人体是由多种不同的细胞组成的。如果我们的身体是一个“社会”,我们的每一个体细胞就是被训练得高度“专业”的社会精英,各司其职。人一生的整个生命活动中,机体细胞时刻处于新生细胞替代衰老退化细胞的过程中,当细胞更新速度小于细胞衰老速度时,产生更新不足,机体就会出现衰老,表现为全身各系统功能下降、代谢缓慢、外观衰老状态的出现。人从生到死的过程就是细胞衰亡的过程。
而干细胞像一个从未接受过任何专业训练的小学生,经过一定的学习(分化),干细胞具有从事各种职业的潜能(多向分化),比如组织再生(tissueregeneration)、器官修复(organrepair)等,从而达到延缓衰老、治疗疾病的目的。
间充质干细胞(MSC)来源方便,易于分离、体外培养、扩增和纯化,多次传代扩增后仍然具有干细胞特性,且间充质干细胞具有较低的免疫原性,能够减少移植排斥,因此在医学界被称为“万用细胞”。凭借其强大的自我复制和多向分化能力,间充质干细胞(MSC)在适宜的体内或体外环境下可以分化为神经细胞、肝细胞、心肌细胞、血管内皮细胞、软骨细胞和造血细胞等,并结合相应的分泌因子修复大脑、肝脏、心脏等。
随着再生医学技术的发展,干细胞在许多领域的应用取得了突破性的进展,为目前尚无有效治疗手段的器官损伤提供可能的治疗方法,造福患者。
1、干细胞修复胰岛损伤
糖尿病是一种慢性、全身性代谢疾病,胰岛β细胞功能异常导致的胰岛素分泌不足是I型和II型糖尿病的共同特征之一,许多患者需要终生使用胰岛素进行治疗。传统的治疗方法的作用是控制血糖、预防或者延缓糖尿病并发症的发生。
年3月19日,由中国科学院发表在《Cell》杂志上的一篇文章中,首次坚定了小鼠胰岛中成体干细胞的“身份”,回答了长期以来胰岛中是否存在干细胞的争议。通过这类Procr+胰岛β干细胞和血管内皮细胞共同培养,可以再生出具有功能的胰岛类器官,为治愈糖尿病提供了一种可能。这种在体外重构的胰岛,包含了胰岛的所有细胞类型,在功能、形态、超微结构以及转录组方面,都与真正的小鼠胰岛非常相似,能够迅速地响应糖刺激、分泌胰岛素。
2、干细胞修复骨关节软骨损伤
骨关节炎是目前骨科领域患病率最高、患者人群最广的一种慢性疾病。目前治疗骨关节炎的关键是防止软骨进一步磨损。由于软骨的再生能力极差,临床上一直没有较好的方法进行恢复性治疗。而关节腔内注射间充质干细胞,可以局部再生半月板、软骨内的软骨细胞,促进软骨再生,从而治疗骨关节炎,或者静脉输注间充质干细胞,刺激患者自身软骨细胞的再生,缓解骨关节炎,恢复骨关节功能,提高生活质量。
3、干细胞修复肝脏损伤
在人体所有器官中,肝脏的再生修复能力最强大。一项新的研究揭示了干细胞对于肝脏再生修复的重要意义。加州大学圣迭戈分校医学院的研究人员发现,“混合肝细胞”是肝脏具有强大再生修复功能的根本原因。而利用干细胞移植治疗肝脏损伤,是避免肝衰竭最安全的方式。体内静脉输注一定量的干细胞,在体内经诱导分化可以产生新的肝细胞,代替已经病变、坏死的肝细胞,改善肝脏功能,对脂肪肝、肝硬化,甚至肝癌等也有明显的预防功能。
4、干细胞修复肺部损伤
此次武汉新冠肺炎,部分重症患者在肺炎康复后,会患上肺纤维化的后遗症,让患者在未来的日子里痛苦不已。肺纤维化就是正常的肺泡被异常“疤痕”代替了,成了纤维样状,弹性下降,气体交换受阻。这种情况是不可逆的,“疤痕”只要存在,它就一直存在,不能消失,有活力的肺泡越来越少,除非有新肺泡细胞长出来。而体外回输的间充质干细胞,就可以通过其多向分化的机制,再生出新的肺泡,修复受损的肺组织,平衡肺部微环境,实现治愈肺纤维化的目标。
5、干细胞修复心脏损伤
心脏疾病之所以非常可怕,是因为当心脏出现问题时,大量心肌细胞会死亡,但又没有办法及时补充,于是便在心脏上留下疤痕,使得后期心脏功能受损,无法正常收缩,造成患者发病乃至死亡。
干细胞在治疗心脏疾病方面突破不断,继以色列科学家利用3D打印技术“制造”出了一颗可以跳动的心脏后,美国科学家在PNAS发表了最新的研究结果:心脏病发作之后,体内或者体外输入的干细胞可以再生出健康的心肌细胞,从而修复心脏,让心脏重新充满活力。
6、干细胞修复卵巢损伤
卵巢早衰(POF)是女性40岁前的持续性闭经或性器官萎缩等症状,发病机制十分复杂,尚未彻底清晰,目前临床上使用激素代替疗法为主,治疗效果具有一定的局限性,并且过量激素容易诱发癌症。
现在普遍接受,POF不是一个不可逆的过程,体外局部注射或者静脉输注的干细胞可以通过归巢迁移至患者卵巢,在早衰的卵巢内定向分化为卵细胞,并发挥功能,分泌雌激素,推迟女性更年期,延后绝经期,重新焕发青春风采。
7、干细胞修复前列腺损伤
前列腺炎是多种复杂原因引起的与炎症、免疫及神经内分泌相关的病理变化。临床表现上可以是尿道刺激症状和慢性盆腔疼痛,如排尿时有烧灼感、排尿疼痛和腹股沟不适等。
以前多采用常规药物暂缓病情,但不能治本,且这些药物的副作用极大。干细胞移植进入男性体内,可以直接作用于前列腺,激活前列腺细胞,在调节炎症的基础上,再生出新的前列腺细胞,代替凋亡的细胞,实现恢复男性健康的目的。
8、干细胞修复大脑损伤
科学家曾经认为哺乳动物在进入成年期后,大脑内所有神经元都已经形成,不会新增,直到上世纪60年代才发现,成年人的大脑的某些部位,依然会可能产生新的神经元。上世纪90年代才证实,这些神经元的来源和功能。
局部注射一定量的干细胞,可以在体内补充带有干细胞标记的神经祖细胞,并经诱导分化为神经元,取代大脑中凋亡、衰老的神经元,改善记忆力,提高思维活力,预防神经退行性疾病的发生。
间充质干细胞在适宜的条件下可以分化为各种类型的细胞,并结合一定的分泌因子,修复大脑、肝脏、心脏等器官,成为干细胞中研究最为广泛,应用最为深远的“万用细胞”,实现人体内“超级细胞工厂”的职责。随着干细胞技术研究的不断深入,干细胞再生医学将越来越成熟,干细胞治疗疾病将越来越广泛,不仅仅作为工具和模型,更是作为“活”的药物,延长人类的寿命。一旦干细胞可以自如修复器官,我们的生活将大有不同。
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