干细胞家族有哪些?全面了解下吧

2021-03-25 23:55:08 243

大家好,干细胞来了。干细胞(stem cell)的“干” 字来自英文“stem”,意为“树”、“干”和“起源”。换一种说 法,干细胞就像树的树干,有了它就可以长出树杈、树叶,并开 花、结果。医学上大家喜欢叫它“万用细胞”。干细胞是一个庞 大的家族,的特点大概就是长生不老了。还有大家要记住它 的两个重要特征:一是有高度的自我更新或自我复制能力(它可 以由一个干细胞分裂为两个细胞,其中一个细胞仍然保持干细胞 的一切生物特性,也就是说和自己一模一样,从而保持身体内干 细胞数量相对稳定;而另一个细胞则进一步增殖分化为前体细胞 和成熟细胞,这又称为自稳定性(self-maintenance );二是能够分 化成多种类型的成熟细胞。我们可以通过下表来看看干细胞的基 本分类和特点。

干细胞的家族真的非常大,很多人都不知道该如何记住它的 兄弟姐妹们。不要说大家不清楚,干细胞自己有时候也搞不清。 为了方便,告诉大家几个小秘密吧。

根据发育的潜能,干细胞可以分为全能性干细胞、多能性干 细胞、单能性干细胞。

全能干细胞(Totipotent Stem Cells )

全能干细胞是老大。为啥要叫全能干细胞呢?因为它具有形成完整个体的分化潜能,也就是说有了它,就可能发育出一个完 整的生物或者人。当然出名的全能干细胞就是受精卵啦。实际 上从受精卵到囊胚期,全能干细胞都有这个能力的。

多能干细胞(Pluripotent Stem Cells)

可不要瞧不起多能干细胞,虽然它不能发育成一个完整的个 体,但是它可以变成很多细胞的,比如多能干细胞的小弟——造 血干细胞就是典型的例子,它可分化岀至少多种血细胞,但不能 分化出造血系统以外的其他细胞。

胚胎干细胞是早期胚胎(原肠胚期之前)或原始性腺中分离 出来的一类细胞,它具有体外培养、无限增殖、自我更新和多向 分化的特性。胚胎干细胞能被诱导分化成三胚层的任意细胞,但 不具有形成胚外组织(如胎盘)的能力。它的本领比孙悟空的 七十二变还厉害,几乎能分化成所有的细胞类型,也是真正意义 上的“细胞”。

美国科学家马里奥・卡佩奇和奥利弗-史密西斯及英国科学 家马丁 •埃文斯。因为“在涉及胚胎干细胞和哺乳动物DNA重 组方面的一系列突破性发现”而获得2007年度诺贝尔生理学或 医学奖

由孑三位2007年诺贝糸生理聲或供輝奖得主的该规,产生 了一种名为 “小鼠中的基因打鞄”的技术。这项技术极为南用, 目前已経钺广泛应用到几導所兩里物慣導领域——从基础徊究到 新疗该的开波。

成体干细胞(Adult Stem Cell)

为何叫成体干细胞呢?因为它是存在于一种已经分化组织中 的未分化细胞,它能在特定条件下会形成新的功能细胞,从而使 组织和器官保持生长与衰退的动态平衡。单成体干细胞家族就有 数不清的成员,目前已知的就有造血干细胞、间充质干细胞、神 经干细胞、表皮干细胞、骨骼肌干细胞、脂肪干细胞、胰干细 胞、眼角膜干细胞、肝脏干细胞以及肠上皮干细胞,等等。它们 具有有限的自我更新和分化潜力。

下面一定得介绍一下间充质干细胞(Mesenchymal Stem/Stem Cell, MSC )o间充质干细胞是对中胚层来源的、具有多方向分化。

潜能的一类多能型干细胞的统称。 们存在于多种组织(如骨髓、脐带 血和脐带组织、胎盘组织、脂肪 组织等)。不过,间充质干细胞 初在骨髓中被发现,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。因其具有多向分化潜能、造 支持和促进干细胞植入、免疫调控和 自我复制等特点而日益受到研究者的 关注。它能在体内或体外特定的诱导条件下,分化为脂肪、骨、 软骨、肌肉、肌腱、韧带、神经、肝、心肌、内皮等多种组织 细胞。

它拥有其他干细胞所没有的优点: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排斥反应。由于间 充质干细胞具备的这种免疫学特性,使其在自身免疫性疾病。

各种替代等方面具有广阔的临床应用前景。通过自体移植可 以重建组织器官的结构和功能,并且可避免免疫排斥反应。除了 低免疫源性和低致瘤性,MSC独有向损伤组织定向迁移并根据具 体环境来调节免疫反应的能力,令它成为干细胞家族中的“明星 细胞”。这也是间充质干细胞移植逐渐成为干细胞临床 应用研究主要方向的重要原因。

多年前科学家就可以用胚胎干细胞分化出了有着明显的自 发性活动特性的其他各类细胞,包括表皮细胞、肌肉细胞、血 液细胞、新细胞、干细胞、神经元细胞等。现在,无需人体胚 胎,只需一个简单的手术取得人体皮肤,培养皮肤细胞筛选出 其中的成纤维细胞,再通过诱导和重编程就能得到多功能干细 胞。此类诱导性多能干细胞,同样能分化成心肌细胞,以及中 胚层、内胚层、外胚层,所有其他各类细胞,用于基础和应用 研究。相对于以往,现在操作流程不断优化、不断进步,效率也越来越高。

iPS细胞是由一些多能遗传基因导入皮肤等细胞中制造而成。 初是日本科学家山中伸弥(Shinya Yamanaka )于2006年利用 病毒载体将四个转录因子(Oct4, Sox2, Klf4和c-Myc )的组合 转入分化的体细胞中,使其重编程而得到的类似胚胎干细胞的一 种细胞类型,它具有“性”,和胚胎干细胞一样,几乎能分 化成所有的细胞类型。随后世界各地科学家陆续发现采。

法同样也可以制造这种细胞。2012年10 月,英国和日本两位科学家因“发现成 熟细胞可以被重新编程为多功能的干 I细胞(即诱导多能干细胞)”而摘取 2012年度诺贝尔生理学或医学奖,从 而让“大表哥” iPS家喻户晓。中国科 学家用iPS细胞克隆出完整的活体。

实验鼠——“小小”,让iPS大表哥更 是次证明了 iPS细胞与胚胎干细胞 一样具有全能性。

如果自己来尝试一下会如何呢?让我们大胆地来尝试一下,用自己的皮肤来诱导iPS并形成心肌细胞。取一些自己的“皮 毛”,使用体细胞重编技术以及定向分化技术,得到与自己跳动 心脏中心肌细胞一样的细胞。这是一个很神奇和美妙的过程。