干细胞的临床应用的必要性

2021-04-14 21:20:21 255

干细胞的临床应用

随着人胚胎干细胞的建立和诱导多能干细胞的出现工,人们对于再生医学的期待又有所提高。为了实现多能干细胞在临床上的应用,许多研究者正进行各种各样的努力,以解决胚胎干细胞移植的免疫学、伦理学问题,以及诱导多能性干细胞的可行性问题。在这里,就干细胞的临床应用,举例加以说明。

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再生医学的必要性

再生医学的必要性在于,存在现今医疗条件下无法根治的疾病以及无法逆转的疾病状态,或者即使是现今可以根治的疾病,也存在着由于社会性原因而无法进行的情况(脏器移植的供体不足等)。在这些背景下,多能干细胞作为有力的细胞源而倍受期待,由于外伤、感染、药物作用、先天性因素等原因而造成重度损伤的脏器,在目前的医疗条件下许多是不可逆转的。例如:

糖尿病肾病发展为肾功能不全;

②病毒性肝炎引发肝硬化;

③间质性肺炎发展为呼吸衰竭;

④先天性包囊肾引发肾功能低下;

⑤交通事故导致脊髓损伤,下半身麻痹。

现阶段还不存在可以持续一生并完全代替脏器功能的人工器官。尽管肾脏可以通过透析来替代部分功能,但长期进行会出现动脉硬化等并发症。人造辅助心脏、人造肺脏虽存在但却无法长期维持,肝脏、胰脏还没有有效的功能替代方法。

现阶段脏器衰竭疾病的根治方法只有器官移植一种•但是,靠脑死亡患者提供脏器存在供体不足的问题,而活体脏器移植存在着加重健康供体身体负担这一社会和伦理问题。异体移植因为需要进行免疫抑制,常引起药物的并发症和感染同时,像脊髓损伤、帕金森病这种神经系统疾病不能进行脏器移植,尽管尝试了各种各样的方法,还是无法对已经失活的细胞进行,就以上几点,作为脏器衰竭的根法,再生医学是必要的。

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期待投入临床应用的干细胞

干细胞是再生医学的根本。干细胞定义为“拥有自我更新能力和多向分化能力的细胞”,可分为“成体干细胞”和“多能性干细胞”。成体干细胞成体干细胞是存在于活体内的干细胞,有自我更新能力,只能分化为特定细胞系(血细胞系、神经细胞系、肝脏胆管系等)的细胞.下面以临床应用的造血干细胞来举例说明造血干细胞能通过自我更新来不断生成新的细胞,拥有分化成所有血细胞(淋巳细胞、骨髓细胞、红细胞、血小板)的能力,存在于骨髓、脐带血和药物诱导后的末梢血中。

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造血干细胞移植有较长的历史,是成功的干细胞方法,它的对象是以造血功能不全、白血病等血液癌性疾病:通过前期的全身放疗和化疗将体内血细胞(癌症时就是白血病细胞)全部消灭,再将异体或者来自自身的干细胞通过静脉注射到体内来替换血细胞。移植后有恢复造血功能的效果以及利用免疫学的不同将残存的癌细胞彻底消灭的效果(移植物效果,graft versus leukemia effect,GVL效果):利用以上机制可以达到根治疾病的目的:在某些情况下,也可以作为初期的一个选择。

作为造血干细胞的来源,移植他人的骨髓液进行同种骨髓移植得到越来越广泛的应用。近年来利用药物动员末梢血中的造血十细胞,冋收后进行末梢血干细胞移植以及脐带血移植也在临床中得以应用。

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此方法具有优点的同时,也有明显的不足:首先,移植细胞(供体来源细胞)与受体(患者)之间,人白细胞抗原(human leukocyte antigen.HLA)必须在一定程度上取得一致,由此限制了供体的选择因此,对于患者来说,如果找不到适合的供体就不得不放弃同时,还有移植物抗宿主病(graft versus host disease,GVHD)的存在因移植后的血细胞识别免疫学上与之不同的受体脏器,从而产生攻击行为,由此引发的并发症严重地影响患者的日常生活,甚至会引起死亡:为了控制GVHD而使用免疫抑制剂,但却使患者处于易被病原微生物感染的状态,因感染而死亡的患者也并不少见。

多能性干细胞

多能性干细胞定义为有自我更新能力和具有分化成二胚层所有细胞能力的细胞它可以分为来源于受精卵的胚胎干细胞和通过人为改变体细胞而得到的诱导多能性干细胞:与成体干细胞不同,属于培养细胞。

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胚胎干细胞(ES细胞)

胚胎干细胞(embryonic stem cell.ES细胞)是从某一阶段的受精卵的一部分(内部细胞团)得到的多能性干细胞。在培养皿的特定条件下,可以半地使其得到维持和增殖在已建立的细胞类型中,小鼠和人的ES细胞得到了详细的研究,小鼠ES细胞通过注入胚盘,可形成成体小鼠的所有细胞,从可形成生殖细胞系这一点来看,是与内部细胞团等价的多能干细胞但是,因为无法对人ES细胞进行同样的实验,对于其是否等同于正常发育的细胞这一点无法得出结论:但是可以证明,它可以分化为构成成体的各种各样的细胞,拥有分化成三胚层所有细胞的能力小鼠与人的ES细胞性质不同.此不同是否是分化能力的不同目前尚不清楚。

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因为生成ES细胞需要用到受精卵,存在伦理方面的障碍同时ES细胞在再生医学方面的应用,属于异体移植的范畴:移植受到排斥的可能性较大,至少必须使用免疫学相对接近的细胞,同时免疫抑制剂也是必要的。

诱导多能性干细胞(iPS细胞)

诱导多能性干细胞(iiuluced pluripotent stem cell,iPS细胞)是通过将体细胞进行外来性基因表达而使其初始化,进而得到的多能干细胞。初是建立皮肤纤维母细胞,在之后的研究中从各种各样的细胞系中均可以得到。在小鼠、小白鼠和人均可以生成iPS细胞,小鼠与小白鼠可以与ES细胞一样生成嵌合体个体。人iPS细胞的外观、基因表达模式与ES细胞基本一致,可以在培养皿水平上使其得到维持和增殖,其条件也与ES细胞相同。

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诱导多能性干细胞若可以临床应用,作为再生医学对象的患者可以对自身细胞进行处理,之后可以实现自身移植:因为在免疫学水平为同一个体,没有排斥反应的风险。而且不需要破坏胚胎,不会产生伦理上的问题。