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          免疫平衡学会,是应此机遇,聚集中国医学界、生命科学界杰出学者,为交流、研究、拓展周瑞华博士后创立的免疫平衡学,及其免疫平衡调控技术在医学和养生领域的产业化应用,并促进未来医学的研究发展,从而为人类预防和消除疾病,提高生命质量,提升健康水平,而成立的全国性学术团体。
中国免疫平衡学会 免疫平衡学
医学前沿
干细胞及其临床应用前景
来源: | 作者:proe15b2b | 发布时间: 2010-12-09 | 519 次浏览 | 分享到:
干细胞(Stem Cell, SC)是指具有自我复制(self-renewing)能力的一类细胞群体,能够产生至少一种高度分化的子代细胞类型。
    众所周知,单个受精卵可以分裂发育为多细胞的组织、器官乃至完整的个体。在成年动物中,正常的生理代谢或病理损伤也会引起组织或器官的修复再生。胚胎的分化形成和成年组织的再生都是干细胞进一步分化的结果。
根据发育阶段,干细胞可分为胚胎干细胞和成体干细胞。
当受精卵分裂发育成囊胚时,内细胞团(Inner Cell Mass)的细胞即为胚胎干细胞(Embryonic Stem Cells, ES细胞),胚胎生殖嵴部位的胚芽细胞(Embryonic Germ Cells, EG细胞)也隶属于胚胎干细胞。胚胎干细胞具有全能性,可以自我复制并具有分化为体内各种功能细胞的能力。胚胎干细胞的发育和增殖构成个体发育的基础,在体外可“无限期”增殖同时保持其分化的全能性,理论上能够分化成机体的所有细胞类型。利用这种特性,可得到体外培养的组织甚至器官,用于多种疾病的治疗。
成体干细胞几乎存在于人体所有的组织和器官中,具有一定的增殖能力,并保持分化的潜能;最新发现成体干细胞具有横向分化能力,即一种组织的特异性干细胞可以分化成不相关的其他组织细胞,这为疾病的治疗带来了新的希望:利用患者正常组织的干细胞使其横向分化来替代病变组织的细胞,达到治疗目的,从根本上解决了异体移植引起的免疫排斥问题。因此,成体干细胞必将会有非常广阔的临床应用前景。
    鉴于干细胞在疾病治疗方面的广阔空间,目前干细胞成为世界范围内的研究热点。
    科学界:1998年11月,美国威斯康星大学的萨母逊和约翰霍普金斯医学院的吉尔哈特分别在《科学》和《美国科学院院报》上发表文章,公布其人类胚胎干细胞的研究成果。以此二项研究成果为主,连同有关干细胞其他方面的进展,美国《科学》杂志将干细胞研究评为1999年十大科学成就,并将其排在首位,有关人类基因组的研究屈居第二。
    商界:据统计,大规模的干细胞大公司,仅在美国就有8家,英国、澳大利亚、日本至少一家。其中以美国的杰隆生物医药公司发展最快,他不仅拥有萨母逊和吉尔哈特的两项专利,还收购了以首创克隆羊而威名的英国罗斯林研究所。
政界:一些国家的政府已放宽原本对有关生命科学研究伦理方面的限制。美国总统克林顿于2000年8月23日宣布美国政府决定支持人体胚胎的研究工作。 
二、干细胞的研究现状
    最近干细胞的研究有两个重大的技术突破,一是人类胚胎干细胞在体外培养成功。1998年Wisconsin大学的James Thomson和Johns Hopkins大学的John Gearhart从人囊胚的内层细胞团中取得胚胎干细胞,证明胚胎干细胞可以进行长达5个月的非分化增殖,同时还保持着分化为滋养层组织及三种胚层组织的能力。这为胚胎干细胞的临床应用奠定了基础。另外一个重大突破是成体干细胞的横向分化。1999年Goodell等人用肌肉来源的干细胞在小鼠体内分化成各种血细胞。Grechen V在2000年Science的文章中提到,从儿童和成人骨髓分离到的骨髓干细胞可形成脑细胞和肝脏细胞以及三种肌肉细胞:心肌、骨骼肌和平滑肌细胞;Bjornson等(1999)和Diana等(2000)也在Science上发表文章,证明神经干细胞也可分化成造血细胞、肌细胞、上皮细胞和内皮细胞。这表明成体干细胞在一定的微环境的作用下,可以横向分化为需要的细胞和组织,从而起到治疗作用。
进行干细胞研究一般分为以下几个步骤:
(一)干细胞的分离与纯化   

    干细胞表面有许多特殊的标记,如人造血干细胞表现为CD34+和Thylo而CD10,CD14,CD15,CD16,CD19,CD20,CD38皆为阴性;神经干细胞nestin阳性;上皮干细胞有β1整合素的高表达,而β1整合素可介导干细胞与细胞外基质粘附从而抑制其分化的发生。另外干细胞还有不同于一般分化细胞的物理特性,比如干细胞不被染料Hoechst33324和Rhodamine123染色。利用这些特性及表面标志,采用流式细胞分离仪、磁性分选系统等方法从单细胞悬液中即可分离纯化干细胞。 

(二)干细胞的体外培养       
    由于干细胞的数目很少,因此需要在体外对干细胞进行非分化性增殖。这需要许多生长因子和间质细胞的共培养。不同组织来源的干细胞的培养条件不尽相同。在应用前还需依据靶组织类型对培养干细胞进行定向分化诱导。准确的分化诱导是应用干细胞治疗的基础。这需要对与干细胞发育有关的信号调节及微环境的影响进行详细研究。

三)干细胞移植治疗 
    将足够数量的干细胞移植入患者体内,使其在病变部位分化为所需细胞达到治疗目的;或在体外定向诱导使干细胞分化为所需的功能细胞再移植于病变部位,亦可达治疗目的。 
三、干细胞的临床应用前景
    研究干细胞增殖和分化机制的最终目的是应用干细胞治疗疾病。理论上讲,干细胞可以用于各种疾病的治疗,但其最适合的疾病主要是组织坏死性疾病如缺血引起的心肌坏死,退行性病变如帕金森综合征,自体免疫性疾病如胰岛素依赖型糖尿病等。应用干细胞治疗疾病较传统方法具有很多优点:①低毒性(或无毒性),一次给药,长期有效;②不需要完全了解疾病发病的确切机理;③还可能应用自身干细胞移植,避免产生免疫排斥反应。
用干细胞治疗疾病已不再只是设想。瑞典神经学家Bjorklund及同事已经应用从流产胎儿脑中分离的神经组织细胞,移植入患者的脑中来治疗帕金森症,结果发现有一半以上的患者症状得到明显改善,而且效果持续存在。对一个术后10年的病人进行跟踪,移植的神经元仍然存活并继续产生多巴胺。
    糖尿病的致病原因是胰岛细胞分泌胰岛素的功能障碍和胰岛素抵抗,而胰岛细胞的功能障碍和缺陷又是最主要的。糖尿病目前无根治方法,目前所有糖尿病治疗方法都只是维持疗法,并不能从根本上治疗疾病。而干细胞治疗则是从根本上产生正常胰岛细胞,恢复正常的胰岛素体内分泌,彻底治疗糖尿病。Florida大学病理学教授Ramiya 及其同事从尚未发病的糖尿病小鼠的胰岛导管中分离出胰岛干细胞,并在体外诱导分化为能够产生胰岛素的β细胞,然后将这些细胞移植入糖尿病鼠的肾被膜下。经过 55天的研究观察,接受移植的糖尿病血糖控制良好,而对照的小鼠死于糖尿病。为临床应用干细胞治疗糖尿病奠定了实验基础。
    利用胚胎干细胞治疗疾病有广泛的应用前景。干细胞横向分化的发现还打破了用于临床治疗的干细胞只能来源于胚胎或受精卵的限制,为干细胞治疗疾病提供了新途径。人们可望从自体中分离出成体干细胞,在体外定向诱导分化为靶组织细胞并保持增殖能力,将这些细胞回输入体内,从而避免免疫排斥,达到长期治疗的目的。
    干细胞的医学应用还包括体外制造人体器官,然而这比体内移植干细胞要复杂得多。干细胞和动物工程的结合将有可能解决这一问题:将人干细胞移植于动物胚胎内,则在动物体内可能形成来源于人的干细胞的某些器官,这些器官可应用于临床移植治疗。
    随着干细胞及其临床应用研究的不断深入,干细胞治疗将为人类战胜疾病开辟非常广阔的空间。  干细胞的医学应用无疑是对传统治疗方式的的一场革命。


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