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干细胞的秘密

 刘俊波 2018-08-12
细胞工匠
细胞科普平台


近年来,关于干细胞的热点新闻不断。但这些都是打着“干细胞”旗号进行的“伪科学”操作。今天这节“公开课”就带领大家走进中科院广州生物院,请潘副院长为大家普及一下干细胞的基本知识。


将尿液中的体细胞转化成为干细胞,是中国科学院广州生物医药与健康研究院正在进行的研究项目,它将告诉你:长生不老不是梦。我们正在走向长生的路上。


再生医学 与长生不老


干细胞本事大,所以就非常有用,可以用于医学和基础研究的各个领域。不过离现实最近的,还是再生医学。


造血干细胞是目前为止研究得最清楚、应用最成熟的成体干细胞,应用造血干细胞移植可以治疗多种血液系统恶性肿瘤、某些实体瘤、某些自身免疫性疾病和某些遗传病。


目前,科学家们正在研究干细胞在神经系统、心脏、肌肉、肝脏、胰脏等器官组织的治疗。未来,神经干细胞、间充质干细胞、肌肉干细胞、肝脏干细胞、胰脏干细胞等一系列干细胞将作为“种子”,培育出器官组织,来替换那些被损伤的、自身病变或衰老的器官组织。


将尿液中的体细胞转化成为多能干细胞,并成功运用于人体组织修复和器官再造,是中国科学院广州生物医药与健康研究院正在进行的研究项目。


什么是干细胞?


我们每个人,都是从细胞发育来的。在发育过程中,有一类细胞处于较原始阶段,尚未充分分化,在不同的培养条件下,它可以变成不同种类、具有不同功能的细胞。这类细胞被称为“干细胞”。


干细胞是一个庞大的家族,根据发育等级和分化能力,可以分为全能干细胞、多能干细胞和单能干细胞。其中的“全能干细胞”,就是受精卵,可以发育成一个新的生命个体。而“多能干细胞”,没有办法形成完成生物个体,但可以分化出不同的细胞、组织、器官等等,也是科学家们目前主要研究的对象。


为什么要获得干细胞?


这是目前科学研究的重点


正因为具备分化成不同组织、器官的功能,干细胞可以用在医学和基础研究的很多领域。其中,距离“现实”最近的是再生医学领域。以干细胞为“种子”,通过特定的培养方式,培育出器官组织等来替换被损伤的、自身病变或衰老的器官组织。由于前面说过的原因,目前科学家主要将精力放在多能干细胞的获得上。


如何获得多能干细胞?


天然的多能干细胞需从胚胎中提取,这样会破坏到胚胎本身,且存在伦理问题,现在,人们通过体外人工诱导的方式获取多能干细胞。这种方式被称为“诱导多能干细胞”。具体来说,是在人的身上提取成体细胞,比如尿液细胞、皮肤上皮细胞等,通过转基因等方法,令其“还原”,从而获得具有分化能力的干细胞。


诱导多能干细胞的方法有很多种,这个过程称为“重编程”。重编程就是通过改变细胞的DNA、染色体、核蛋白的模式、结构和修饰等,将细胞变回到具有分化功能的状态。


造血干细胞


最早的干细胞治疗开始于骨髓移植。早在20世纪60年代,就已经开始了实验性治疗,到80年代,开始出现自体造血干细胞移植的研究,在病人自己的骨髓细胞分选出“好”的细胞,采用特殊的培养体系,让正常的造血细胞生长,重新移植回病人的体内。


造血干细胞是目前为止临床应用最成熟的成体干细胞。顾名思义,它是所有血液细胞的祖宗。其实它也是各种免疫细胞的祖宗,可以发育成各种髓细胞和淋巴细胞,同时还具有很强的自我更新能力。


神经干细胞


神经干细胞指的是存在于胚胎及成人中枢神经系统的干细胞。


一直以来,人们都希望通过移植神经干细胞来替代病人本身已经损伤丧失的细胞。但来自异体的神经干细胞往往会被病人的免疫系统排斥,最佳解决方案是来源自身的神经干细胞。


人们已经可以通过成体细胞(比如尿液细胞)获得神经干细胞。但由于科学家对体内神经干细胞的分化机制还了解得很少,目前神经干细胞的临床应用还处于初步研究阶段。


视网膜干细胞


视网膜干细胞可以用于治疗一些眼底疾病。但目前技术仍未成熟,有些技术在临床上只有过数量有限的案例,另一些则还停留在动物实验阶段。


间充质干细胞


间充质干细胞是一“类”特殊的成体干细胞,它们都来源于同一个地方——间充质。间充质是指动物胚胎中一种尚未特化(由一般到特殊的生物进化方式)的结缔组织,多数是由薄薄一层细胞外基质和其中埋藏的细胞组成,在这些细胞中就包括有间充质干细胞,它们的特点就是可以分化成骨、软骨和脂肪。


间充质干细胞的应用研究最早是用于骨和软骨的修复。目前,这种治疗在骨和肌腱的修复中已经取得不错的进展,但还没有办法造出完美的软骨。


间充质干细胞还可以分化成其他一些细胞,比如心肌细胞。


目前,科学家也正在探讨间充质干细胞在其他一些疾病治疗中的作用,比如自身免疫性疾病等,有望在将来发挥更为重要的作用。


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