干细胞

干细胞 – 或 SCs – 是非特化细胞,可以分裂后形成其他干细胞(相当于母细胞)或某种细胞后代的前体,且这一细胞后代将可能生成终末分化细胞(成熟细胞)。

能分化成任何一种胚胎干细胞组织的干细胞被称为全能,那些能分化成某些类型的细胞或组织(成体干细胞)的干细胞被称为多能(或pluripotent),那些只能生成一种细胞类型的干细胞被称为单能。通过出现在细胞表面的特定标记可以鉴别这些细胞(CD:分化簇)。

干细胞基本被分为两类:

胚胎干细胞(ES细胞)在“附着”在子宫壁之前,存在于胚胎的内区。这些是全能细胞,有显著的增殖能力,因此,为达到基本研究目的对这些细胞的需求量很大。可以从几十个细胞开始,通过体外分离、提取和生长而达到由上百万个完整的干细胞组成的细胞系。今天,对胚胎干细胞的使用仍然是一个争议激烈的话题。

成体干细胞(AS细胞)用于维持组织,如可能的话,修复组织,但它们的能力不限于此:当它们耗尽的时候,组织和/或器官不可避免地开始退化。这些细胞具有一种特殊的可塑性,可使它们分化成不同的细胞类型。这显然为再生医学有趣的前景和重要的治疗期望铺垫了道路。

在成体干细胞中,那些存在于脂肪组织中的干细胞被划分为间充质干细胞,特别吸引研究人员的兴趣,因为它们属于多能细胞,也就是说,可以分化成不同类型的细胞和/或组织。而且,更准确地说,成体干细胞不属于“胚胎细胞”类别,脂肪组织细胞不会带来任何道德方面的问题。

间充质干细胞

最近在使用脂肪组织作为间充质干细胞(MSCs)的一种替代源方面非常令人感兴趣,尤其是有关骨髓方面。脂肪组织的单核部分,叫基质血管组分(SVF),最初被描述为脂肪前体细胞资源(Hollenberg 等, 1968)。这些细胞从形态学角度来看类似成纤维细胞,可以分化成前脂肪细胞并产生体外脂肪组织(Gaben-Cogneville 等, 1983)。

脂肪抽吸物

OSTEOBLASTS

CHONDROCYTES

NO INDUCTION CELLS (NI)

ADIPOCYTES

在特定条件下会发生基质血管组分的非脂肪细胞分化,而且“脂肪来源干细胞“的概念首次在2001年的一份“组织工程”期刊中提出,在文中由Patricia Zuk 领导的研究小组证明了基质血管组分包含大量的间充质干细胞。为再生医学目的使用这些细胞时,最好是:

  1. 这些细胞大量存在 (在百万/十亿个细胞的程度)
  2. 以简单、非侵入性程序隔离这些细胞
  3. 能以可控的和可重复的方式将这些细胞分化成细胞系
  4. 容易移植这些细胞
  5. 能按照目前有效的良好生产规范(GMP)指南处理这些细胞

脂肪组织细胞满足所有上述标准。而且我们还应该考虑到的是既然在现代社会肥胖已司空见惯,则很容易得到大量的皮下脂肪组织。为得到脂肪组织,吸脂技术比起骨髓穿刺来侵入性要小得多。一般来讲,可以肯定这种技术对患者侵入性较小,也不表示某种病理条件。通过简单的局部麻醉可以很容易地获取小量的脂肪组织(100至200毫升)。另外,1克重的这一组织包含近5000个干细胞,被称作脂肪来源干细胞(ASCs)– 几乎比从可比体积的骨髓中取得的干细胞多500倍。为此,可以认为脂肪组织是间充质干细胞的一个丰富来源。

间充质干细胞的治疗应用

干细胞研究的发展速度使我们很难在现状和期望之间划定清晰的界限,所谓的期望指的是一个具体的治疗方法可能会提供的,且在不久的将来可能会成为现实的期望。

然而生物医学研究正聚焦在将干细胞作为许多组织或器官再生的一种工具。今天,许多研究已经为未来干细胞在众多病理治疗方面的应用带来了可喜的成果。

应引以为荣的是在2010年我们完成了21项临床研究,2011年另外20项研究。(分子医学趋势Trends in Molecular Medicine 第16卷第5期  )。

所研究的病理如下:

  • 心血管(心肌梗塞、缺血等病理)
  • 胃肠道(克罗恩病))
  • 肾 (急性肾功能衰竭、肾移植等)
  • 肝(肝硬化,家族性高胆固醇血症)
  • 肺 (慢性阻塞性肺病COPD).
  • 神经(神经母细胞瘤 MS,帕金森 ALS,脑中风)
  • 胰腺(1型和2型糖尿病)
  • 皮肤(糖尿病溃疡,系统性硬化症)
  • 系统性(干燥综合症,红斑狼獊,移植物抗宿主病GvHD )
  • 骨/软骨 (骨折,成骨不全症,软骨缺损等)

 

特别值得强调的是最近完成的一项取得成功的一期研究,在此研究中,间充质干细胞被利用到急性心肌梗塞患者中,这些患者在心脏功能方面的表现有所改善,与服用安慰剂的对照组相比心律失常减少了,患者的健康状况有了整体改善,而且未观察到任何不良反应(瑞士医学周刊Swiss Med Wkly 2012;142:w13632)。当然,进一步的研究将在未来几个月中完成,而且将在使用间充质干细胞治疗其他病理方面提供更多有益的信息。

 

最后,我们可以肯定,在未来几年中,可能会对间充质干细胞的生态和治疗作用取得更深入的理解,而且细胞治疗将成为一个新的临床范例,对许多今天认为无法治愈的病理提供有效的治疗方案。