目前科学发现的胎盘干细胞中含有:胎盘间充质干细胞、胎盘亚全能干细胞、胎盘造血干细胞,胎盘干细胞为通过胎盘组织采集获得的干细胞,新生儿降生之时,一般可通过三种渠道获得干细胞,第一种为脐带内血液源采集造血干细胞,第二种为脐带自身内采集脐带源间充质干细胞,第三种为胎盘源采集胎盘干细胞,胎盘源干细胞在临床应用前景中,存在举足轻重的作用。在自体器官修复、克隆移植,美容,遗传类疾病治疗,及心脏病、肝病、糖尿病等多个等领域拥有无限前景。
干细胞是未成熟细胞,它未充分分化,具有再生各种组织器官和人体的潜在功能,在人的一生中,皮肤、小肠和血液等各种组织需要不断更新,这个任务就是由干细胞完成的,那么干细胞分为哪些呢?本文对此做一简述。
一、按分化发育潜能区分:
1、全能干细胞:可以分化形成完整的个体,如胚胎干细胞(embryonic stem cell,ES细胞)。
2、多能干细胞:可以分化形成多种细胞组织器官,如造血干细胞、生殖干细胞、间充质干细胞、神经干细胞、肝脏干细胞、胰腺干细胞等。
3、单能干细胞:指具有向一种或两种相关的细胞类型分化的潜能,如肌肉中的成肌细胞、上皮组织基底层的干细胞。
二、按干细胞的发育阶段区分:
1、胚胎干细胞:是一种高度未分化细胞,具有发育的全能型,能分化出成体的所有组织器官;
2、成体干细胞:成体的许多组织和器官,都具备修复和再生的能力,成体干细胞在其中起到了关键的作用。在特定条件下,成体干细胞或者产生新的干细胞,或者按一定的程序分化,形成新的功能细胞,从而使组织和器官保持生长和衰退的动态平衡。
成体干细胞包括:
① 造血干细胞:研究历史最长最深入的一类成体干细胞,具备分化为血液系统各种细胞的潜能,在疾病治疗、抗衰老保健等领域具有极大的应用潜能;
② 生殖干细胞:具备分化为生殖细胞和性腺各种支持细胞的潜能,使成体得以发挥生育功能,并可以延缓性腺的衰老;
③ 间充质干细胞:具备分化为机体骨、软骨和各种器官细胞的潜能,还具备特有的免疫调节功能;
④ 神经干细胞:具备分化为神经系统各种细胞的潜能;
⑤ 视网膜干细胞:具备分化为视网膜各种细胞的潜能;
⑥ 心脏干细胞:具备分化为心脏各种细胞的潜能;
⑦ 肝脏干细胞:具备分化为肝脏各种细胞的潜能;
⑧ 胰腺干细胞:具备分化为胰腺各种细胞的潜能,在特定条件下,可以分化为胰岛细胞;
⑨ 肺脏干细胞:具备分化为肺脏各种细胞的潜能;
⑩ 肾脏干细胞:具备分化为肾脏各种细胞的潜能。
干细胞的分类:
(一)按功能分类
1、全能干细胞,由卵子和精子的融合产生受精卵。而受精卵在形成胚胎过程中八细胞期之前任一细胞皆是全能干细胞。具有发展成独立个体的能力。也就是说能发展成一个个体的细胞就称为全能干细胞。具有形成完整个体的分化潜能,如胚胎干细胞,受精卵就是最高层次的胚胎干细胞。
2、多功能干细胞,一种或多种组织的起源细胞,它能分化出多种类型细胞,是全能干细胞的后裔,但不可能分化出足以构成完整个体的所有细胞。具有分化出多种细胞组织的潜能,如造血干细胞、神经细胞。
3、多潜能干细胞,只能分化成特定组织或器官等特定族群的细胞。
4、专一性干细胞,只能产生一种细胞类型;但是,具有自更新属性,将其与非干细胞区分开。只能向一种或两种密切相关的细胞类型分化,如上皮组织基底层的干细胞,肌肉中的成肌细胞。
(二)按发育过程出现先后和分布分类
1、胚胎干细胞(Embryonic stem cell):在胚胎发育早期的囊胚中,可发育为不同的细胞,是所有细胞最初期的形态。
ES细胞是一种高度未分化细胞,它具有发育的全能性,能分化出成体动物的所有组织和器官,包括生殖细胞;研究和利用ES细胞是生物工程领域的核心问题之一;在未来几年,ES细胞移植和其它先进生物技术的联合应用很可能在移植医学领域引发革命性进步。
2、成体干细胞(Adult stem cell):亦称成人干细胞,医学上常用的大致包括骨髓干细胞、脐带血干细胞及周边血干细胞。它们存在成体特定的组织中,具有由干原细胞形成先驱细胞,分化成具特定功能细胞的能力。例如:骨髓干细胞、造血干细胞、神经干细胞。
干细胞(英语:Stem cell)是原始且未特化的细胞,它是未充分分化、具有再生各种组织器官的潜在功能。干细胞存在所有多细胞组织里,能经由有丝分裂与分化来分裂成多种的特化细胞,而且可以利用自我更新来提供更多干细胞。对哺乳动物来说,干细胞分为两大类:胚胎干细胞与成体干细胞,胚胎干细胞取自囊胚里的内细胞团;而成体干细胞则来自各式各样的组织。在成体组织里,干细胞与先驱细胞担任身体的修复系统,补充成体组织。在胚胎发展阶段,干细胞能分化为任何特化细胞,但仍会维持新生组织 (像是血液、皮肤或肠组织) 的正常转移。
干细胞的应用:
(一)基础应用
干细胞的调控是指给出适当的因子条件,对干细胞的增殖和分化进行调控,使之向指定的方向发展。
1、内源性调控
干细胞自身有许多调控因子可对外界信号起反应从而调节其增殖和分化,包括调节细胞不对称分裂的蛋白,控制基因表达的核因子等。另外,干细胞在终末分化之前所进行的分裂次数也受到细胞内调控因子的制约。
(1)细胞内蛋白对干细胞分裂的调控。
(2)转录因子的调控。
2、外源性调控
除内源性调控外,干细胞的分化还可受到其周围组织及细胞外基质等外源性因素的影响。
(1)分泌因子间质细胞能够分泌许多因子,维持干细胞的增殖,分化和存活。
(2)膜蛋白介导的细胞间的相互作用。
(3)整合素(Integrin)与细胞外基质。
(二)科研应用
1、器官修补更新;
2、人造器官与组织的来源;
3、新药开发;
4、基因功能研究;
5、基因治疗的工具;
6、毒理、药理研究;
7、癌症研究。
(三)医疗运用
干细胞移植治疗技术,被誉为人类有史以来的飞跃式医疗手段,实现人体各个器官修复和更新。
主要治疗项目:
1、器官修复:干细胞能在短时间内修复各种器官组织,为各类疾病提供非常有效的治疗效果。
2、肿瘤:把成人神经干细胞注射到老鼠大脑中的研究可以神奇地成功治疗肿瘤。由于脑癌的扩散迅速,运用传统的技术几乎不可能治愈。哈佛医学院的研究人员注射了由基因工程得到的成人干细胞,用以把另外注射的无毒性物质转化成抗癌剂。几天之内,成人干细胞迁移到癌变区域,注射物可以减少百分之八十的肿块。
3、骨骼:骨髓间充质干细胞是具有自我更新能力并可以分化成为成骨细胞的一种干细胞。多项基于动物骨髓的研究和一些初步的临床数据显示了它们在重建骨骼方面的贡献。在整形外科方面,一些由创伤引起的,由癌症引起的或感染引起的骨细胞的损失,如进行手术弥补人造关节会引起一些不便,而进行干细胞的自体移植正可以解决这方面的问题。
4、脱发:毛发囊泡也具有干细胞。治疗可能可以简单地向毛囊干细胞发出信号从而向附近那些因年长而萎缩的毛囊细胞发出化学信号,使它们轮流再生制造健康的头发。
5、治疗不孕:研究人员发现从成年女性身上获取的干细胞在实验室中可以自发生成新的卵子。在小鼠身上进行的实验显示这些卵子可以进一步发育。
6、糖尿病:干细胞移植可用于治疗糖尿病的。干细胞治疗糖尿病是在血液内提取相应干细胞体外分离、纯化、扩增后经静脉注射或介入等方式输入到患者体内,在胰腺组织微环境的诱导下分化增殖为胰岛样细胞并分泌胰岛素,促进受损胰岛组织细胞的再生、修复,从而达到功能重建的目的,起到治疗糖尿病的作用。
干细胞修复再生的能力一直收到医学界包括社会的关注,因为其能将损坏的人体细胞,包括一些被癌细胞损坏的组织进行修复和再生。基于干细胞的修复和再生疗法是当今生物技术与医学行业最热门的领域之一。通过半个世纪的发掘,干细胞的潜能已经大部分被证实,并成功应用到临床实验。
尽管自然界中已有多种动物提前掌握再生能力,能够不治自愈,但现阶段这是人类所不能比拟的。今天,我们受伤后,受损组织仍会产生疤痕,甚至影响身体机能,但是以干细胞为核心的再生医学正在向这一事实发起挑战。
再生能力的探究
近日,《Nature》子刊一项研究——利用动物内源干细胞修复组织,剖析了组织再生的机理与研发前景。以下为此项研究部分内容:
众所周知,蝾螈这种两栖动物的再生能力是十分惊人的,它们不但能再生出尾巴,甚至还能再生出四肢和心脏。更为惊人的是,蝾螈的这种再生能力是在整个生命周期中都能得到保持的。
研究表明,蝾螈等动物模型的组织再生涉及到多个复杂步骤,并且有多种不同来源的细胞参与。以四肢的再生为例:
干细胞修复再生的能力
与两栖类动物不同,哺乳动物的再生能力受到一定限制。总体来看,只有处于发育早期和出生后不久的哺乳动物才具有较佳的再生能力。相反,成年动物组织的再生能力十分有限,会在伤口愈合的过程中形成疤痕,且带来异常的组织重建。
干细胞与组织再生
在组织修复和再生过程中,干细胞起到了重要的作用。经过增殖和分化后,干细胞可以发育成具有特定功能的成熟细胞系,在组织再生中扮演关键角色。
在人体内,间充质干细胞是得到最多研究的干细胞之一。相比之下,这类干细胞具有分化成多类细胞的潜力,包括骨细胞、软骨细胞、肌肉细胞、以及脂肪细胞等等。
根据来源不同,间充质干细胞大致划分为以下几种:
■来源于骨髓的干细胞具有移动到身体远端的能力,且能与免疫系统相互作用,并生产具有生物活性的分子,以创造一个适合组织修复的微环境。因此,它在医疗上具有一定的潜力。
但是,随着年龄增长,体内积存的炎性细胞因子及微环境都会影响骨髓间充质干细胞的质量;另外,其破坏性的采集方式也会让临床应用更具挑战性。
■研究发现,在新生儿的脐带中含有大量脐带间充质干细胞,具有很强的多向组织分化潜能,兼具器官损伤修复,造血功能恢复和免疫调节等多重作用。与骨髓间充质相比,因其具有“零”免疫排斥的特性,已被临床广泛应用于人体多系统疑难疾病的治疗。
■脂肪也是间充质干细胞的主要来源。对人类来说,脂肪组织里有着丰富的专能干细胞,它们能在体内或体外环境下进行分化,可产生多种细胞类型。
目前,国内利用来源于脂肪的干细胞,已成功治疗了一名颅骨多处损伤的患者,但是更多情况下,仍以医美抗衰领域应用居多,如丰胸、塑形等。
再生医学的今天和明天
2018年1月12日,在南京鼓楼医院,全球首例通过再生医学技术治疗卵巢早衰获得成功,患者已诞下一健康男婴。这标志着我国在卵巢再生临床研究中取得了突破性进展。
2018年5月30日,英国纽卡斯尔大学一项研究:使用3D打印人类角膜,能有效帮助失明患者再见光明。目前研究人员仍在不断试验,努力确保角膜移植后不会发生排斥反应,可以正常工作。
未来,随着干细胞、组织工程等研究的不断深入,必将激励更多有意义的探索,开展更多跨领域的研究尝试,拉近机体“满血复活”的距离。
中瑞恩次方干细胞修复再生
我们期待,有朝一日能真正实现人体的组织再生,让由于先天性残缺、创伤、或是肿瘤引起的组织损伤得到修复。今天,我们需要做的就是支持并期待这一天的尽快到来!
近年来, 间充质干细胞 越来越广泛地应用于疾病治疗当中,成为医疗界中的 一颗新星 ,给大量被疾病困扰的人们减轻了痛苦。2021年,间充质干细胞的临床研究取得了许多新的突破,相继发表的 临床研究成果 给生命带来了新的曙光!
2021间充质干细胞临床成果回顾
(1)间充质干细胞治疗更好地 改善 骨坏死
(2)间充质干细胞治疗 骨关节炎
(3)间充质干细胞帮助10名 脊髓损伤 患者改善病症
(4)围产组织间充质干细胞能改善 脑瘫儿童 的症状
(5)间充质干细胞治疗 缺血性脑卒中 安全有效
(6)间充质干细胞治疗 重症肝病 多中心临床研究已启动
(7)脐带间充质干细胞治疗 二型糖尿病 取得重要进展
(8)日本批准间充质干细胞疗法用于治疗 克罗恩病 患者的复杂肛瘘
(9)FDA批准围产组织间充质干细胞治疗 新冠肺炎III期临床
(10)我国间充质干细胞治疗脑瘫,得到满意结果
(11)日本即将启动间充质干细胞治疗脑卒中的临床试验
(12)20名 自闭症患儿 接受间充质干细胞治疗,病情得到改善
(13)间充质干细胞帮助患者重新回到工作岗位
(14)间充质干细胞对 慢性膝关节疼痛 有显著疗效
(15)脐带间充质干细胞帮助 艾滋病 患者重建免疫力
(16)逆转 肝硬化 !间充质干细胞联合造血干细胞治疗取得显著成效
(17)基因修饰间充质干细胞联合3D微载体,治疗2型糖尿病
(18)间充质干细胞使新冠肺炎患者存活率提高4.5倍
(19)间充质干细胞治疗肝硬化长期有效,改善肝功能和提高生存率
(20)我国首个《间充质干细胞治疗新型冠状病毒肺炎专家共识》
潜力巨大,优势明显
间充质干细胞是干细胞家族的一个重要成员,源于发育早期的中胚层和外胚层。间充质干细胞是一种具有 自我复制能力和多向分化潜能 的成体干细胞,属于非终末分化细胞,它既有间质细胞特性,又有内皮细胞及上皮细胞的特征。
间充质干细胞在体外特定的诱导条件下,可分化为脂肪、软骨、骨、肌肉、肌腱、神经、肝、心肌、胰岛β细胞和内皮等多种组织细胞,连续传代培养和冷冻保存后仍具有多向分化潜能。不论是自体还是同种异体的间充质干细胞,一般都不会引起宿主的免疫反应。具有 巨大的临床应用潜力 ,可用于多种急性和退行性疾病的治疗。
(1)强大的增殖能力和多向分化潜能: 在适宜的体内或体外环境下能快速自我更新和复制,并能被诱导分化为成骨细胞、软骨细胞、脂肪细胞、肌细胞、神经细胞、肝细胞、内皮细胞、基质细胞等多种细胞。
(2)免疫调节功能: 通过细胞间的相互作用及产生细胞因子干扰树突状细胞功能并抑制T细胞的增殖及其免疫反应,从而发挥免疫重建的功能。
(3)来源多样、取材方便,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。
治疗产品全球概况
目前,间充质干细胞临床试验已经 超过1300项 ,用于治疗各种疾病。最常见的是,间充质干细胞作为一种细胞治疗制剂,正在进行如火如荼的临床试验。通常,间充质干细胞移植后会很快消失,可能是通过旁分泌发挥功能。
目前来看,间充质干细胞已成为全球开展临床研究项目数最多的细胞, 全球也有近十款间充质干细胞药物上市 ,诸如用于治疗急性移植物抗宿主病的Temcell 产品,用于治疗克罗恩病的 Alofisel 产品等。
加拿大和新西兰的监管机构已批准Prochymal异基因骨髓来源的间充质干细胞,用于治疗儿童急性GVHD。
韩国已经批准了两种MSCs产品:一种是一种以脐带血来源的间充质干细胞为基础的治疗退行性关节炎的产品,另一种是自体脂肪组织衍生的间充质干细胞产品,用于治疗克罗恩病患者的肛瘘。
AloFisel(TiGenix和Takeda,欧盟批准)、Temcell(JCR药品,日本批准)和Cellgram-AMI(FCB-pharmicell,韩国批准)是其他几个获批的间充质干细胞产品。
印度批准了用于商业用途的同种异体细胞治疗产品Stempeucel®,也是全球第一个被批准用于治疗严重肢体缺血的间充质干细胞产品。
间充质干细胞 来源广泛,获得容易,伦理风险较低,可以实现体外规模化扩增 ,未来可应用到广泛的商业化临床治疗。在药物递送技术或基因编辑技术的加持下,间充质干细胞应用范围得到进一步拓宽。
科学家们通过基因工程技术进行了改造,大大拓宽了间充质干细胞的临床用途。
在组织修复中 ,经过改造的干细胞可通过表达神经营养因子、抗炎性细胞因子或血管生成因子,从而促进组织的愈合和恢复。
在遗传性病治疗中 ,通常是将改造过的干细胞用于作为长期的酶替代物,以纠正或消除致病突变的影响。
科学家们通过细胞工程技术进行了改造,还大大扩宽了干细胞的另一种治疗用途——药物递送,便是间充质干细胞技术未来发展的一个重要方向。
最有前景的方法,当属通过干细胞装载前药转化酶、凋亡诱导剂或溶瘤病毒来治疗肿瘤。间充质干细胞已被应用于递送抗肿瘤药物。 第一,免疫原性低,第二,具有肿瘤趋向性 ,这些间充质干细胞会根据肿瘤分泌的化学引诱剂、血管生成因子或炎症信号向肿瘤迁移。
临床应用举例
目前,间充质干细胞已经被广泛应用到临床研究的多种场景当中,比如组织器官的修复、基因治疗的载体等,例如:
对于骨软骨修复 ,目前正在研究间充质干细胞用于治疗多种骨骼疾病。间充质干细胞的成骨分化能力已被用于治疗有缺陷的骨折愈合,无论是单独使用还是与支架结合来修复大的骨缺损,都具有一定的效果。此外,间充质干细胞也被用于软骨修复。在一项研究中,自体间充质干细胞经体外扩增后嵌入胶原凝胶中,然后重新植入骨关节炎患者的关节软骨缺损区域。结果显示,与对照组相比,实验组的透明软骨样组织的形成得到了改善。
对于胰腺的修复 ,目前已证明间充质干细胞具有分化为 β-胰岛细胞的潜力,在体外大鼠骨髓间充质干细胞可分化为功能性胰岛样细胞[4]。这一发现代表了间充质干细胞治疗一系列胰腺相关疾病的潜在用途,包括:糖尿病;胰腺癌;囊性纤维化引起的胰腺损伤;以及先天性胰腺畸形等。
给医学带来更多选择
近年来,间充质干细胞越来越多地被视为一种新的治疗方法和再生医学中是强力候选者。间充质干细胞已被证明具有 诱导血运重建 、 保护组织免受应激诱导 的细胞凋亡,并有 对炎症反应产生积极影响 的能力。此外,间充质干细胞衍生的外泌体也是一种很有前景的无细胞方法,可以发挥与间充质干细胞相当的治疗效果。
关键词:间充质干细胞有几种