什么是干细胞?
如果你在显微镜下观察它们,
它们只是简单的小小的圆形细胞。
如果长时间观察(实时动态)
发现有两个显著的特征。
它们可以不停地分裂。
只需要一个细胞
一个月后
可以把变成数十亿个细胞。
它们可以分化或变得更具特性
这些简单的细胞
可以变成皮肤
可以变成大脑
可以变成肾脏
事实上
,我们身体就含有丰富的干细胞。例如,我们的造血干细胞每天制造数十亿个细胞,
能够
分化为所有类型的血细胞:白细胞、红细胞和血小板。
在过去的这些年里,干细胞研究已经出现在医学新技术的前列。在利用细胞进行组织修复再生这方面存在巨大的应用潜力。尽管存在着诸多争议,并且诸多伦理问题尚未解决。无论如何,以干细胞为基础的再生医学已经在雄赳赳气昂昂的大步向前进。
干细胞有两大基本特性,自我更新与多向分化。
根据分化能力不同,分为三类:
全
能干细胞
(
Tot
ipotent stem cell
):
胚胎干
细胞
。
多能干细胞
(Pluripotent stem cells,包括间充质干细胞和诱导性多能干细胞)与
专能干细胞
(Multipotent stem cells,成体干细胞)
作为多能干细胞,能够分化为可以分化形成人类三胚层中的任何一种细胞,但不能形成胎盘、脐带以及子宫内发育所需的支持组织(
所以,胚胎干细胞不属于全能干细胞
)。内细胞团细胞,胚胎细胞,生殖嵴细胞都属于多能干细胞。而专能干细胞是限制性多能干细胞,可以形成某一胚层的任何一种细胞。一般而言,
内源性组织干细胞属于
专能干细胞
,也是组织驻留干细胞(Resident stem cell)。我们一般说的通过激活内源性干细胞起作用,就是指的这种细胞。
图1:干细胞可以从个体生命周期的不同时期获得。
目前可以利用自体组织、同种异体组织及生物材料来修复和重建缺损的组织。但是,供体稀缺、患者疾病以及免疫排斥所限制。而干细胞技术则能够提供一个均一稳定的用于组织修复或疾病治疗可规模化的
细胞
来源。
1
胚胎干细胞
第一个要介绍的是,全能干细胞的胚胎干细胞。胚胎干细胞是从人或动物
内细胞团(Inner cell mass,ICM)
里获取的,具有分化为成体各种组织的能力。科学家已经获得了至少255种胚胎干细胞系。人类和小鼠的胚胎干细胞都具备在特定的生长环境下,在体外发育成心肌细胞、造血干细胞、神经细胞、骨骼肌细胞、脂肪细胞、成骨细胞、成软骨细胞、内皮细胞以及胰岛细胞的能力。
尽管胚胎干细胞强大的再生分化能力非常适用于细胞替代治疗,但是有利也有弊,胚胎干细胞也可能出现失控性异常分化,导致形成畸胎瘤或恶性畸胎瘤(尤其是未分化型)。
胚胎干细胞的临床研究不是什么新鲜事,国内外都在尝试。
世界上首株人胚胎干细胞系于1998年建立。
2009年,美国FDA批准了杰龙(Geron)公司开展世界上首个胚胎干细胞临床试验,利用胚胎干细胞分化成的少突胶质前体细胞治疗
脊髓损伤
。首例病人于2010年接受治疗。
2010年,美国FDA又批准先进细胞技术
(ACT)
公司开展第2例胚胎干细胞临床试验,利用胚胎干细胞分化成的视网膜色素上皮细胞治疗
黄斑变性
。2014年,美国FDA还批准ViaCyte公司开展胚胎干细胞分化成的胰腺β细胞治疗糖尿病。近年来,胚胎干细胞研究热度下降,
与特朗普上台后
政策相关。
胚胎干细胞的临床研究接力棒从西方转到东方。
虽然起步晚,但在中科院动物所周琪院士主持下,也不遑多让,已经开展了诸多
胚胎干细胞源分化细胞的人体
临床研究
。
3
间充质干细胞
从全球的成体干细胞临床研究
种类
来看,研究最多的成体干细胞当然是火爆的间充质干细胞。国际细胞治疗协会间充质和组织干细胞分会(ISCT)对间充质干细胞的定义包括以下几个要点:
间充质干细胞
广泛分布于几乎所有组织
(包括胎儿和成人),例如骨髓、血液、脐带脐血、胎盘、脂肪、羊膜羊水、牙髓、皮肤、经血等等。然而,不同来源的
间充质干细胞
还有所不同。
组织特异性,似乎是其生物学特性的主要决定因素。例如,脐带血来源的间充质干细胞增殖能力最强,但其集落形成能力最低,而脂肪来源间充质干细胞集落形成能力却最高。
间充质干细胞的来源很多,比如脂肪组织中的间充质干细胞: