干细胞的发展历史(干细胞的发展历史过程及重大事件)
干细胞技术的发展
干细胞是头皮起毛囊炎是什么原因什么?萧山区一医院细胞治疗中心主任史军解释:“它就是当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,简单地说就像壁虎断了关于奥本源外泌体是几类医疗器械的信息尾巴之后能再生一样。”我们经常可以从各种媒体上看见或听到“造血干细胞”这个医学名词,其实用于白血病治疗的“骨髓移植”的主要目的便是“造血干细胞”的移植,而造血干细胞就是能自我更新、有较强分化发育和再生能力、可以产生各种类型血细胞的始祖细胞,它是众多白血病患者起死回生的救星。
干细胞技术,又称为再生医疗技术,是指通过对于干细胞进行分离、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、组织或器官,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。
干细胞技术是生物技术领域最具有发展前景和后劲的前沿技术,其已成为世界高新技术的新亮点,势将导致一场医学和生物学革命。干细胞技术最显著的作用就是:能再造一种全新的、正常的甚至更年轻的细胞、组织或器官。由此人们可以用自身或他干细胞美容的正规机构人的干细胞和干细胞衍生组织、器官替代病变或衰老的组织、器官,并可以广泛涉及用于治疗传统医学方法难以医治的多种顽症,诸如白血病、早老性痴呆、帕金森氏病、糖尿病、中风和脊柱损伤等一系列目前尚不能治愈的疾病。从理论上说,应用干细胞技术能治疗各种疾病,且其较很多传统治疗方法具有无可比拟的优点。
事实上,“干细胞”的概念不仅仅局限于“造血干细胞”,同样,它的用途也不仅仅局限于治疗白血病,“干细胞”研究是在当今医学界十分热门及具有远大发展前景的前沿领域,萧山区一医院细胞治疗中心正是在此领域中迈出了坚实的一步。据悉,区一医院刚刚成立的十五个临床医疗中心之一的“细胞治疗中心”就是在干细胞移植的基础上建立的,该“细胞治疗中心”目前已经和香港科技大学及北京大学研究所建立了合作关系,并聘请了中科院院士、中国血管外科专家汪忠镐教授为顾问。
史军介绍,干细胞除了直接使用之外,将来还可能配合基因修饰,提供原有干细胞不具备的功能,使其成为人造器官组织的来源。目前器官移植来源有限,因此干细胞的潜力备受期待。另外,利用人类干细胞或其衍生的组织、器官测试各种药物的药效、毒理特性,也会比用其他动物更能反映人体状况,可能发展成为一种新的药物筛选模式。干细胞应用于临床治疗,最大的挑战在于稳定的细胞来源、足够的移植细胞量,以及能维持细胞活性的保存技术。目前干细胞的分离、纯化与收集技术,可以说是取得治疗材料的关键,而生物体外细胞工程与选殖、细胞株的增生培养,以及治疗产品的制造,都是此一治疗所需的重要相关技术。
在聊起干细胞研究的时候,史军说道:“很多人形象地把干细胞称为‘干什么都行的细胞’,它存在于人体的各个组织,分为胚胎干细胞和成体干细胞。胚胎干细胞的分化和增殖构成动物发育的基础;而成体干细胞的进一步分化则是成年动物组织和器官修复再生的基础。干细胞技术是指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、组织或器官,最终通过细胞、组织或器官的移植实现对临床疾病的治疗。”
萧山的血液恶性疾病发生率比较高,除去流动人口200万的基数,这个比例更加大。但是很多病人都选择到杭州的大医院治疗,据统计,在浙江省中医院或是浙一医院的血液科病房就有三分之一的病人是萧山人,其实这些病人中的相当一部分完全可以在萧山本地得到效果相同但却更廉价的治疗。
在区一医院血液科曾经有一例在十年前被确诊为M3型白血病的患者,医院给其应用了当时十分先进抗癌药物“全反式维甲酸(RA)”并进行了长期的化疗,此患者至今仍和正常人一样地生活着。另外还有一例患急性淋巴细胞白血病的患者和一例多发性骨髓瘤的患者在区一医院血液科的治疗下至今也分别存活了五年和三年。
为了更好造福萧山老百姓,为血液恶性疾病缠身的病患解除痛苦最终带来生还的希望,这个刚成立的“细胞治疗中心”正计划利用血细胞分离机进行外周血干细胞采集及干细胞输注治疗实体瘤和各类疾病(如脉管炎、糖尿病足),并积极为进一步开展骨髓移植作好准备工作,同时开展实体肿瘤的内科治疗(化疗)。
“整体来看,干细胞治疗现在仍受限于安全性及其治疗效果,还没有普遍应用。若要利用干细胞进行研究与产品开发,仍需要熟悉细胞培养,了解细胞分化机制,这有赖广泛的科学研究来提供相关理论。目前,越来越多的研究确认,多能成体干细胞具有高度应用价值。将来也许能避开胚胎干细胞研究引起的伦理争论,并应用于细胞疗法、组织工程以及再生医学,带动干细胞产业的发展。可以预见的是,在不久的将来那些传统医学方法难以医治的多种顽症,诸如白血病、早老性痴呆、肝硬化、糖尿病等都将通过干细胞技术获得治愈的希望。21世纪是生命科学的时代,也是为人类的健康长寿创造世界奇迹的时代,干细胞的应用将有广阔前景,让我们拭目以待。”史军充满期望告诉记者。
干细胞的历史, 干细胞的研究进展?
三 干细胞是生命科学研究的热点
干细胞是目前细胞工程研究最活跃的领域,随着基础研究、应用研究的进一步深化,这项技术将会在相当大程度上引发医学领域的重大变革,它已成为 21世纪生命科学领域的一个热点。
造血干细胞是最早发现,研究最多和最先用干治疗疾病的成体干细胞,长期以来,一直认为干细胞只属干造血系统,随着干细胞的不断深入研究,近年来,几乎在所有组织中都发现了干细胞,干细胞生物学和干细胞生物工程已成为继人类基因组大规模测序之后最具活力,最有影响和最有应用前景的生命学科。
美国政府已批准投入巨资,给予支持人体胚胎干细胞的研究,并在短短的两年中,成立了几十家以干细胞研究应用为主的生物工程公司,并在美国上市。
日本在2000年度启动的“千年世纪工程”中把干细胞工程作为四大重点之一,并投入大量资金,鼓励有关科学家进行研究。
英国在2000年以多数票通过了允许克隆人类早期胚胎,并从中提取干细胞,进行医疗上的研究等等。
在我国,党和政府也十分重视并大力支持有关研究院所与学校积极开展这项研究工作和成立专门研究干细胞基地,已在北京、上海、天津分别成立干细胞研究中心。近年来北京大学、协和医科大学、上海二医大和军事医学科学院等单位在造血干细胞研究和成体干细胞建库等方面已有相当的基础,并积累了大量经验,相信我国的科学家在不久的将来,在干细胞生物工程研究上必将取得辉煌成就。
另外,在全球的干细胞生物工程研究中,由干胚胎干细胞来源干人类胚胎,必然会遇到来自社会各方面的制约与争论,因此,有些国家对于是否支持干细胞的研究,一直是一个颇有争议的问题,然而随着干细胞生物工程研究的不段深入与发展,相信这些问题都会得到的妥善解决。
什么是干细胞?
具体如下:
1、干(gàn)细胞(stemcell)是一类具有自我复制能力(self-renewing)的多潜能细胞。在一定条件下,它可以分化成多种功能细胞。根据干细胞所处的发育阶段分为胚胎干细胞(embryonicstemcell,ES细胞)和成体干细胞(somaticstemcell)。
2、根据干细胞的发育潜能分为三类:全能干细胞(totipotentstemcell,TSC)、多能干细胞(pluripotentstemcell)和单能干细胞(unipotentstemcell)(专能干细胞)。干细胞(StemCell)是一种未充分分化,尚不成熟的细胞,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”。2013年12月1日,美国哥伦比亚大学医学研究中心的科学家首次成功地将人体干细胞转化成了功能性的肺细胞和呼吸道细胞。2014年4月,爱尔兰首个可用于人体的干细胞制造中心获得爱尔兰药品管理局的许可,在爱尔兰国立戈尔韦大学成立。
3、中文名 干细胞
4、外文名 stemcells,SC
5、研究开始时间 1960年代
6、种类 全能干细胞、万能干细胞等
造血干细胞是谁研制的
1961年Till JE, McCulloch EA用小鼠体内脾结节方法第一次证实了造血干细胞的存在。八十年代后,Weissman等多个实验室相继通过细胞表面标记分离出高度纯化的不同阶段的造血干祖细胞。
在小鼠造血干细胞的研究中,造血干细胞的分离是通过细胞表面标记Lineage Sca-1c-kit或者细胞代谢方面的特性(侧群细胞)借助于流式细胞仪实现的。九十年代通过引入CD34这个细胞表面标记区分小鼠中长期造血干细胞和短期造血干细胞。
进入二十一世纪后,基于SLAM家族分子(CD41,CD48和CD150)进一步富集造血干细胞,SLAM分子在造血干细胞的表达比较稳定,并且能够广泛的应用于各品系的实验小鼠。人HSC表面标记研究也同步发展,目前使用比较广泛的人的造血干细胞表面标记为LineageCD34CD38。
扩展资料
与肿瘤关系
大部分白血病,特别是急性髄系白血病(AML)以及慢性髄性白血病(CML)的发生,都直接或间接与造血干细胞异常相关。CML是最经典染色体易位导致造血干细胞恶变的一类常见白血病,其他多数急性髓系白血病由祖细胞直接恶变而来。
造血干细胞最先获得染色体易位等主要的致病突变,但并不影响其分化为正常功能的成熟细胞的能力,当染色体易位的造血干细胞或者其分化下游的细胞获得第二次打击之后,就会引发白血病。
造血干细胞在实体肿瘤微环境调节中也有一定作用,如前列腺肿瘤细胞会模拟造血干细胞的分子信号,进入造血微环境,并引起造血干细胞表达谱的改变迫使造血干细胞离开,也可以通过表达造血细胞迁移相关的分子离开造血微环境,最终导致肿瘤的转移。
临床治疗中,造血干细胞移植广泛应用于血液系统疾病以及自身免疫疾病,在其它实体瘤的治疗中,比如淋巴瘤,生殖细胞瘤,乳腺癌,小细胞肺癌,主要应用于常规治疗失败或复发难治以及具有不良预后因素的患者。
参考资料来源:百度百科-造血干细胞
造血干细胞来历及作用是什么
很多人对于造血干细胞的认知都是泛泛的概念性的,都知道这是人体必不可少的细胞组织,但是在医学角度理解意义就大不相同了,因为现在造血干细胞是可以用来治疗儿童恶性血液病和一些免疫系统疾病的,可以说经过医学技术的发展干细胞移植治疗疾病已经成为临床主要手段。而造血干细胞的三大来源分别为骨髓、外周血、脐带血等等,经过数十年的研究发现脐带血造血干细胞活性要比前两者要强,而且脐带血无论在采集和储存上都是极为便利的,所以使用脐带血造血干细胞移植治疗疾病成为医疗领域主流方向。人们也应该充分认识脐带血的作用和价值,自存脐带血也是一种保障健康的重要方式。那么,今天就来详细了解一下关于“造血干细胞”的发展历程。
造血干细胞来历及作用是什么?造血干细胞,顾名思义,就是所有血液细胞的祖宗。其实它也是各种免疫细胞的祖宗,可以发育成各种髓细胞和淋巴细胞,同时还具有很强的自我更新能力。
这是个非常富有神秘色彩的概念,不像大家所想象的那样是个现代词汇,早提出于十八世纪,并引发了生命科学界长达两个多世纪的旷日持久的不懈探索,与人类对血液系统和免疫系统的认识密切相关。早在1774年,休森就提出了“造血细胞起源定位”的问题,认为血细胞起源于淋巴组织;1846年,胚胎学家韦伯和克里克尔证明肝脏是造血的的主要部位;1868年,诺伊曼和比萨彼若分别提出了骨髓是成人造血的重要部位的观点,但直到十九世纪末才得到广泛接受;1898年帕彭海姆采用改良若曼诺斯基染色法,追踪到了原始单个核细胞,并认为这是所有血细胞的共同始祖细胞;1961年,加拿大科学家蒂尔和麦卡洛克发明了著名的脾集落生成单位证实确实存在有一种具有再植和多向分化能力的细胞,即造血干细胞。此后,科学界对造血干细胞的研究不断深入,对它的认识也在不断的加深,因为整个造血调控的机制是多层次复合网络式的,整体的各器官、组织、细胞、分子、亚分子等多层次都有影响造血调控机制的因素,所以,造血干细胞有了现代的新定义:造血干细胞是机体内独特的体细胞群,具有及其高度的自我更新、多向分化、跨系分化与重建长期造血的潜能,以及损伤后再生的能力;此外还具有广泛的迁移和特异性的归巢特性,能优先定位于相应的造血微环境中,并以非增殖状态和缺乏相关抗原的方式存在。
造血干细胞具有以下这些特点:
首先,它们必须具备重建造血功能。也就是说,当一个机体完全失去造血功能后,只要还有造血干细胞存在或者有造血干细胞被引入(移植),那么这个机体就有可能恢复造血功能并维持今后的永久性正常造血。(就像中国古代神话中大禹治水时所使用的“息壤”一样,生生不息,永不枯竭。)
其次,造血干细胞有着高度的自我更新自我维持的能力。这个能力有两个方面:一方面,它不能自我扩增(至今没有任何实验证明造血干细胞在正常情况下能够在体内或体外扩增);另一方面,它的子代细胞可以保持造血干细胞的全部特性不变(具体原因我们将在下一节讨论)。99.5%的造血干细胞处于静止状态,不进行DNA的合成和有丝分裂,它们只是静静的待在它们的小环境里,默默的等待着……等待着……
第三,造血干细胞有“回家”的能力,它可以自己找到自己的“家”,也就是适合自己生存的地方,这就是我们所说的“归巢”。就像识途老马一样,永远知道自己可爱的家园在哪里。它们可以从自己的家园里游出,在外周血中“游荡”一圈,再寻找到并进入微环境适宜的“龛”中,并定居其中。
最后,造血干细胞也没有特异性的形态学特征,也就是说我们不能简单的通过细胞的长相来判断它是否是造血干细胞;也没有特定的表面标志物来确定哪些细胞是造血干细胞,基本上,在实验和应用领域,我们会把特异性高表达CD34的细胞归类于造血干细胞(其实也有少数造血干细胞不表达CD34)。
造血干细胞来源于发育中的胚胎。
我们都知道,我们都是由受精卵发育而来的。当受精卵数次分裂开始分化为胚胎和胚外结构的同时,就开始了造血干细胞的分化,它们出现于胚外结构的卵黄囊血岛,外层分化为原始的血管网,内层就分化为早的造血干细胞。在胚胎发育的第15周,胎肝的造血能力逐渐上升,脾脏则在第3个月左右参与造血,胸腺淋巴结也在胚胎的第4个月开始参与造血。
但实际上造血干细胞多的,还是来源于骨髓。从妊娠第9-12周开始,骨髓就开始发育,到7个月时骨髓腔就充满了富含造血干细胞的红骨髓,从此,骨髓成为主要的造血器官并保持终身。来源于肝脏的造血干细胞经血液循环迁移,栖居于骨髓中,一边维持自身数目与特性的稳定,一边增殖分化,为机体提供源源不绝的血液细胞。
简单的说,就是:卵黄囊→胚肝→骨髓。
(307-青藤转化医学中心主任刘兵团队发现小鼠胚胎脑部存在造血干细胞发育位点,并发表于2012年11月2日的《Cell Stem Cell》杂志,题目为《Mouse Embryonic Head as a Site for Hematopoietic Stem Cell Development》)
那么,在骨髓中的造血干细胞又是如何一边维持自己的数目和特点,一边分化增殖为机体提供源源不绝的血液呢?
有很多种学说,目前占统治地位的是“不对称有丝分裂”。就是说当造血干细胞分裂时,进行的是不对称的有丝分裂,一个子代细胞保持造血干细胞的全部特征不变,而另一个子代细胞则走入继续增殖分化的不归路。这样,造血干细胞就可以在体内可以长期或永久性地重建造血。
造血干细胞一旦变成早期的造血祖细胞,就立即恢复了对称性的有丝分裂,但自我更新和自我维持的能力也就开始下降,随着造血祖细胞增殖能力的提高,自我更新的能力就越加下降,边增殖边分化,后完全失去自我更新能力。所以造血祖细胞只能在体内短期的重建造血,而不能长期或永久的重建造血。
造血干细胞可以干什么?
我们知道,正常人体每天各种血细胞的更新量是非常巨大的,以一个体重70公斤的人计算,每天需要更新十亿个血细胞,其中包括2千万的红细胞、4千万的血小板、7百万的粒细胞以及其他近12个不同系列的血细胞。而这个过程仅靠造血系统内很少量的造血干细胞的自我更新和多向分化以及造血祖细胞的大量扩增就可以完成。人体内的造血细胞每时每刻都必须要进行扩增,才能保障机体的正常生理功能。
在临床上,造血干细胞移植已经成为一项重要的治疗手段,应用于治疗多种严重疾病中。
大家都知道骨髓造血干细胞的移植可以用于治疗白血病,新闻里经常会有这样的报道,但是大家知道吗?早进行骨髓移植的却是治疗辐射病。1945年,美国在日本广岛和长崎投下两颗原子弹后,造成大量伤亡,其中有很多都是辐射病,伤者骨髓抑制,失去了自我造血的能力,于是就有人尝试利用骨髓移植的方法来治疗这些病人。因为这些辐射已经摧毁了这些病人的免疫系统,所以得到了异乎寻常的成功。从此,骨髓移植开始成为了一项医学技术,在救死扶伤的第一线为我们人类造福。
一般情况下,对成人来说造血干细胞主要存在于扁平骨的红骨髓中,一个成人的红骨髓一般总量有3000克。一般会以CD34阳性,也就是大量表达CD34蛋白的造血细胞作为造血干细胞的标志。国际上在这个问题上的共识是,临床标准输入量是20万个细胞每公斤体重。也就是说一个50公斤的人,如果要进行造血干细胞的移植的话,需要1千万个CD34阳性的细胞。
除了骨髓外,正常人体的外周血中也有着及其少量的造血干细胞,而如果我们用药物使骨髓中的造血干细胞“动“起来,跑到外周血中,我们就可以直接用外周血分选的方法来收集造血干细胞了,一般动员剂会使外周血中的CD34阳性的细胞增加20~30倍。这也是目前造血干细胞移植中常用的方法。
此外,还有就是脐血。足月的胎儿在分娩时,造血干细胞还处于从胎肝向骨髓转移的过程中,所以在脐血中会含有一定量的造血干细胞,一份100毫升的脐血含CD34+的细胞为40万到200万个,由此可见一份脐血的造血细胞至少需要扩增10~20倍才能符合移植的需求。
我国等待造血干细胞移植的患者有数百万,仅白血病患者每年就新增4万以上,要成功地进行造血干细胞移植治疗,捐献者与患者之间的HLA型别要相合。如果不合,移植后就会产生严重的移植物抗宿主反应,甚至危及患者的生命。因此,必须建立中国人的造血干细胞捐献者资料库,并且是参加的志愿者越多,库容量越大,患者找到相合捐献者的机会就越多,“生机”就越多。
HLA分型就像血型,但是比血型要复杂的多。由于不同种族、不同个体的HLA千差万别,必须采用一定的方法对捐献者和患者的HLA型别进行确定,从而选择与患者HLA相配合的捐献者进行移植,这是造血干细胞移植治疗成功的关键。人类非血缘关系的HLA相合率是几百分之一到万分之一,在较为罕见的HLA型别中,相合的几率只有几十万分之一,由于我国独生子女家庭的普遍性,高相合率人群减少,今后移植主要依靠在非血缘关系供者中寻找相合者。
我们还想用造血干细胞干什么?
20世纪90年代的几项研究显示,造血干细胞除了具有重建造血和免疫系统的功能以外,在体外经诱导还可以向非血细胞系列分化,随后又有几项研究表明上述研究结果在体内也能得到某些证实。这一系列重大发现对生命科学的基础性研究是具有划时代意义的,对细胞组织工程或干细胞工程研究能解决种子细胞来源问题,临床应用上则对治疗相应脏器功能衰竭以及遗传性疾病具有巨大的潜在价值。
从1997年开始,各国科学家不断的研究出造血干细胞可以向肝脏细胞、脑的星形胶质和少突胶质细胞、肌肉前体细胞、心肌细胞、毛细血管、以及小动脉中的内皮细胞和平滑肌细胞分化。目前,利用造血干细胞的可塑性进行横向分化的研究正在如火如荼的展开,包括我国在内的各国科学家都在为了这个同样的理想不懈的奋斗着。
此外,在造血干细胞领域的研究还有另一个热点,就是造血干细胞的体外扩增,这样就可以通过自储微量健康的造血干细胞用于自己的造血移植、成份输血、基因治疗以及细胞组织工程,这在闹“血荒”的当今该有多重要啊!
血液是维系人体生命运转的的物质,但现在随着国家经济发展所导致的环境污染问题也让无数儿童饱受血液病毒的危害,代表性的就是有白血病、地中海贫血、再生障碍性贫血等等,这些疾病都是严重威胁儿童生命的罪魁祸首。现阶段对于这些血液病的治疗“造血干细胞移植”效果显著的手段,脐带血作为造血干细胞的主要来源大家应该多多了解下,毕竟这关系到未来孩子几十年的生命健康,不想孩子被血液病夺走生命就应该在宝宝出生后自存脐带血。
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