书城童书青少年应该知道的干细胞
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第7章 自我修复——间充质干细胞

1.间充质干细胞概述

间充质干细胞是干细胞的一个研究分支。干细胞是一类具有自我复制和多向分化能力的细胞,它们可以不断地自我更新,并在特定条件下转变成为一种或多种构成人体组织或器官的细胞。干细胞是机体的起源细胞,是形成人体各种组织器官的始祖细胞。

间充质干细胞来源于发育早期的中胚层和外胚层。间充质干细胞最初在骨髓中发现,因其具有多向分化潜能、造血支持和促进干细胞植入、免疫调控和自我复制等特点,而日益受到人们的关注。

如间充质干细胞在体内或体外特定的诱导条件下,可分化为脂肪、软骨、肌肉、肌腱、韧带、神经、肝、心肌、内皮等多种组织细胞。间充质干细胞连续传代培养和冷冻保存后仍具有多向分化潜能,可作为理想的种子细胞,用于衰老和病变引起的组织器官损伤修复。

间充质干细胞广泛分布在胎儿和成体的骨髓、骨膜、松骨质、脂肪、滑膜、骨骼肌、胎肝、乳牙、脐带、脐带血中。其中,脐带来源的间充质干细胞质量高,纯净,数量多。

间充质干细胞在细胞替代治疗中的前景,以组织工程学为手段,可望解决的问题几乎涉及人类面临大多数医学难题,如烧伤、放射损伤等患者的植皮;肌肉、骨及软骨缺损的修补;髋、膝等关节的替换;血管疾病或损伤后的血管替代;糖尿病患者的胰岛植入;心脏病患者的瓣膜替代、房室间隔缺损的修补;癌症患者手术切除后组织或器官的替代;放射损伤及大剂量放疗、化疗后的造血与免疫重建;肝、肾等重要脏器因损伤或功能衰竭的置换;部分遗传缺陷性疾病的治疗等。

相信在不久的将来,某些组织工程产品,如人造皮肤、血管、骨、软骨、肌肉、瓣膜、神经甚至胰岛、肾、肝等组织器或细胞将相继问世,然后植入患者体内,用以恢复损伤、替代退行性组织器以及改变遗传缺陷性组织器的功能。人类也将进入实际应用现代组织工程产品的新时代。

2.间充质干细胞的生物学特性

间充质干细胞具有强大的增殖能力、多向分化潜能和免疫调节等生物学特性。因此,间充质干细胞具有以下3种特性:

其一,具有强大的增殖能力和多向分化潜能。间充质干细胞在适宜的体内或体外环境下不仅可分化为造血细胞,还具有分化为肌细胞、肝细胞、成骨细胞、软骨细胞、基质细胞等多种细胞的能力。

其二,具有免疫调节功能。间充质干细胞通过细胞间的相互作用,以及产生细胞因子抑制T细胞(胸腺依赖淋巴细胞,来源于骨髓的多能干细胞)的增殖及其免疫反应,从而发挥免疫重建的功能。

其三,间充质干细胞具有来源方便,易于分离、培养、扩增和纯化,多次传代扩增后仍具有干细胞特性,不存在免疫排斥的特性。

正是由于间充质干细胞所具备的这些免疫学特性,因此它在自身免疫性疾病以及各种替代治疗等方面都具有广阔的临床应用前景。

间充质干细胞通过自体移植可以重建组织器官的结构和功能,并且可避免免疫排斥等不良反应。

3.间充质干细胞移植疗法

尽管骨髓中的间充质干细胞含量相对较多,但仅占0.001%~0.01%。它难以满足细胞治疗的需要,因此需要在体外分离纯化,培养扩增才能满足要求。

间充质干细胞移植指的是将间充质干细胞从自身采集,然后进行培养、纯化,再回输进患者体内用以治疗硬皮病、皮肌炎、红斑狼疮、类风湿、运动神经元病等免疫性疾病的一种最前沿的治疗方法。

间充质干细胞移植不仅可以达到近期改善患者临床症状的目的,更为重要的是可以提高远期临床疗效、减少病情反复的几率,甚至达到治愈的目的。这种疗法为广大患者摆脱病痛的身心折磨,走向健康之路奠定了基础。

4.间充质干细胞的神奇功能

间充质干细胞可以临床应用于解决多种血液系统疾病、心血管疾病、肝硬化、神经系统疾病、膝关节半月板部分切除损伤修复和自身免疫性疾病等方面,而且都取得了重大的突破,挽救了更多病患的生命。

此外,间充质干细胞在神经系统修复及更多方面具有长远的发展前景。

间充质干细胞具有很多神奇的功能,比如修复损伤或病变的组织器官,有较强的免疫调节作用和促进造血功能恢复等。

修复损伤或病变的组织器官:用于治疗心脑血管疾病、肝病、骨和肌肉衰退性疾病、脑及脊髓神经损伤、老年痴呆等。

具有较强的免疫调节作用:用于治疗红斑狼疮和硬皮病等自身免疫性疾病,降低细胞或器官移植后的免疫排斥反应,提高细胞或器官移植的成功率。

促进造血恢复功能:与单一造血干细胞移植比较,间充质干细胞和造血干细胞共同移植能显著提高白血病和难治性贫血等疾病的治疗效果。

5.间充质干细胞的应用和展望

随着间充质干细胞及其相关技术的日益成熟,间充质干细胞的临床研究已经在许多国家开展。美国批准了40余项临床试验。我国也批准了多项临床试验,走入了间充质干细胞核心技术研发的舞台。

目前我国已经大力加强干细胞研究工作的开展,包括国家昂赛细胞基因工程有限公司、细胞产品国家工程研究中心在内的多家权威研究机构,以及各地方脐带血库已将研究技术引向临床。

对于间充质干细胞用于治疗十余种难治性疾病的治疗研究,除了用来促进恢复造血,与造血干细胞共移植提高白血病和难治性贫血等以外,还用于心脑血管疾病、肝硬化、骨和肌肉衰退性疾病、脑和脊髓神经损伤、老年痴呆及红斑狼疮和硬皮病等自身免疫性疾病的治疗研究,已经取得的部分临床试验结果令人鼓舞。

迄今的研究表明,脐带来源的间充质干细胞不但能够成为骨髓间充质干细胞的理想替代物,而且具有更大的应用潜能。

脐带间充质干细胞表达多种胚胎干细胞的特有分子标志,具有分化潜力大、增殖能力强、免疫原性低、取材方便、无道德伦理问题的限制、易于工业化制备等特征,因此有可能成为最具临床应用前景的多能干细胞。