干细胞专栏

干细胞分哪些种类?其应用有何差别?


  随着干细胞科技的发展,干细胞为人类抗衰老和许多难治性疾病的治疗带来了希望。美国总统奥巴马甚至预言,干细胞将使人类绝症不复存在。

  既然干细胞如此重要,我们就有必要对干细胞进行系统的学习和了解。

  事实上,干细胞分为很多种类,不同类型干细胞对人类健康的价值是不尽相同的。理解干细胞的分类,可以帮助我们了解哪些干细胞距离临床应用最近、哪些还在实验室阶段、哪些临床应用的可能性较小。

  首先看一下以不同方式划分的干细胞类别:

  【按发育阶段划分】

  1.胚胎干细胞

  2.围产期干细胞

  3.成体干细胞

  【按分化潜能划分】

  1.全能干细胞

  2.多能干细胞

  3.单能干细胞

  需要注意以上两个划分系统有重叠的部分,下面就来给大家详细解释——

  【 一、按发育阶段划分 】

  1、胚胎干细胞

  胚胎干细胞最早是从小鼠胚胎中分离,后来在人类胚胎中也成功分离出来。胚胎干细胞具备最大的分化潜能,能分化为完整的人体。

  胚胎干细胞具备最大的分化潜能

  然而,胚胎干细胞直接用于人体,有形成畸胎瘤的风险。在临床应用方面,需要先将其诱导分化为所需要的功能细胞,然后移植入人体,替换受损伤的人体细胞。

  目前,胚胎干细胞的应用存在的局限性是:

  将胚胎干细胞分化为功能细胞操作流程复杂,成本高,诱导分化的细胞有发生免疫排斥的风险。目前,胚胎干细胞的临床应用主要有眼睛黄斑变性和神经系统疾病。胚胎干细胞的价值主要在基础科研方面,尤其在发育领域表现突出。

  2、围产期干细胞

  围产期干细胞是从胎儿出生时附属的脐带血、脐带、胎盘等组织中提取的干细胞,主要包括:造血干细胞、间充质干细胞、亚全能干细胞等。

  造血干细胞属于单能干细胞,只可分化为血液细胞,如红细胞、白细胞等。因此,造血干细胞移植被用于治疗白血病或免疫缺陷疾病。

  间充质干细胞和亚全能干细胞属于多能干细胞,能够分化为多个系统的组织细胞,如心肌细胞、血管内皮细胞、软骨细胞、成骨细胞、脂肪细胞、神经细胞等。因此在多个系统损伤的疾病治疗中具有应用潜力。

  3、成体干细胞

  成体干细胞是指从成人身体组织中提取的干细胞,例如骨髓、脂肪、神经、皮肤等等。

  成体干细胞的来源

  成体干细胞是最早被用于疾病治疗的干细胞,同时也是目前应用最广泛的干细胞。其中最早用于临床的成体干细胞是大家都熟知的骨髓造血干细胞。早在1954年,骨髓造血干细胞就被用来治疗白血病,也就是骨髓造血干细胞移植,这一治疗方法为人类带来了彻底治愈白血病的希望,因此获得诺贝尔生理医学奖。

  然而,如前文所述,造血干细胞是单能干细胞,只能分化为血液细胞,用于治疗恶性血液系统疾病。此类疾病的发病率不高,在万分之五左右,而造血干细胞移植风险很大且价格昂贵,所以大部分患者会先尝试化疗,效果不好再考虑干细胞移植。

  后来,科学家发现骨髓中不仅存在造血干细胞,还存在一种叫间充质干细胞的多能干细胞。与造血干细胞不同,间充质干细胞的应用范围要广很多,能用于心血管系统、神经系统、免疫系统等多种系统疾病的治疗。另外,单用造血干细胞移植治疗白血病通常只有50%成功率,且常伴随移植物抗宿主病。为此,美国Orisis公司开发了一款骨髓间充质干细胞药物,名叫Prochymal,可以大大缓解抗宿主病的严重程度,提高患者的生存率。

  需要特别注意,我国科学家韩忠朝院士团队开发的来自脐带的间充质干细胞产品,能将骨髓放射损伤患者单纯造血干细胞移植的成功率从50%提升到89%,因此获得国家科技进步一等奖。在这个领域,我国的研究水平并不落后于世界发达水平。

  韩忠朝教授团队获得国家科技进步一等奖

  此外,近些年成人脂肪组织中提取的干细胞也成为临床应用的热点。此类干细胞的类型为间充质干细胞,对组织损伤具有修复作用。2018年5月,欧盟批准比利时公司的脂肪干细胞作为治疗肠道克罗恩病合并瘘管的1类新药。

  其他成体干细胞如神经干细胞、心脏干细胞、皮肤干细胞大多还处在实验室研究阶段,很少有临床应用的报道。

  【 二、 按分化潜能划分 】

  1、全能干细胞

  全能干细胞,即胚胎干细胞,在子宫中能发育为完整的个体。正如前文所述,胚胎干细胞的应用仍存在伦理争议,其诱导分化的程序复杂,成本高,很难广泛用于临床治疗。

  2、多能干细胞

  多能干细胞,即间充质干细胞,来源广泛,可分化为多个系统的功能细胞,如心肌细胞、血管细胞、神经细胞、软骨细胞等,对糖尿病、神经损伤、骨关节炎、自身免疫性疾病等都有治疗作用。

  目前欧美日韩等国已批准数十款间充质干细胞产品用于临床治疗。间充质干细胞可以直接用于人体,没有排异反应,也无形成畸胎瘤的风险。所以,间充质干细胞是应用前景最广泛的干细胞类型。

  3、单能干细胞

  单能干细胞也称专能、偏能干细胞,此类干细胞只能向一种类型或密切相关的两种类型的细胞分化,如上皮组织基底层的干细胞、肌肉中的成肌细胞。单能干细胞是发育等级最低的干细胞。

  【 三、 人工制备的干细胞 】

  上文给大家介绍了干细胞的分类,相信大家会有系统的了解。需要补充的是,上文描述的是天然来源的干细胞类型。随着科学的发展,目前也出现了人工制备的干细胞,即诱导多能干细胞和单倍体胚胎干细胞。

  1、诱导多能干细胞

  诱导多能干细胞是从人体分化成熟的功能细胞(如皮肤细胞和血液细胞)通过基因转染使其逆转为原始的全能干细胞。我国的科学家应用诱导多能干细胞分化为完整的小鼠,在这个领域处于世界领先水平。

  然而,诱导多能干细胞的制备技术复杂,成本高,而且与胚胎干细胞类似有成瘤、免疫排斥等不足,目前只有个别临床应用的报道,距离大规模临床应用还有很大距离。

  2、单倍体胚胎干细胞

  单倍体胚胎干细胞来自卵细胞或精细胞,包括孤雌干细胞和孤雄干细胞。由于单倍体细胞只具有一套染色体,有利于研究一些未知的隐性表型基因突变,因此它们在遗传分析、基因功能与性状研究中具有独特的优势。目前单倍体胚胎干细胞主要用于科学研究,尚未进入临床应用。

  结语

  虽然都叫干细胞,但不同种类干细胞应用的临床价值和安全性存在很大差别。

  愿大家看完本文后生出一对明亮的眼睛,一眼看透干细胞。


关注我们

汉氏联合

幸孕日

这里引入交谈窗口代码即可