细胞|“哪里不行换哪里”,干细胞究竟有多能干?

日前,日本东京医科齿科大学宣布,利用老鼠的胚胎干细胞成功培养出了迷你心脏 。研究小组称,在培养过程中,胚胎干细胞分化出了心肌细胞,并在大约两星期里发育成了直径约1毫米左右的心脏类器官 。它和老鼠胎儿的心脏类似,具备心房及心室等构造,能像真正的心脏那样有规律地跳动,令人惊奇 。
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(图源网络,侵删)
成体干细胞存在于胎儿和成人的各种组织和器官中,平时处于静止状态或分裂缓慢,在损伤或血小板活化,释出组织生长因子的作用下被激活,取代失去生理活性的细胞或通过修复损伤来维持组织内环境的稳定 。
胚胎干细胞受伦理学间题及取材困难等因素限制,仅用于动物实验,临床应用不广 。成体干细胞来源广泛,不涉及伦理间题,取材容易,临床应用多年,已有丰富经验,发展前景广阔 。
成体干细胞来源有胎盘、脐血、精子、卵子、骨髓、外周血及其他各种组织细胞,目前已发现造血干细胞、间充质干细胞、神经干细胞、肝脏干细胞、皮肤干细胞和肠上皮干细胞等 。
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其中造血干细胞是研究最深人、应用最成熟的成体干细胞,具有较强自我更新和造血分化潜能,可分化成所有种类血细胞,在特定条件下还可跨系统分化,向骨、软骨、神经胶质细胞、心肌、骨骼肌、肝细胞、血管内皮细胞、皮肤、消化道细胞、肺基质等组织细胞转化 。
干细胞与再生医学
广义上讲, 再生医学是一门研究如何促进创伤与组织器官缺损生理性修复以及如何进行组织器官再生与功能重建的新兴学科, 其主要通过研究干细胞分化以及机体的正常组织创伤修复与再生等机制, 寻找促进机体自我修复与再生, 并最终达到构建新的组织与器官以维持、修复、再生或改善损伤组织和器官功能之目的 。
【细胞|“哪里不行换哪里”,干细胞究竟有多能干?】干细胞用于再生治疗有如下三方面的特点:
1.治疗适用性强:干细胞可以从单个细胞分化成内胚层、中胚层和外胚层所有的细胞,最终形成机体的所有组织和器官,其成品可以在生物内环境中移植、存活并保持长期稳定 。因而其治疗范围理论上可涵盖人体任何组织器官及相关疾病(如神经系统损伤、免疫功能障碍、器官衰竭、美容、断肢等),在自体组织器官移植方面有不可替代的作用 。
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2.获取容易:细胞技术发展初期,细胞来源往往局限于生物组织甚至体内采集,不可避免产生创伤及相应副作用,随着技术发展,干细胞已经可以通过人工诱导获取,是目前免疫治疗和基因治疗的最佳载体 。
3.副作用少且效果持久:干细胞治疗是能够以患者自身的细胞为基础,制作相应的干细胞并形成适用于疾病的治疗手段,在应用时减少了组织相容性的问题,减低乃至消除了治疗、移植过程中的排斥反应及使用免疫抑制剂所产生的副作用,且植入细胞并非快速消耗品,其定植于体内后可产生持久的治疗效果 。
在组织干细胞方面, 科学家们能成功从皮肤、骨、骨髓、脂肪等组织器官中分离培养出干细胞, 并尝试用这些细胞用于疾病的治疗 。利用干细胞构建各种组织、器官并将其作为移植的来源将成为干细胞应用的主要方向 。
基于干细胞修复与再生能力的再生医学,有望帮助人类实现修复创伤和病理组织、治愈终末期疾病,给疾病的机理研究和临床运用带来革命性变化 。

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