Stem Cells干细胞

 

 

干细胞分化背景   
 

干细胞是未分化的前体细胞，可以分化为多种细胞并无限增殖。它们是所有细胞谱系中最早的细胞类型，可以与不能无限分裂的祖细胞以及前体或胚细胞区分开，这些细胞通常分化为单一细胞类型。干细胞在胚胎和成年生物中都可以找到，但是它们的特性略有不同，并且会产生不同的细胞群，如下所示。

 

人胚胎干细胞分化

 

在哺乳动物中，大约有50~150个细胞在胚胎发育的胚泡阶段（约5–14天）组成内部细胞团。在发育过程中，它们随后分化为人体所有细胞类型（使其具有多能性）。这个过程是通过在胃泌乳阶段分化为三个胚芽层来启动的：

外胚层–神经元和色素细胞的起源。

中胚层–肌肉，血液和肾细胞的祖细胞。

内胚层–负责某些免疫，肺和胰腺细胞的上升。

在生命科学领域，这些细胞可以在体外分离和培养，可以保存在干细胞阶段，被称为胚胎干细胞（ESCs）。

 

 

成人干细胞分化背景

 

成年干细胞是少数细胞，它们远远超过了它们所变成的祖细胞和终末分化细胞。干细胞研究是根据加拿大生物学家欧内斯特·麦卡洛克[1]和詹姆斯·提尔[2]在1960年代在多伦多大学进行的初步工作发展而来的。

 

主要的“成人”干细胞，特别是在哺乳动物物种中，有如下类型：

造血干细胞–补充血液和免疫细胞。

基底细胞–维持皮肤上皮细胞。

间充质干细胞–维持骨骼，软骨，肌肉和脂肪细胞。

 

干细胞分化–骨髓  
 

 

成人干细胞主要存在于体内的几个关键部位，例如骨髓或性腺中。它们的存在是为了补充快速丢失的细胞类型，它们是多能的或单能的，这意味着它们仅分化为几种细胞类型或一种细胞类型。

 

干细胞疗法

 

干细胞疗法已用于治疗或预防疾病或病症多年。骨髓移植是干细胞疗法的一种形式，已经使用了很多年，并且已被证明在临床试验中是有效的。干细胞植入已显示有助于增强心脏的左心室，以及保留先前患有心脏病的患者的心脏组织。

 

优点	缺点
干细胞治疗可以降低正在治疗的疾病或疾病的症状。	干细胞治疗可能需要免疫抑制，因为在移植前进行放射治疗以移除患者先前的细胞，或者因为针对患者干细胞的自身免疫问题。
缓解症状可以使患者减少药物摄入量。	某些干细胞的多能性可能导致难以获得特定的细胞类型。缺乏差异化的均匀性也导致了这一问题。
干细胞治疗也可以为社会提供进一步的干细胞理解和未来治疗的知识。	干细胞移植可以导致肿瘤的发展。多能性与肿瘤形成有关，特别是在胚胎干细胞中，并诱导多能干细胞。

 

 

干细胞研究领域的发展

 

20多年来，培养和分化人类胚胎干细胞（ESC）成为可能。在某些欧洲国家和北美国家（例如加拿大），隔离ESC的来源受到限制。但是，英国和中国等其他国家也积极协助干细胞研究。京都大学IPS细胞研究所所长山中伸弥（Shinya Yamanaka）领导的一个研究小组发现了一种过程，可以将成熟的人体细胞转化回干细胞。这种方法产生的细胞称为诱导多能干细胞（iPSC）[3]。iPSC具有分化为几乎所有细胞类型并能像ESC一样强大生长的能力，因此在药物和临床应用中都具有巨大的潜力。可以生成患者特异性的iPSC，用作疾病模型以进行进一步的病理学研究。

 

 

参考文献

1. Becker AJ, McCULLOCH EA, Till JE (February 1963). "Cytological demonstration of the clonal nature of spleen colonies derived from transplanted mouse marrow cells". Nature. 197 (4866): 452–4. doi:10.1038/197452a0. hdl:1807/2779. PMID 13970094. S2CID 11106827.

2. Siminovitch L, Mcculloch EA, Till JE (December 1963). "The distribution of colony-forming cells among spleen colonies". Journal of Cellular and Comparative Physiology. 62 (3): 327–36. doi:10.1002/jcp.1030620313. hdl:1807/2778. PMID 14086156. S2CID 43875977.

3. Takahashi K. Yamanaka S. Induction of pluripotent stem cells from mouse embryonic and adult fibroblast cultures by defined factors. Cell. 2006; 126: 663-676 DOI:https://doi.org/10.1016/j.cell.2007.11.019