干細(xì)胞研究現(xiàn)狀及應(yīng)用前景

干細(xì)胞研究現(xiàn)狀及應(yīng)用前景

【關(guān)鍵詞】干細(xì)胞；自我更新；細(xì)胞分化

21世紀(jì)是生命再生醫(yī)學(xué)的年代,干細(xì)胞研究起到了重大的推動(dòng)作用［1］。近年來細(xì)胞療法已成為治療多種疾病的新途徑。大量的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，骨髓干細(xì)胞存在一定的可塑性［2］,鑒于其重要的理論價(jià)值和應(yīng)用前景［3］,現(xiàn)將有關(guān)研究進(jìn)展作一綜述。

1干細(xì)胞的特征

干細(xì)胞具有高度自我更新能力和多向分化的潛能。所謂自我更新是指細(xì)胞在增殖分裂為子細(xì)胞時(shí),其子細(xì)胞的表現(xiàn)型與基因型與親代細(xì)胞完全一致,因此具有極強(qiáng)的生命力。所謂多向分化潛能，即SC可以分化成人體內(nèi)部各種各樣器官和組織細(xì)胞。界定干細(xì)胞,有4條標(biāo)準(zhǔn)［4］：①干細(xì)胞可進(jìn)行多次的、連續(xù)的、自我更新式的細(xì)胞分裂,這是維持群體穩(wěn)定的首要條件；②起源于單一干細(xì)胞的子細(xì)胞可分化出超過1種以上的細(xì)胞類型，例如,造血干細(xì)胞可分化成所有的血細(xì)胞；有些成熟干細(xì)胞只能分化成單一的細(xì)胞類型,例如角膜干細(xì)胞；③當(dāng)干細(xì)胞被移植入損傷的受者體內(nèi)時(shí),它有重建原來組織的功能,這一點(diǎn)已被造血干細(xì)胞證實(shí)，最近發(fā)現(xiàn)肝的原始細(xì)胞和神經(jīng)干細(xì)胞也顯示此特點(diǎn)；④不易確定的標(biāo)準(zhǔn):即使無組織損傷,干細(xì)胞也能在體內(nèi)分化擴(kuò)增，胚胎干細(xì)胞能完全符合上述標(biāo)準(zhǔn)，能以一種不確定的未分化狀態(tài)擴(kuò)增，將其注入胚泡中,便能生成所有類型的細(xì)胞。

2干細(xì)胞的分類

干細(xì)胞可分為兩大類:胚胎干細(xì)胞和成體干細(xì)胞是人們認(rèn)識(shí)最深入的干細(xì)胞。HSC移植用于臨床已有多年。在治療惡性血液病、實(shí)體瘤以及遺傳性免疫缺陷病方面已取得了舉世公認(rèn)的成就,挽救了很多病人的生命［2］。近年又?jǐn)U展到治療一些自身免疫性疾病。ASC的一個(gè)重大發(fā)現(xiàn)是具有“橫向分化”功能,也有人稱之為脫分化或重新程序化功能，即ASC不但能分化為特定的組織細(xì)胞,而且可以分化成其他類型組織或器官的各種細(xì)胞。例如HCS可向骨、軟骨、神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞、心肌、骨骼肌、肝細(xì)胞、血管內(nèi)皮細(xì)胞和肺基質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)化。而神經(jīng)干細(xì)胞也可轉(zhuǎn)化成肝細(xì)胞、血細(xì)胞等。ASC的這種橫向分化功能,稱為可塑性。ASC的橫向分化從理論上改寫了“定向分化”的經(jīng)典概念，有人認(rèn)為這是20世紀(jì)末突破性進(jìn)展之一?；跈M向分化的理論,德國(guó)科學(xué)家2001年8月24日?qǐng)?bào)道世界上第1例應(yīng)用自體骨髓干細(xì)胞移植治療心臟病。該例患者于2001年3月25日發(fā)生大面積心肌梗死,大約25%心肌組織壞死。醫(yī)生從患者骨髓中取出干細(xì)胞,經(jīng)過必要的處理后,將其注入冠狀動(dòng)脈中。10個(gè)星期后,患者心肌壞死面積縮小了近33%，心功能也得到了明顯改善,植入的干細(xì)胞成功地再造了心肌組織。隨著研究的深入,ASC的“橫向分化”特點(diǎn)也遭到嚴(yán)重質(zhì)疑。自2002年4月開始在《自然》與《科學(xué)》雜志上連續(xù)刊發(fā)幾篇文章對(duì)ASC的“可塑性”提出了質(zhì)疑。

3干細(xì)胞的應(yīng)用

神經(jīng)干細(xì)胞移植治療中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾?。?］神經(jīng)干細(xì)胞在神經(jīng)發(fā)育及損傷的修復(fù)中發(fā)揮作用。在中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷后既不能萌發(fā)新的神經(jīng)元,也不能產(chǎn)生有功能的軸突。細(xì)胞移植是修復(fù)和替代受損神經(jīng)元的有效方法,可部分重建細(xì)胞環(huán)路和功能,主要用于治療病變較局限的神經(jīng)變性病,這使得干細(xì)胞移植成為多數(shù)中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷后最有前途的神經(jīng)組織替代性治療策略。組織形態(tài)學(xué)檢查發(fā)現(xiàn)：細(xì)胞移植4周后,脊髓移植區(qū)有增生的組織填充,出現(xiàn)大量新生細(xì)胞,新的神經(jīng)組織與脊髓斷端連接,而對(duì)照組兩斷端間呈空腔狀,脊髓殘端變性壞死明顯。神經(jīng)干細(xì)胞在腦內(nèi)受微環(huán)境的誘導(dǎo)而分化成相應(yīng)的細(xì)胞類型,能部分補(bǔ)償死亡的神經(jīng)元的功能。研究表明，神經(jīng)干細(xì)胞移植到不同腦區(qū)后,其分化方向與所在腦區(qū)的細(xì)胞相似,且同一來源的神經(jīng)干細(xì)胞移植后其結(jié)果也各不相同。有學(xué)者將取自小腦的神經(jīng)干細(xì)胞移植于新生鼠的海馬及小腦,發(fā)現(xiàn)這些移植細(xì)胞不僅能存活還能分化為與移植部位相對(duì)應(yīng)的細(xì)胞。然而,對(duì)神經(jīng)干細(xì)胞的研究仍有許多方面尚未解決,如干細(xì)胞的來源、營(yíng)養(yǎng)因子、操縱神經(jīng)干細(xì)胞分化方向等。隨著對(duì)神經(jīng)干細(xì)胞特性、分化、移植等方面研究的日益深入,神經(jīng)干細(xì)胞在神經(jīng)疾病治療方面具有廣闊的前景。

干細(xì)胞移植治療心肌梗死［6］

目前認(rèn)為,心肌細(xì)胞缺乏增殖分化能力,心肌梗死后心肌細(xì)胞不能再生,最終為瘢痕組織替代,正是造成心肌梗死患者頑固性心力衰竭和死亡的主要原因。目前治療手段很難從根本上恢復(fù)心肌細(xì)胞數(shù)量,改善心臟舒縮功能。最近動(dòng)物實(shí)驗(yàn)和初期的臨床研究表明,干細(xì)胞移植可以取代壞死心肌細(xì)胞、增加有功能的心肌細(xì)胞數(shù)量,改善心功能,從而為心肌梗死的治療開辟了一條嶄新的途徑,成為近年來各國(guó)心血管病研究者關(guān)注的焦點(diǎn)。但是干細(xì)胞移植的臨床試驗(yàn)還處于探索階段,所采用的干細(xì)胞移植技術(shù)包括:開胸直接注射、導(dǎo)管介入及經(jīng)靜脈途徑移植等方法，但還有爭(zhēng)議。韓國(guó)學(xué)者行外周血干細(xì)胞移植治療急性心肌梗死實(shí)驗(yàn)研究顯示,PCI術(shù)后行干細(xì)胞移植,支架內(nèi)再狹窄率明顯增加。干細(xì)胞移植治療的療效的評(píng)價(jià)包括回輸干細(xì)胞的存活量、干細(xì)胞增殖為正常心肌細(xì)胞的比例、新生心肌細(xì)胞能否具有正常心肌細(xì)胞的生理特性等，但臨床上合適的效果評(píng)價(jià)指標(biāo)尚缺乏權(quán)威性結(jié)論?？傊?干細(xì)胞移植是一種治療急性心肌梗死的新方法,它以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)展現(xiàn)了極大的應(yīng)用前景。相信在不久的將來,干細(xì)胞移植方法將使急性心肌梗死的治療手段發(fā)生革命性的改變。

胰腺干細(xì)胞研究進(jìn)展［7］

胰島移植是治療糖尿病的一個(gè)熱點(diǎn),但供體的缺乏和存在免疫排斥反應(yīng)限制了其應(yīng)用。胰腺干細(xì)胞能定向分化成胰島細(xì)胞,這為胰島移植提供新的材料來源。胰腺干細(xì)胞能向外分泌腺組織定向誘導(dǎo),對(duì)于急、慢性胰腺炎的發(fā)生、發(fā)展及治療的研究具有重要作用;并能修復(fù)胰腺外傷導(dǎo)致的胰腺功能不全。研究表明,胰腺干細(xì)胞對(duì)胰腺癌的發(fā)生、發(fā)展、調(diào)控和治療具有重要的研究?jī)r(jià)值。

干細(xì)胞對(duì)肝臟損傷修復(fù)作用的研究進(jìn)展［8］

近年來,有關(guān)肝臟干細(xì)胞的研究逐漸深入，越來越多的研究表明，肝臟干細(xì)胞移植具有極其誘人的臨床應(yīng)用價(jià)值。首先,體外培養(yǎng)肝臟干細(xì)胞為生物型人工肝提供一種新的細(xì)胞來源,其強(qiáng)大的增殖能力為解決用于移植肝細(xì)胞的增殖困難及供體缺乏提供了新思路;其次,肝臟干細(xì)胞移植不但可以替代壞死的組織,還可以刺激受體組織再生,以治療各種原因所致的肝臟損傷;此外,通過體外基因修飾肝臟干細(xì)胞,再移植給相應(yīng)基因缺陷的受體肝臟以分化為具有正常功能的肝細(xì)胞,作為體外基因治療用以改善肝臟代謝疾病的良好載體。盡管如此,受肝臟干細(xì)胞基礎(chǔ)研究狀況所限,肝臟干細(xì)胞移植還有許多問題需要解決。關(guān)于如何追蹤和判定肝臟干細(xì)胞移植的效果,一直是限制其應(yīng)用的一個(gè)難點(diǎn)。盡管肝臟干細(xì)胞的研究取得了很大的進(jìn)步,但尚處于初級(jí)階段,還有很多問題需要解決。如何體外獲得大量高純度的肝臟干細(xì)胞,如何建立體外穩(wěn)定的肝干細(xì)胞培養(yǎng)系統(tǒng),在肝臟干細(xì)胞修復(fù)肝臟損傷的具體機(jī)制是什么,如何將動(dòng)物肝臟干細(xì)胞移植應(yīng)用到臨床,其安全性如何等問題,有待于進(jìn)一步的研究。

干細(xì)胞移植治療動(dòng)脈閉塞獲成功［9］

李鳴、張鴻坤等采用自體干細(xì)胞移植治療下肢動(dòng)脈閉塞,手術(shù)獲得成功。肢體動(dòng)脈硬化閉塞、血栓閉塞性脈管炎等肢體缺血性疾病長(zhǎng)期療效不穩(wěn)定，病情嚴(yán)重者需要截肢治療。浙醫(yī)一院自4年前成功地將自體干細(xì)胞移植治療下肢動(dòng)脈閉塞技術(shù)應(yīng)用于臨床。自體干細(xì)胞移植后,通常2d內(nèi)可分化形成血管內(nèi)皮細(xì)胞，一個(gè)月左右可長(zhǎng)出新生的血管,并逐步建立新的動(dòng)脈系統(tǒng)和血液循環(huán),從根本上解決肢體供血問題,保全患病肢體。

自體干細(xì)胞移植治療運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元疾?。?0］

運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元疾病，是一種以四肢肌肉萎縮無力，伴有肌肉跳動(dòng)、嗆咳、吞咽困難為主要臨床表現(xiàn)的疑難病癥，國(guó)內(nèi)外尚無特效的治療辦法和藥物。陳金亮、周順林等為運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元疾病患者施行自體骨髓干細(xì)胞移植，并輔以肌萎靈注射液調(diào)治。結(jié)果，僅1周時(shí)間，患者肢體力量就開始增加，肌肉跳動(dòng)開始減少，下肢蹲起較以前有力，治療半月后，患者已能單腿跳起，且能行走三、四百米，手已能舉過肩頭。目前，患者病情日漸好轉(zhuǎn)，且未發(fā)現(xiàn)任何藥物毒副反應(yīng)。據(jù)介紹這種新療法有三大優(yōu)點(diǎn)：一是由于所移植的骨髓干細(xì)胞是從患者自身抽取的，沒有排異反應(yīng)，既容易成活，又避免了為抑制排異反應(yīng)而大量使用有關(guān)藥物所導(dǎo)致的各種毒副反應(yīng)，可大大減輕患者的痛苦和經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)；二是由于這種自體骨髓干細(xì)胞移植術(shù)只需抽取患者少量骨髓干細(xì)胞，對(duì)患者的損傷不大；三是由于移植的自體骨髓干細(xì)胞所分泌的細(xì)胞因子可對(duì)患者的神經(jīng)組織直接產(chǎn)生營(yíng)養(yǎng)支持作用，比單純用藥療效好。

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