干细胞概述

凯润婷医疗医疗集团顺昊生物科技有限公司干细胞概论并不陌生的干细胞1867，年德国病理学家Cohneim首次提出骨髓干细胞概念1945年，美国在扔下两颗原子弹后造成大量人员伤亡，其后科学家开始研究造血干细胞1965年至今，造血干细胞大量应用治疗白血病。1996年7月克隆羊多利面世。这是首次利用成体细胞克隆生物体1999年，干细胞研究两度被美国《科学》杂志推举为21世纪十大科技排名第一。2009年，美国FDA批准全球首宗人类胚胎干细胞治疗试验2012年，干细胞临床应用的两位科学家山中伸弥和汤姆斯共同获得诺贝尔医学奖不能神话也不能妖魔化干细胞心脑血管疾病、恶性肿瘤、病毒性疾病、遗传病仍是医学领域4大生命科学难题，目前全球治疗效果有限，干细胞也不例外。要实现干细胞治疗常态化还有许多问题要解决，例如如何保持干细胞的分化能力、遗传特征、致瘤性和稳定性等等。目前医学上尚存在着很多疑难杂症，采用常规手段治疗效果不尽人意，有的无法治愈甚至束手无策，如系统性红斑狼疮、重症肌无力、系统性硬化、干燥综合征、白血病等采用干细胞治疗后有不同程度的缓解甚至恢复健康，这是继药物治疗和手术治疗后又一场医疗革命，这应该说是医学上的奇迹。因此各国都在该领域投入大量的人力物力以及财力。未来中国在世界民族之林能弯道超车的项目干细胞临床与应用是不二之选什么是再生医学？什么是再生呢？简而言之，机体的一部分在损坏、脱落成被截除之后重新生成的过程就叫再生。比如头发落了又长；比如儿童换牙；壁虎尾巴断了再重新长一个新的尾巴。再生分两种：生理性再生、病理性再生。生理性再生比如换牙、红细胞新旧交替、例假时子宫内膜周期性变化、皮肤角质细胞的更换（脱皮）。病理性再生就是因为损伤而引起的再生：比如伤口的愈合（壁虎尾巴断了重生）、肝脏的修复、胃壁的修复哪吒的三头六臂与重生孙悟空的七十二变蚯蚓、海星、龙虾、蜗牛、蝾螈和其他许多种生物都能够长出替代的器官或肢体。一些哺乳动物在某种程度上也能再生出器官，如两种非洲刺毛鼠就能够重新长出汗腺、皮毛和软骨。据2013年《自然》杂志的一篇文章报道，儿童有时候能够在手指意外截断之后，重新长出指尖；而成人在肝脏受损的时候，也可以重新长出部分组织。干细胞是目前人类组织器官功能再生的唯一希望干细胞形态Part1干细胞|顺昊细胞生物技术（天津）股份有限公司干细胞（Stem-cell）即为起源细胞，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。干细胞分类按分化能力可分为全能干细胞(totipotentstemcells)、多能干细胞(pluripotentstemcells)以及单能干细胞(unipotentstemcells)；按发生来源可分为胚胎干细胞(embryonicstemcells,ESCs)和成体干细胞(adultstemcells,ASCs)诱导多能干细胞（inducedpluripotentstemcells，iPS)日本科学家山中伸弥（ShinyaYamanaka）于2006年利用病毒载体将四个转录因子（Oct4,Sox2,Klf4和c-Myc）的组合转入分化的体细胞中，使其重编程而得到的类似胚胎干细胞的一种细胞类型。干细胞的两个基本特征1、自我复制能力(Self-renewal)2、多向分化能力(Multilineagedifferentiation)通过细胞分裂的方式复制自身，完成数量上的飞跃。向多种组织器官细胞分化的潜能，分化成特定的细胞来发挥特定的功能，如肝细胞、肌肉细胞、血管细胞、血液细胞或皮肤细胞、、、、等等。干细胞的“干”译自英文“Stem”，意为“树干”和“起源”。干细胞定义、研究历史干细胞（stemcell）：存在于胚胎或成体内具有增殖、自我更新以及多向分化潜能的原始细胞。所有干细胞都有两个最重要的特征：•自我更新能力•多向分化潜能干细胞的应用研究始于20世纪60年代，1961年日本医生用骨髓移植治疗白血病，首先发现了骨髓中的“造血干细胞”并描述其特性;1964年，Pierce发现取自小鼠畸胎瘤的细胞具有多能性，将其植入小鼠囊胚中发育成了嵌合体小鼠；干细胞定义、研究历史1981年，英、美科学家成功分离和体外培养了小鼠的胚胎干细胞（ESC）；1998年：Thomson从胚泡内细胞群培养成功人ESC；Gearhar从5-9周胎儿性腺嵴成功培养胚胎生殖细胞，EGC1999.12，小鼠肌肉组织的成体干细胞可以“横向分化为血液细胞”（美国）。2001年2月，中国曹谊林教授用干细胞在小鼠背上培育出人耳。2006年，日本科学家山中亚弥等成功诱导出鼠iPS细胞（inducedPluripotentStemCell），此项研究成功将干细胞研究扩充到一个新的领域。2009年7月英国科学家首次利用人类胚胎干细胞造出人造精子。•成体干细胞(Adult-derivedStemCell,ASC)来源于机体分化组织器官中的未分化细胞。成体干细胞(Adult-derivedStemCell,ASC)生物个体发育过程中，有些细胞中途停了下来，不再继续分化，而长期保持自己的幼稚状态和分化潜能；当受到一些特殊的理化刺激时才会又活跃起来，开始增值和分化，变成机体所需要的细胞类型，发挥应有的作用。它们是存在于一种已经分化组织中的未分化细胞，这种细胞能自我更新，并且能特化形成改组织类型的细胞（备胎的功效），就好像是一些隐藏在大人中的小孩子，平时静静的待在那里，一旦条件允许，可以迅速变大、变多，成为大人，并获得大人的能力。成体干细胞(Adult-derivedStemCell,ASC)成体干细胞在成人体内的储量是非常少，特别是一些特殊组织的干细胞（比如神经干细胞、心肌干细胞）其次分离它们也很难，除了造血干细胞在外周血中就可以分离它们，其它成体干细胞基本都存在于机体组织中，我们得把需要的细胞挑出来造血干细胞造(zào)血(xuè)干(gàn)细(xì)胞(bāo)（Hematopoieticstemcells,HSCs）是血液系统中的成体干细胞，顾名思义就是所有血液细胞的祖宗，也是免疫细胞的祖宗，可以发育各种骨髓细胞和淋巴细胞，具有长期自我更新的能力和分化成各类成熟血细胞的潜能。它是研究历史最长且最为深入的一类成体干细胞，对研究各类干细胞，包括肿瘤干细胞，具有重要指导意义。血液系统中的成熟细胞寿命极短，因此在人的一生中，造血干细胞需要根据机体的生理需求适时的补充血液系统各个成熟细胞组分。同时在损伤、炎症等应激状态下，造血干细胞也扮演着调节和维持体内血液系统各个细胞组分的生理平衡的角色。大部分白血病，特别是急性髄系白血病(AML)以及慢性髄性白血病(CML)的发生，都直接或间接与造血干细胞异常相关。CML是最经典染色体易位导致造血干细胞恶变的一类常见白血病，其他多数急性髓系白血病由祖细胞直接恶变而来。造血干细胞最先获得染色体易位等主要的致病突变，但并不影响其分化为正常功能的成熟细胞的能力，当染色体易位的造血干细胞或者其分化下游的细胞获得第二次打击之后，就会引发白血病。造血干细胞在实体肿瘤微环境调节中也有一定作用，如前列腺肿瘤细胞会模拟造血干细胞的分子信号，进入造血微环境，并引起造血干细胞表达谱的改变迫使造血干细胞离开，也可以通过表达造血细胞迁移相关的分子离开造血微环境，最终导致肿瘤的转移。临床治疗中，造血干细胞移植广泛应用于血液系统疾病以及自身免疫疾病，在其它实体瘤的治疗中，比如淋巴瘤，生殖细胞瘤，乳腺癌，小细胞肺癌，主要应用于常规治疗失败或复发难治以及具有不良预后因素的患者。造血干细胞神经干细胞神经干细胞(neuralstemcell)是指存在于神经系统中，具有分化为神经神经元、星形胶质细胞和少突胶质细胞的潜能，从而能够产生大量脑细胞组织，并能进行自我更新，并足以提供大量脑组织细胞的细胞群。是一类具有分裂潜能和自更新能力的母细胞，它可以通过不对等的分裂方式产生神经组织的各类细胞。需要强调的是，在脑脊髓等所有神经组织中，不同的神经干细胞类型产生的子代细胞种类不同，分布也不同。神经干细胞根据部位分类神经嵴干细胞(neuralcreststemcell，NC-SC)和中枢神经干细胞(CNS-SC)。外周神经干细胞(PNS-SC)，既可发育为外周神经细胞、神经内分泌细胞和Schwann氏细胞，也能分化为色素细胞(pigmentedcell)和平滑肌细胞等。NSC一般是指存在于脑部的中枢神经干细胞(CNS-SC)，其子代细胞能分化成为神经系统的大部分细胞。以往认为，中枢神经系统的神经元在出生前或出生后不久，就失去再生能力。但近年的一些研究表明，成年哺乳动物的脑组织仍可不断产生新的神经元，成人脑组织中同样存在NSC,主要是在侧脑室下层(SVZ)和海马齿状回两处。目前多使用基因转移的方法，建立神经干细胞系，即诱导NSC的细胞周期不断循环往复，从而阻止其分化过程。永生化的NSC具有较好的生物学特性，它们能自我复制并在体外大量增殖，在移植人体内后仍具有多向分化潜能，同时可被转染并稳定地表达外源基因。长期以来，人们一直认为成年哺乳动物脑内神经细胞不具备更新能力，一旦受损乃至死亡不能再生。这种观点使人们对中枢神经系统疾病的治疗受到了很大限制。虽然传统的药物、手术及康复治疗取得了一定的进展，但是仍不能达到满意的效果。1992年，Reynolds等[2]从成年小鼠脑纹状体中分离出能在体外不断分裂增殖，且具有多种分化潜能的细胞群，并正式提出了神经干细胞的概念，从而打破了认为神经细胞不能再生的传统理论。Mckay于1997年在《Science》杂志上将神经干细胞的概念总结为：具有分化为神经元、星形胶质细胞及少突胶质细胞的能力，能自我更新并足以提供大量脑组织细胞的细胞。神经干细胞神经干细胞再生治疗神经疾病有三种：1、利用移植的细胞取代受损的细胞重建神经回路2、利用移植细胞保护受损的神经细胞，使其免于死亡，长出轴突，并与次级神经元形成突触3、利用移植的细胞形成中间神经元，重建神经回路。间充质干细胞间充质干细胞(MSC,mesenchymalstemcells)是干细胞家族的重要成员，来源于发育早期的中胚层，属于多能干细胞，MSC最初在骨髓中发现，因其具有多向分化潜能、造血支持和促进干细胞植入、免疫调控和自我复制等特点而日益受到人们的关注。为什么要把这一类细胞称之为间充质干细胞呢？它们的共性就在于来源于同一个地方——间充质（胚胎中一种尚未特化的结缔组织）。间充质干细胞来源五花八门：骨髓、子宫内膜、外周血、脐血、脂肪、牙髓、肌肉、骨、软骨和血管等等如间充质干细胞在体内或体外特定的诱导条件下，可分化为脂肪、骨、软骨、肌肉、肌腱、韧带、神经、肝、心肌、内皮等多种组织细胞，连续传代培养和冷冻保存后仍具有多向分化潜能，可作为理想的种子细胞用于衰老和病变引起的组织器官损伤修复。功能强大的间充质干细胞1、易于获取（外周血、脂肪、子宫内膜）2、容易分离（目前有非常经典的方法来分离它）3、间充质干细胞体外培养时不易自动分化（间充质干细胞在12代以内可以保持核型正常，并保持很强的端粒酶活性）4、不像胚胎干细胞或神经干细胞那样有永生化的趋势（一旦有永生化趋势就同时具备成瘤性，形成崎胎瘤或者恶性肿瘤）5、间充质干细胞免疫原性很低，在异体移植时不容易产生免疫排斥6、间充质干细胞具有免疫调节作用干细胞临床应用机理一般来讲干细胞治疗是通过干细胞移植来代替患者损失的细胞，恢复细胞组织功能，它能够改善人体内环境，修复衰老细胞，提高脏器功能从而治疗多种类型的疾病。另一方面，它可以唤醒沉睡的干细胞，被激活的干细胞源源不断的产生新生细胞，替换衰老细胞，维持机体青春活力，延缓机体衰老进程。主要治疗方式分为三种1、干细胞移植2、干细胞再生3、自体干细胞免疫疗法干细胞临床应用机理干细胞在临床中得以应用主要是由于干细胞具有：1、归巢能力干细胞归巢是指干细胞