干细胞研究现状及应用前景 - 国内文献区干细胞之家



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发表于 2009-3-3 12:25 |只看该作者 |倒序浏览 |打印

作者：白和平作者单位：050041石家庄解放军第260医院 * {& B$ G, ~' ]: H
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      【关键词】干细胞；自我更新；细胞分化
   21世纪是生命再生医学的年代,干细胞（SC）研究起到了重大的推动作用［1］。近年来细胞疗法已成为治疗多种疾病的新途径。大量的实验结果表明，骨髓干细胞存在一定的可塑性［2］,鉴于其重要的理论价值和应用前景［3］,现将有关研究进展作一综述。) k0 s; x3 b% v' M; `, Z3 T0 S
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1干细胞的特征

　　干细胞具有高度自我更新能力和多向分化的潜能。所谓自我更新是指细胞在增殖分裂为子细胞时,其子细胞的表现型与基因型与亲代细胞完全一致,因此具有极强的生命力。所谓多向分化潜能，即SC可以分化成人体内部各种各样器官和组织细胞。界定干细胞,有4条标准［4］：①干细胞可进行多次的、连续的、自我更新式的细胞分裂,这是维持群体稳定的首要条件；②起源于单一干细胞的子细胞可分化出超过1种以上的细胞类型，例如,造血干细胞可分化成所有的血细胞；有些成熟干细胞只能分化成单一的细胞类型,例如角膜干细胞；③当干细胞被移植入损伤的受者体内时,它有重建原来组织的功能,这一点已被造血干细胞证实，最近发现肝的原始细胞和神经干细胞也显示此特点；④不易确定的标准:即使无组织损伤,干细胞也能在体内分化扩增，胚胎干细胞能完全符合上述标准，能以一种不确定的未分化状态扩增，将其注入胚泡中,便能生成所有类型的细胞。6 r' X: y3 P, [( }- w4 _, j

2干细胞的分类

　　干细胞可分为两大类:胚胎干细胞（ESC）和成体干细胞（ASC)。从干细胞到成熟细胞有许多分化阶段。ESC和ASC实质上是发育的不同阶段。造血干细胞（HSC）是人们认识最深入的干细胞。HSC移植用于临床已有多年。在治疗恶性血液病、实体瘤以及遗传性免疫缺陷病方面已取得了举世公认的成就,挽救了很多病人的生命［2］。近年又扩展到治疗一些自身免疫性疾病。ASC的一个重大发现是具有“横向分化”功能,也有人称之为脱分化或重新程序化功能，即ASC不但能分化为特定的组织细胞,而且可以分化成其他类型组织或器官的各种细胞。例如HCS可向骨、软骨、神经胶质细胞、心肌、骨骼肌、肝细胞、血管内皮细胞和肺基质细胞转化。而神经干细胞也可转化成肝细胞、血细胞等。ASC的这种横向分化功能,称为可塑性。ASC的横向分化从理论上改写了“定向分化”的经典概念，有人认为这是20世纪末突破性进展之一。基于横向分化的理论,德国科学家2001年8月24日报道世界上第1例应用自体骨髓干细胞移植治疗心脏病。该例患者于2001年3月25日发生大面积心肌梗死,大约25%心肌组织坏死。医生从患者骨髓中取出干细胞,经过必要的处理后,将其注入冠状动脉中。10个星期后,患者心肌坏死面积缩小了近33%，心功能也得到了明显改善,植入的干细胞成功地再造了心肌组织。随着研究的深入,ASC的“横向分化”特点也遭到严重质疑。自2002年4月开始在《自然》与《科学》杂志上连续刊发几篇文章对ASC的“可塑性”提出了质疑。* ?7 n+ x, H8 [$ t) T) B( m

3干细胞的应用

3.1神经干细胞移植治疗中枢神经系统疾病［5］神经干细胞在神经发育及损伤的修复中发挥作用。在中枢神经系统损伤后既不能萌发新的神经元,也不能产生有功能的轴突。细胞移植是修复和替代受损神经元的有效方法,可部分重建细胞环路和功能,主要用于治疗病变较局限的神经变性病,这使得干细胞移植成为多数中枢神经系统损伤后最有前途的神经组织替代性治疗策略。组织形态学检查发现：细胞移植4周后,脊髓移植区有增生的组织填充,出现大量新生细胞,新的神经组织与脊髓断端连接,而对照组两断端间呈空腔状,脊髓残端变性坏死明显。神经干细胞在脑内受微环境的诱导而分化成相应的细胞类型,能部分补偿死亡的神经元的功能。研究表明，神经干细胞移植到不同脑区后,其分化方向与所在脑区的细胞相似,且同一来源的神经干细胞移植后其结果也各不相同。有学者将取自小脑的神经干细胞移植于新生鼠的海马及小脑,发现这些移植细胞不仅能存活还能分化为与移植部位相对应的细胞。然而,对神经干细胞的研究仍有许多方面尚未解决,如干细胞的来源、营养因子、操纵神经干细胞分化方向等。随着对神经干细胞特性、分化、移植等方面研究的日益深入,神经干细胞在神经疾病治疗方面具有广阔的前景。

3.2 干细胞移植治疗心肌梗死［6］# b  I5 ~7 m& z# Y, W" m( f

目前认为,心肌细胞缺乏增殖分化能力,心肌梗死后心肌细胞不能再生,最终为瘢痕组织替代,正是造成心肌梗死患者顽固性心力衰竭和死亡的主要原因。目前治疗手段很难从根本上恢复心肌细胞数量,改善心脏舒缩功能。最近动物实验和初期的临床研究表明,干细胞移植可以取代坏死心肌细胞、增加有功能的心肌细胞数量,改善心功能,从而为心肌梗死的治疗开辟了一条崭新的途径,成为近年来各国心血管病研究者关注的焦点。但是干细胞移植的临床试验还处于探索阶段,所采用的干细胞移植技术包括:开胸直接注射、导管介入及经静脉途径移植等方法，但还有争议。韩国学者行外周血干细胞移植治疗急性心肌梗死实验研究显示,PCI术后行干细胞移植,支架内再狭窄率明显增加。干细胞移植治疗的疗效的评价包括回输干细胞的存活量、干细胞增殖为正常心肌细胞的比例、新生心肌细胞能否具有正常心肌细胞的生理特性等，但临床上合适的效果评价指标尚缺乏权威性结论。总之,干细胞移植是一种治疗急性心肌梗死的新方法,它以其独特的优势展现了极大的应用前景。相信在不久的将来,干细胞移植方法将使急性心肌梗死的治疗手段发生革命性的改变。
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3.3胰腺干细胞研究进展［7］5 c# n9 [, [+ |! R) h5 m  i% q

胰岛移植是治疗糖尿病的一个热点,但供体的缺乏和存在免疫排斥反应限制了其应用。胰腺干细胞能定向分化成胰岛细胞,这为胰岛移植提供新的材料来源。胰腺干细胞能向外分泌腺组织定向诱导,对于急、慢性胰腺炎的发生、发展及治疗的研究具有重要作用;并能修复胰腺外伤导致的胰腺功能不全。研究表明,胰腺干细胞对胰腺癌的发生、发展、调控和治疗具有重要的研究价值。
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3.4干细胞对肝脏损伤修复作用的研究进展［8］

近年来,有关肝脏干细胞的研究逐渐深入，越来越多的研究表明，肝脏干细胞移植具有极其诱人的临床应用价值。首先,体外培养肝脏干细胞为生物型人工肝提供一种新的细胞来源,其强大的增殖能力为解决用于移植肝细胞的增殖困难及供体缺乏提供了新思路;其次,肝脏干细胞移植不但可以替代坏死的组织,还可以刺激受体组织再生,以治疗各种原因所致的肝脏损伤;此外,通过体外基因修饰肝脏干细胞,再移植给相应基因缺陷的受体肝脏以分化为具有正常功能的肝细胞,作为体外基因治疗用以改善肝脏代谢疾病的良好载体。尽管如此,受肝脏干细胞基础研究状况所限,肝脏干细胞移植还有许多问题需要解决。关于如何追踪和判定肝脏干细胞移植的效果,一直是限制其应用的一个难点。尽管肝脏干细胞的研究取得了很大的进步,但尚处于初级阶段,还有很多问题需要解决。如何体外获得大量高纯度的肝脏干细胞,如何建立体外稳定的肝干细胞培养系统,在肝脏干细胞修复肝脏损伤的具体机制是什么,如何将动物肝脏干细胞移植应用到临床,其安全性如何等问题,有待于进一步的研究。5 H; Q' f! z0 Y$ T

3.5干细胞移植治疗动脉闭塞获成功［9］! i# w; j# H* e

李鸣、张鸿坤等采用自体干细胞移植治疗下肢动脉闭塞,手术获得成功。肢体动脉硬化闭塞、血栓闭塞性脉管炎等肢体缺血性疾病长期疗效不稳定，病情严重者需要截肢治疗。浙医一院自4年前成功地将自体干细胞移植治疗下肢动脉闭塞技术应用于临床。自体干细胞移植后,通常2 d内可分化形成血管内皮细胞，一个月左右可长出新生的血管,并逐步建立新的动脉系统和血液循环,从根本上解决肢体供血问题,保全患病肢体。
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3.6自体干细胞移植治疗运动神经元疾病［10］; E: M0 H! S& w1 i' D: N

运动神经元疾病，是一种以四肢肌肉萎缩无力，伴有肌肉跳动、呛咳、吞咽困难为主要临床表现的疑难病症，国内外尚无特效的治疗办法和药物。陈金亮、周顺林等为运动神经元疾病患者施行自体骨髓干细胞移植，并辅以肌萎灵注射液调治。结果，仅1周时间，患者肢体力量就开始增加，肌肉跳动开始减少，下肢蹲起较以前有力，治疗半月后，患者已能单腿跳起，且能行走三、四百米，手已能举过肩头。目前，患者病情日渐好转，且未发现任何药物毒副反应。据介绍这种新疗法有三大优点：一是由于所移植的骨髓干细胞是从患者自身抽取的，没有排异反应，既容易成活，又避免了为抑制排异反应而大量使用有关药物所导致的各种毒副反应，可大大减轻患者的痛苦和经济负担；二是由于这种自体骨髓干细胞移植术只需抽取患者少量骨髓干细胞，对患者的损伤不大；三是由于移植的自体骨髓干细胞所分泌的细胞因子可对患者的神经组织直接产生营养支持作用，比单纯用药疗效好。
      【参考文献】
1 梁晋全.干细胞研究现状及“核移植”的论战.河北医药,2004,26(3):209210.6 f* W" l, x" w; x) ?9 o* S; G
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2Jiang Y,Jahagirdr BN,Reinhardt RL,et al. Pluripotency of mesenchymal stem cells derived from adult marrow.Nature,2002,418(6893):4149.5 A6 r. U9 w4 Y' |* U' \
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3Blau HM,Brazelton TR,Weimann JM.The evolving concept of a stem cell:entity or function?Cell,2001,105(7):829841.1 e  R- V! X3 x+ J. i* T& |
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4Anderson DJ,Gage FH,Weissman IL.Can stem cells cross lineage boundaries?Nat Med,2001,7(4):393395. 3 X; u& `! x: o' k5 L
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5赵宇辉.脑损伤的修复与神经干细胞移植的研究进展.陕西医学杂志,2005, 34(1):8688.$ W6 k2 B: T/ b9 z  i  n, z

6金元哲.干细胞移植治疗心肌梗死的研究进展.中国实用内科杂志,2005,25(1):9799.* S  }0 F/ e- T" Z9 O! F" d

7蒋业贵，李兆申.胰腺干细胞的研究进展.中华内科杂志,2003,42(9):665567.

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8马俊勋.肝脏干细胞及其在肝脏损伤修复作用的研究进展.中国急救医学,2005,25(1):5759.2 y( d! N$ y3 A" z

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9王其玲.干细胞移植治疗动脉闭塞获成功.心脑血管病的预防和治疗,2004,14(2):6.

10何萍.自体干细胞移植治疗运动神经元疾病.求医问药,2005(1):53.

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