干细胞的临床治疗
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成体干细胞是存在于胎儿和成体不同组织内的多潜能干细胞,这些细胞具有自我复制能力,并能产生不同种类的具有特定表型和功能的成熟细胞的能力,能够维持机体功能的稳定,发挥生理性的细胞更新和修复组织损伤作用。
成体干细胞的优点:获取相对容易;源于患者自身的成体干细胞在应用时不存在组织相容性的问题,避免了移植排斥反应和使用免疫抑制剂;理论上,成体干细胞致瘤风险很低,而且所受伦理学争议较少;成体干细胞还具有多向分化潜能。因此,人们对成体干细胞在临床治疗中的应用寄予很高的期望。
成体干细胞应用于疾病的治疗得到越来越多研究者的认同,动物实验及临床(前)试验研究已取得了很多令人振奋的研究结果,但同时也使我们更清楚地认识到仍有许多问题尚未解决。我们尝试以四类疾病的成体干细胞治疗研究为例进行探讨,以期对成体干细胞治疗研究有一概观。
1、成体干细胞治疗心肌疾病目前,很多心脏疾病都可以通过各种治疗手段得到有效的治疗,但过量功能心肌细胞的丧失导致的心功能不全,仍然是影响疾病预后的主要问题。同种异体心脏移植非常昂贵,而且供体来源少,移植后的心脏非常脆弱,不可能作为晚期心力衰竭的常规治疗方法。成体干细胞治疗的研究使我们通过在受损伤的心脏中产生新的有功能的心肌细胞,以此来修复受损伤的心肌,治疗心力衰竭。在2004 年美国心脏病学学会年会上Victor Dzau 博士提出:“细胞和分子治疗手段使我们很快就能修复和再生心肌梗塞后受损伤的心肌。”Anversa 等研究证明,成人心肌细胞具有自我复制的能力。据此提出了一个全新的观点,那就是成体心肌细胞并不是终末分化细胞,其中包含有相当多数量的干细胞,能够更新和分化为心肌细胞。病理学解剖研究证实,在成人心肌存在具有复制能力的细胞:在心力衰竭心脏的组织学观察中发现,有0.015% 的心肌处于有丝分裂期,而在心肌梗塞的心脏中这一比例0.08%; 进一步的研究证明在性别不匹配的心脏移植中可以观察到受者循环中的干细胞能够移居并定位于移植的心脏,生成新的心肌纤维;更重要的是,这些来自骨髓的干细胞向心肌层迁移,能够被化学物质所增强,表明骨髓中的干细胞可能在心肌细胞再生中发挥重要作用。当然存在受者与供者细胞发生融合的可能,而且在同种异体移植中,受者炎症细胞和干细胞可能与供者心肌细胞非常接近,这些都对上述结果产生疑问。在不同研究中,关于性别不匹配移植中的嵌合体形成的结果不一致,导致了关于观察Y 染色体所采用的显微镜的关注,即采用传统光学显微镜与荧光标记和共聚焦显微镜之间的差别导致了观察结果的不一致。
2、成体干细胞治疗神经退行性疾病成体干细胞及其子代细胞移植或动员脑组
织内的干细胞被认为是将来治疗神经退行性疾病的有效方法。考虑到人脑结构和功能的复杂性,通过替代疾病中丢失的细胞来恢复损伤的功能听起来是不现实的,然而动物模型研究已证实神经元替代修复损坏的神经通路是可行的,临床试验研究也证实在人脑中细胞替代治疗同样能达到症状缓解。成体干细胞用于治疗帕金森氏病、中风、肌萎缩性侧索硬化症、亨廷顿氏舞蹈病,甚至精神分裂症等神经系统疾病均进行了大量的基础和试验研究。帕金森氏病可能是研究最充分和效果最为肯定的。帕金森氏病的主要病理改变是黑质纹状体的多巴胺能神经元的退行性变,通过对帕金森氏病的纹状体内移植胎儿中脑组织为神经元替代治疗的可行性提供了直接的证据。移植的神经元可以存活并恢复对纹状体的神经支配长达十年[25],但由于组织来源少和功能恢复的差异太大,移植人胎儿脑组织作为帕金森病的常规治疗方法也许是不现实的。干细胞技术的发展使得标准化制备大量的多巴胺能神经元成为可能,干细胞来源的多巴胺能神经元达到一定的功能要求后,就能够用来移植治疗帕金森氏病,但多巴胺能神经元是否能由内源的神经干细胞产生一直存在争议,不同的研究小组得出了完全相反的结果。成体干细胞治疗最终应用于帕金森病的治疗需要能产生长期持续的症状缓解,并改善其他治疗方法无效的症状,如平衡问题。
3、成体干细胞治疗骨骼疾病临床实践中经常会遇到大范围的骨缺损,如在创伤、炎症和肿瘤外科手术治疗以后等。重建大范围的骨缺损仍是临床治疗面临的一个难题,目前尚没有有效的治疗手段,骨髓来源干细胞及其他来源干细胞都可以分化得到成骨细胞,通过将细胞与支架材料结合后移植于受损部位,用于修复骨骼缺损的实验研究首先在小动物体内实现,随后在大动物体内亦得到证实,证明了成体干细胞应用于修复骨缺损的可行性,随后的临床试验研究证明,此方法是治疗骨骼疾病的一种有效方法。骨髓间充质干细胞(bonemarrow stroma
stemcells, BMSCs)首次分离后被证明在不同的诱导环境下可以分化为骨、软骨、脂肪、胰岛、肝脏和神经等不同组织细胞,是目前治疗骨骼疾病最常用的种子细胞,但随着体外培养时间的延长,其移植回体内后成骨能力明显下降,而且其多向分化能力也逐渐丢失。因此,很多研究小组对体外培养BMSCs所需的生长因子进行了研究,结果显示FGF-2 在体外维持增殖起到很好的促进作用。单独应用FGF-2虽然能提高多分化潜能克隆的数量,但不能阻止其培养过程中的衰老,因此需要继续深入研究BMSCs体外培养条件下干性维持的条件。其他组织来源的细胞亦能够分化为成骨细胞,目前已从胸腺、脾脏、骨骼肌筋膜、肌卫星细胞、
骨髓毛细血管壁周细胞、血管平滑肌细胞、脂肪组织基质细胞等组织来源的细胞诱导分化得到骨组织。BMSCs与生物材料结合进行移植后能很好地修复骨缺损,很多研究小组开展了临床研究取得了较好的治疗效果。随着研究的深入,人们已开始考虑研究全身植入间充质干细胞来修复治疗更多的间充质组织的病变,但是尚需要开发输注细胞的新途径,目前通过静脉输注细胞的方法,植入效率很低,不能产生明显和持久的治疗作用。
4、成体干细胞治疗肝脏疾病早在60多年前研究者就认为在成体肝脏中存在着肝干细胞,但直到现在仍然存在争议,很大一部分原因是因为没有肝干细胞的特异性基因得到确认,以及在部分严重肝损伤后的肝再生不需要激活肝干/ 祖细胞,成熟的原本处于静止期的肝细胞通过分裂也能部分发挥肝再生的作用。
Farber 等在研究致癌剂损伤的大鼠肝脏时观察到一群“小的、卵圆形的、细胞质轻度嗜碱性着色、细胞核淡蓝色的细胞群”,他首次把这群在体外培养和体内移植试验中可以分化为肝细胞和胆管上皮细胞的细胞称为肝卵圆细胞。卵圆细胞被认为是肝干细胞是因为它具有向肝细胞和胆管上皮细胞分化的双潜能性,并在移植后能够重建肝脏。目前,很多研究也证实并从人体中分离鉴定出这种双潜能肝卵圆细胞,并证实其移植入NOD/SCID (nonobesediabetic/ severe
combined immunodeficiency disease)小鼠和裸鼠体内时能够分化为成熟肝细胞。这些研究充分表明,在不远的将来这些细胞可能被用于临床治疗肝损伤性疾病。成体干细胞治疗肝脏疾病的另一个可能途径是利用造血干细胞的跨系、跨胚层分化能力诱导得到肝细胞。啮鼠动物的HSCs 在肝损伤模型中植入肝脏后能够分化为有功能的肝细胞,并参与肝组织修复,在动物体内开展的研究结果是令人振奋的,但是临床应用需要更确实的证据,证明人的HSCs在进行肝脏移植后具有和啮鼠动物同样的特性。
干细胞治疗肝病的研究现状
作者:佚名新闻来源:本站点击数:1024 更新时间:2010-11-02