御微生物入侵、紫外线辐射以及防止水分的丢失、调节体温和维持人的外貌等方面起着十分重要的作用。

皮肤有极强的修复和再生能力，这与皮肤干细胞的存在具有直接的关系。虽然目前对皮肤干细胞的位置、种类和数量报道不一，但研究较多的主要有表皮干细胞（Epidermal stem cells）和毛囊干细胞(follilar stem cells)。

胚胎干细胞

胚胎干细胞（embryonic stem cell，ESCs，简称ES、EK或ESC细胞。）胚胎干细胞是早期胚胎（原肠胚期之前）或原始性腺中分离出来的一类细胞，它具有体外培养无限增殖、自我更新和多向分化的特性。无论在体外还是体内环境，ES细胞都能被诱导分化为机体几乎所有的细胞类型（除脐带和胎盘等附属组织）。

胚胎干细胞研究在美国一直是一个颇具争议的领域，支持者认为这项研究有助于根治很多疑难杂症，因为胚胎干细胞可以分化成多种功能的APSC多能细胞，被认为是一种挽救生命的慈善行为，是科学进步的表现。而反对者则认为，进行胚胎干细胞研究就必须破坏胚胎，而胚胎是人尚未成形时在子宫的生命形式。由胚胎来源的原始（未分化）细胞，它们具有分化成为众多特异细胞类型的潜能。（因干细胞株必须取得人类胚胎，再经过培养纯化等。因此许多人认为干细胞株视同为人的一部分）

例如，在德国，由于“保护人类胚胎法”禁止任何破坏人类胚胎进行研究，因此争议已经平息。但国外的科学活动给研究机构带来越来越大的压力，这可能导致争议再次发生。总的来说，更广泛的公众争议主要发生在严重限制人类胚胎研究的国家。

你并不了解的干细胞发展史

1878：出现第一篇哺乳类的体外受精卵报导。

1959：完成第一例兔子的体外受精卵。

1960：展开畸胚瘤的研究。

1968：爱得华（R.G. Edwards）和贝敏思特（B.D. Bavister）进行人类的体外受 精研究。

1970：利用畸胚瘤细胞注入老鼠胚胎，制造镶嵌鼠以进行胚胎发育的研究。

1978：世界第一个试管宝宝路易丝．布朗（Louise Brown）在英国诞生。

1980：肯蒂丝．瑞得（Candace Reed）成为澳洲的第一个试管宝宝。

1981：艾凡斯等（M.J. Evans, et al.）体外培养老鼠的胚胎干细胞；伊莉莎白．卡尔 （Elizabeth Carr）成为美国的第一个试管宝宝。

1984～1988：安德鲁等（P.W. Andrews, et al.）在体外培养人类畸胚瘤细胞。
1989：佩拉等（M.F. Pera, et al.）制造人类畸胚瘤细胞株。

1994：首次使用人类人工受精的囊胚进行干细胞的研究。

1995～1996：从恒河猴取得胚胎干细胞，并在体外培养分化成三种胚层。

1998：詹姆士．汤姆生（James Thomson）从人类体外受精卵取得胚胎干细胞，并 能稳定地在体外培养；吉尔哈特（J. Gearhart）从妊娠中止的胎儿内取出其卵巢或睪丸组织， 得到一种具有干细胞特性的原始生殖细胞，称为人类生殖干细胞。

1999：《科学》（Science）杂志公布干细胞为世界十大科技进展榜首。从小鼠肌肉组织取得的成体干细胞可以「横向分化为血液细胞」。此后，科学家相继证实成体干细胞具有可塑性。

2000：美国61名诺贝尔奖得主及其它科学家联名要求美国政府对干细胞研究给予全面支持，同年美国总统柯林顿宣布美国政府准许用政府经费进行人体胚胎干细胞研究。

2001：胚胎干细胞株可以培养出神经、胰岛等更多种类的细胞。美国总统布什宣布联邦政府将优先资助胚胎干细胞研究。

2002：《自然》（Nature）杂志评选「干细胞的争议」为二○○二年科学界年度重大新闻。

2011：克隆制造干细胞被时代杂志评为2011年十大医学突破之一。

2012：诺贝尔生理医学奖授予干细胞研究科学家。

干细胞治疗，究竟能为我们带来啥？

1、抵抗衰老

随着现代科学技术的发展，尤其是干细胞研究的不断深入,通过补充外源干细胞抗衰老，是目前最为有效的抗衰老治疗手段。美国《科学》杂志将干细胞的研究成果列在十大科学进展的首位。干细胞抗衰老是再生医学中最核心的医疗技术，它最显著的作用就是补充种子细胞替代衰老细胞。

干细胞技术是再生医学中最核心的医疗技术，它好比我们身体的某个器官组织受损之后能使其自我再生的细胞，形象地说就像壁虎断了尾巴之后能再生同一个原理。

通过对干细胞进行分离、体外培养、定向诱导、甚至基因修饰等过程，在体外繁育出全新的、正常的甚至更年轻的细胞，并最终通过细胞组织或器官的移植实现对临床疾病的治疗和抗衰老的目的。

2、肝硬化

在肝纤维化特别是肝硬化时，因过量纤维结缔组织增生挤压，正常功能的肝细胞数量大为减少。

干细胞在肝损伤环境中可以分泌不同水平的细胞因子，表现出抗纤维化、抗炎症反应的作用，刺激肝脏产生新的肝细胞。

治疗能达到什么样的效果？

主要指标：

患者临床症状(乏力、纳差、腹胀等)的改善情况及不良反应的发生,检测术前及术后肝功能指标：谷丙转氨酶，白蛋白，总胆红素等的水平及腹水变化。

症状改善：

临床研究结果显示，多数患者接受自体骨髓干细胞后临床症状评分比治疗前明显改善，丙谷转氨酶（ALT）、总胆红素（TBIL）逐级降低，血清白蛋白（ALB）、胆碱酯酶（CHE）逐渐升高，特别是远期可以显著提高肝脏合成白蛋白的能力，提示患者肝功能明显改善。总有效率约80%以上。

安全性与适应症

安全性：采用自体骨髓的干细胞进行移植可以完全克服免疫排斥问题。患者移植术中和术后，无明显不良反应和并发症发生。干细胞移植治疗失代偿期肝硬化是一种较安全的治疗方法，可起到暂时性的肝脏支持作用。

适应症：中毒性、炎症性、慢性损伤性肝脏疾病，早中期肝硬化，难治性低蛋白血症（难治性腹水），反复发作黄疸等患者。

3、风湿病

MSCs（间充质干细胞）能够抑制淋巴细胞的自身免疫反应，减少促炎细胞因子的分泌，增加抗炎细胞因子的分泌。因此，推测MSC可通过免疫调节的方式阻断RA的发病,且间充质干细胞治疗对人体各项指标无明显改变,安全性很好,为临床治疗（类风湿性关节炎）RA,寻找到一条新途径。

治疗能达到什么样的效果？

患者在饮食、睡眠、体力、疲劳等方面均有明显改善，全部患者满足ARA20标准，多关节疼痛、肿胀、压痛明显缓解，疼痛、肿胀的关节数减少，关节活动度增加等，且患者均无不适应症状。

4、不孕症

通过将间充质干细胞附着在可降解的智能胶原支架材料上，结合宫腔镜技术分离宫腔粘连后，将支架材料和间充质干细胞的复合体移植到宫腔内，使间充质干细胞的覆盖子宫内膜粘连面，促进了子宫内膜血管组织的再生，实现了受损子宫内膜的功能性修复。

让不能生育的妈妈获得生儿育女的能力，为久治不愈患者带来了巨大希望。

近年来,全球各界进一步开展了干细胞治疗的临床研究。美国、英国、日本等发达国家率先用干细胞移植治疗疾病的方法，并取得了不错的疗效。在我国，也有多所医院开展了间充质干细胞治疗疾病的临床研究。应用干细胞技术疗法，可以说是很多传统方法无可比拟的。

据相关数据显示，全球6000多项在研干细胞临床试验涉及上百种疾病，包括脊髓损伤、多发性硬化、中风、肌萎缩侧索硬化症、老年痴呆症、骨关节炎、股骨头坏死、椎间盘退化、心肌梗死、肝硬化、克罗恩病、间质性肺病、系统性红斑狼疮、勃起功能障碍以及卵巢早衰等等。

随着技术的不断发展，干细胞必将引发一场医疗变革，成为继药物、手术后的第三种治疗方式，各类疾病等一系列传统手段难以治疗的疑难杂症终将被逐步得到救助。