干细胞的分类及应用

干细胞基础知识及应用案例目录世界首例干细胞移植手术1956年，美国华盛顿大学的医学家多纳尔·托马斯完成了世界上第一例骨髓移植手术，这也是世界第一例干细胞移植手术。多纳尔·托马斯成为了造血干细胞移植术的奠基人，获得了诺贝尔医学奖。2010年11月15日温家宝总理考察中国科学院广州生物医药与健康研究院时强调“干细胞研究代表着科技事业未来发展的重要方向。”干细胞研究干细胞研究奥巴马2009年签署行政命令，宣布联邦政府资金可用于支持胚胎干细胞的研究。医药界的诺贝尔奖——美国盖伦奖包括三个奖项：最佳药品，最佳生物制品和最佳医疗器械。Hemacord——美国纽约血液中心的首个脐带血干细胞产品获得2014年美国盖伦奖的最佳生物技术产品奖。干细胞研究一、干细胞基础知识干细胞(stemCell)是指一群在胚胎发育早期未分化的细胞，具有自我更新能力(self-renew)和多向分化潜能(multipotential)。干细胞就是在生命的成长和发育中起“主干”作用的细胞，它对于生命成长发育的重要性就如同建筑中的钢筋水泥等基本材料。干细胞是人类的原始细胞，能够发育成人体任何类型的组织和器官，可塑性很强，因此被称为“万能细胞”。什么是干细胞根据其发育阶段可分为：1、胚胎干细胞（Embryonicstemcells）2、成体干细胞（Adultstemcells）。根据其分化潜能可分为：1、全能干细胞：可分化成人体的各种细胞，从而组成各种组织和器官，最终发肓成为一个完整的生物体（受精卵）2、亚全能干细胞：是人体发育过程中存留于多种组织中的其分化能力接近于全能的成体干细胞。3、多能干细胞：具有分化多种组织的潜能，但失去了发肓成完整个体的能力（间充质干细胞）4、专能干细胞：由多能干细胞分化而来，只能向一种类型的细胞分化（肝脏干细胞等）自我更新：干细胞可以通过自我复制，产生与亲本完全相同的子代细胞，以保持干细胞数量的恒定可通过分裂维持自身细胞的特性和大小；多向分化：干细胞在一定条件下可以进入分化程序，可进一步多向（或定向）分化为逐步成熟的次级子代细胞，最终形成功能特异的组织细胞，在组织修复和新陈代谢中起重要作用；自动归巢：干细胞在体内定向迁移至特定的组织部位，在不同环境的诱导下，依赖性地分化为特定的组织细胞。免疫原性低：脐带、胎盘来源的干细胞表面抗原不明显，免疫原性低，不存在免疫排斥的特性。干细胞的四大特性生活中的几个现象1、擦伤日常生活中，我们的皮肤经常会擦伤，7-8天后，受伤的部位会自动愈合，恢复受伤之前的样子。这是什么原因呢？2、献血一次性抽出200-400ml血液，相当于人体总血量的1/10左右。数月后，被抽出的血液就会彻底的恢复。这又是为什么呢？细胞分泌因子细胞分泌因子（cytokine，CK）是免疫原、丝裂原或其他刺激剂诱导多种细胞产生的低分子量可溶性蛋白质，具有调节固有免疫和适应性免疫、血细胞生成、细胞生长、APSC多能细胞以及损伤组织修复等多种功能。细胞分泌因子的分类1、白细胞介素（interleukin,IL)由淋巴细胞、单核细胞或其它非单个核细胞产生的细胞因子，在细胞间相互作用、免疫调节、造血以及炎症过程中起重要调节作用。2、集落刺激因子（colonystimulatingfactor,CSF)根据不同细胞因子刺激造血干细胞或分化不同阶段的造血细胞所形成不同的细胞集落，可刺激不同发育阶段的造血干细胞和祖细胞增殖的分化，还可促进成熟细胞的功能。3、干扰素（interferon,IFN)各种不同的IFN生物学活性基本相同，具有抗病毒、抗肿瘤和免疫调节等作用。4、肿瘤坏死因子（tumornecrosisfactor,TNF)除具有杀伤肿瘤细胞外，还有免疫调节、参与发热和炎症的发生。细胞分泌因子的分类5、转化生长因子-β家族（transforminggrowthfactor-βfamily,TGF-βfamily)由多种细胞产生，主要包括TGF-β1、TGF-β2、TGF-β3、TGFβ1β2以及骨形成蛋白（BMP）等。6、生长因子（growthfactor,GF）如表皮生长因子（EGF）、血小板衍生的生长因子（PDGF）、成纤维细胞生长因子（FGF）、肝细胞生长因子（HGF）等。7、趋化因子家族（chemokinefamily)包括四个亚族，主要对单核-巨噬细胞、T细胞及NK细胞有趋化作用。细胞分泌因子适应症范围1、抗衰老美容治疗:衰老及亚健康导致的人体整体机能退化,再造肝脏,肾脏,心脏,肠胃,胰岛的脏器功能.修复皮肤损伤，调节肌体细胞线粒体功能，提高皮肤抗氧化能力、防辐射能力、抗过敏能力，内外整体年轻化。2、内分泌：组织器官功能再生治疗:肝脏、肾脏、心脏、肠胃、胰岛功能再生。辅助治疗脂肪肝、肝硬化、肾炎、肾功能衰竭。3、神经系统再生修复治疗:帕金森病,老年痴呆,脑血管意外,脊髓外伤的治疗和恢复。4、造血及免疫功能再生治疗:抑制人体肿瘤细胞和防止肿瘤转移,扩散,造应血功能及免疫功能低下者,如肿瘤,放疗,化疗术后病人。5、肌肉及骨骼修复再生治疗皮肤,肌肉(包括心肌),骨骼的修复再生。细胞分泌因子对人体的作用周期第一阶段细胞分泌因子经血液循环进入细胞组织，开始迅速补充细胞新陈代谢所需的全部营养，使人体老化的细胞及过氧化物等代谢垃圾开始代谢排泄。同时，细胞分泌因子开始耙向激活休眠的干细胞。此阶段表现为：身体局部有退皮现象，皮肤斑痕初步淡化，皱纹变浅，疲劳感消除，体力增强，精力逐渐旺盛，食欲增加，睡眠和性功能有所改善。细胞分泌因子对人体的作用周期第二阶段细胞分泌因子和营养物质进入人体各个角落，其所有的营养成分完全被机体吸引，休眠干细胞被大量激活，细胞分化速度达到生长期的水平，全面修复、补充受损、老化、病变的细胞，为机体补充新鲜细胞并使组织器官恢复到最具有活力的状态。此阶段表现为：可以感觉到身体状况明显改善，精力充沛，容光焕发，部分老年斑可消失，头发再生、大脑反应能力、记忆力加强，视力及夜视力增进，脂肪肝消失，身体抗病力增强，睡眠彻底改善，性欲增强。细胞分泌因子对人体的作用周期第三阶段细胞分泌因子在体内完全、最大限度地发挥功效，人体受损细胞耙向修复、再生良好，干细胞新分化功能细胞活力旺盛，人体恢复并保持年轻健康态。此阶段表现为：精力充沛，体质全面上升，免疫功能大幅度提高，人体新陈代谢正常，神经内分泌协调，各组织器官和脏器功能达到优良状态，身体功能可年轻5—10岁，全面解决亚健康，逆转衰老趋势，再生健康状态。二、脐带、胎盘和胎盘血干细胞基础知识自体生命资源储存脐带、胎盘、胎盘血干细胞自体免疫细胞胎盘血是胎儿娩出、脐带结扎并离断后残留在胎盘和脐带中的血液，研究发现，脐带血中含有可以重建人体造血和免疫系统的造血干细胞，可用于造血干细胞移植，治疗多种疾病。胎盘血已成为造血干细胞的重要来源。胎盘血干细胞造血干细胞是指尚未发育成熟的细胞，是所有造血细胞和免疫细胞的起源，它不仅可以分化为红细胞、白细胞和血小板，还可跨系统分化为各种组织器官的细胞，具有自我更新、多向分化和自动迁移（归巢）潜能。造血干细胞造血干细胞自然杀伤细胞淋巴祖细胞T细胞B细胞中性粒细胞嗜碱粒细胞嗜酸粒细胞单核细胞血小板红细胞粒系祖细胞多能干细胞造血干细胞三种来源及临床应用对比造血干细胞来源外周血造血干细胞骨髓造血干细胞胎盘血造血干细胞成分较为单一的造血干细胞除造血干细胞外还有其他血液成分除造血干细胞外还有其他血液成分采集方法上臂血管采集骨髓上钻孔采集收集胎盘血移植应用普遍较少普遍移植后反应严重非常严重轻采集恢复时间一周半年对身体无创伤，无需恢复保存无保存，需配型等待无保存，需配型等待实体保存，无需等待什么是HLA,它在造血干细胞移植中的作用是什么?HLA即人类白细胞抗原，存在于人体的各种有核细胞表面。它是人体生物学“身份证”，由父母遗传,能识别“自己”和“非已”，从而保持个体完整性。因而HLA在造血干细胞移植的成败中起着重要作用，造血干细胞移植要求捐献者和接受移植者HLA配型。HLA相合率同卵(同基因)双生兄弟姐妹为100%，非同卵(异基因)双生或亲生父母兄弟姐妹是1/4。人类非血缘关系的HLA型别中，相合几率是四百分之一到万分之一，在较为罕见的HLA型别中，相合几率只有几十万分之一。由于独生子女家庭的普遍性，高相合率人群减少，今后移植主要在非血缘关系供者中寻找相合者。脐带血造血干细胞配型相合的几率为8-10万分之一，骨髓、外周血只有15-20万分之一。1.采集简单容易，来源广泛，废物利用，采集对人体无任何伤害。2.胎盘血免疫系统处于原始阶段，免疫细胞功能不成熟，移植后GVHD发生率及严重程度低。3.胎盘血中巨细胞病毒，EB病毒等感染较骨髓和外周血机会少。4.胎盘血干细胞以实物存储，无需配型。可大大缩短治疗周期，为患者争取时间。5.胎盘血干细胞的自我更新率要高于骨髓和外周血干细胞，再生能力与活性也是他们的二十倍。6.可在一定时间内，回输到人体内，增强免疫力与抗衰老。胎盘干细胞人在母亲子宫内发育的阶段，胎盘是首先形成的器官之一。胎盘中含有数量丰富的干细胞，包括胎盘亚全能干细胞、胎盘造血干细胞、胎盘间充质干细胞、胎盘母亲干细胞等。胎盘是一个干细胞储备库。胎盘中干细胞数量相当于一个人体的干细胞备份，是宝贵的生命资源。胎盘干细胞主要特性与功能：强大的增殖能力和多向分化潜能，在适宜的体内或体外环境下具有分化多种细胞的能力。可以用来修复受损或病变的组织器官，治疗多种疾病。具有免疫调节作用，使机体免疫功能恢复平衡。胎盘干细胞定向培养的间充质干细胞是人体微环境的重要组成部分。来源方便，细胞数量充足，易于分离、培养、扩增和纯化。军事医学科学院附属医院宣布世界首例胎盘干细胞移植获成功2015年7月15日下午，军事医学科学院附属医院(解放军第307医院)宣布，经过16个月的术后观察，由该院陈虎团队率先开展的世界首例胎盘造血干细胞联合脐带血造血干细胞移植治疗重型再生障碍贫血获得成功。主治医生扈江伟介绍，2013年，河北迁安市一名9岁农村女童因患再生障碍贫血入院治疗。2014年3月，在征得患儿父母同意后，307医院从女童新诞生的妹妹胎盘中提取造血干细胞联合脐带血造血干细胞进行移植治疗，患儿康复后出院，目前造血功能恢复正常，健康状况稳定。造血干细胞移植科主任陈虎说，脐带血造血干细胞具有免疫原性较弱、原配型要求不高等优势，且移植抗宿主病发率较低，但数量太少，不容易植活。胎盘组织含有大量造血干细胞，通过分离胎盘中造血干细胞，可有效弥补脐血干细胞数量不足的缺陷，两者联合移植在世界上尚属首次报道。间充质干细胞（mesenchymalstemcells,MSC），主要存在于结缔组织和器官间质中，以骨髓组织中含量最为丰富。间充质干细胞属于非终末分化细胞，它既有间质细胞，又有内皮细胞及上皮细胞的特征。间充质干细胞在体外特定的诱导条件下，可分化为脂肪、软骨、骨、肌肉、肌腱、神经、肝、心肌、和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。不论是自体还是同种异源的间充质干细胞，一般都不会引起宿主的免疫反应。间充质干细胞间充质干细胞的来源1、来源丰富、采集简便2、数量丰富、增殖力强，可多次使用3、基因稳定、不易突变、安全可靠4、免疫原性低，具有免疫调节功能5、很强的促造血功能6、广泛的临床应用范围脐带间充质干细胞脐带间充质干细胞是指存在于新生儿脐带组织中的一种多功能干细胞，它能分化成许多种组织细胞，具有广阔的临床应用前景：脐带间充质干细胞图片三、免疫细胞基础知识人体免疫系统由免疫器官、免疫细胞和免疫分子组成。免疫器官主要有：骨髓、脾脏、淋巴结、扁桃体、小肠集合淋巴结、阑尾、胸腺等；免疫细胞主要是：淋巴细胞、单核吞噬细胞、中性粒细胞、嗜碱粒细胞、嗜酸粒细胞、肥大细胞、血小板等；免疫分子主要是：补体、免疫球蛋白、干扰素、白细胞介素、肿瘤坏死因子等。1、保护：保护机体不受损害，帮助机体消灭外来的细菌、病毒以及避免发生疾病。2、自稳：不断清除衰老、死亡和损伤的细胞，保持体