干细
胞即起源细胞,是指尚未发育成熟的细胞,它具有多分化潜能和自我复制的功
能。在特定条件下,可以分化成不同的功能细胞,形成多种组织和器官。医学界
期望能够用干细胞来修复那些坏损组织或器官,因此称其为“万能细胞”。干细
胞技术作为一种新兴的医疗技术,正逐渐展现出其诱人魅力,市场应用前景非常
广阔。
干细胞研究的重大突破在于:1998年,美国威斯康星大学的科学家成功
地在体外培养和扩增了人体胚胎干细胞,为利用干细胞治疗疾病提供了细胞来
源;1999年,美国科学家发现小鼠肌肉组织的成体干细胞可以“横向分化”
为血液细胞。随后科学家证实并发现,人类成体干细胞具有可塑性,为干细胞的
临床应用拓展了更为广阔的空间。
1999年,美国《科学》杂志推举干细胞为21世纪最重要的十项研究领
域之一,且位居第一,领先于家喻户晓的“人类基因组测序”。2000年,干
细胞再度入选《科学》评选的十大科技成就。2001年年底《科学》又将其置
于2002年值得关注的六大热门科技领域之首。
通过干细胞研究,人们相信,绝大多数疾病,包括神经性疾病、糖尿病、慢
性心脏疾病、肾脏病、肝脏疾病、癌症和艾滋病等,都可望借助干细胞技术得到
康复。同时利用干细胞及其产物细胞,还可以结合基因治疗、组织工程及药物开
发等进行医疗或研究应用。
骨髓移植手术可说是干细胞应用的一种,骨髓接受者先经化学及放射线治疗
后,再移植捐赠的骨髓,其中所含的干细胞,将会分裂分化,再重新组成骨髓内
的各种血液细胞,达到治疗的目的。
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,或是运用培养技术,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
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,也都是此一治疗所需的重要相关技术。英国胚胎干细胞库的
建立将为提供干细胞来源作出贡献。
目前虽然干细胞产业仍处在萌芽阶段,但其应用前景十分广阔,蕴藏着巨大
商机。据估计,2001年干细胞治疗相关市场值约为3.3亿美元,2002
年则有4.5亿美元,今后年平均增长率约在30%左右,将于2007年达到
19亿美元。
包括美国、英国、德国、瑞典、以色列、澳大利亚、新加坡、日本、中国大
陆、韩国以及中国台湾地区等,均正积极进行干细胞治疗的研究,并取得了可喜
成果。
皮肤组织修复目前在组织工程中发展最快速,其相关产品为第一个取得美国
食品和药物管理局的批准并上市,人工皮肤可用来治疗皮肤溃疡、烧烫伤、手术
及美容等,目前所取的细胞来源有来自新生儿的包皮、或者病人本身的毛囊,上
市产品如AdvancedTissueSciences公司的Dermagraft-TC、Organogenesis公司
的Apligraf及瑞士公司ModexTherapeutics的EpiDexTM等。
硬骨再生的研发目前也非常炽热,主要分三个技术层:合成移植物、脱矿骨
基质(demineralizedbonematrix;可用来做骨组织工程所需的三度空间支
架)、及促进骨生成的蛋白质(bonemorphogenicproteins)。
日本信州大学医学系佐佐木克典教授领导的研究小组,最近利用从美国威斯
康星大学进口的人体胚胎干细胞,经过一年多的努力,用100个人体胚胎干细
胞成功制成了8个能在培养皿中搏动的心肌细胞,其成功率高于美国研究小组。
这在日本国内还是第一次。
日本庆应大学医学系冈野荣之教授领导的研究小组,最近用老鼠胚胎干细胞
生成因早老性痴呆症而丧失的脑神经细胞获得成功。据称,如果能使这种细胞增
殖,并提高其记忆机能,早老性痴呆症则有望治愈。
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基础。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
优势:1,克服免疫排斥问题,实现个体化治疗。2,比胚胎干细胞更安全。3,临床应用可行性强。4,无社会伦理之争。5,其分化方向是稳定且不可逆的,即组织沿着一定方向发生分化且分化一旦完成就不会恢复到原来状态。6,具有可塑性。
不足:1,成体干细胞的所有类型并未全部发现和分离。2,其含量极低,很难分离纯化,且数量随着年龄的增长而降低。3,某些急症没有时间培养自身成体干细胞。
干细胞被医学界称为“万用细胞”,具有自我复制和多向分化潜能,通过干细胞分化成人体需要的各种功能细胞,修复受损或老化的细胞,重新唤醒人体细胞的活性,从源头上达到根除病根的效果,而且目前国内多家研究机构都在进行着干细胞的研究,通过不断挖掘干细胞治疗的潜力,总结临床应用经验,从而维护患者的健康。
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。
关键词:成体干细胞应用