成体干细胞的研究进展

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(收稿日期:2004 02 17)

(本文编辑:付晓霞)

作者单位:510632广州,暨南大学医学院生理学教研室(周卓妍);香港中文大学儿科学系(杨默、霍泰辉)

成体干细胞的研究进展

周卓妍 杨默 霍泰辉

干细胞可分为胚胎干细胞和成体干细胞。胚胎干细胞(embryonic stem cells,ESC)几乎可以向所有的成年组织分化,但在临床应用中受到伦理学和免疫排斥等因素的限制。成体干细胞(adult stem cells,ASC)存在于胎儿和成人各种组织及器官中,来源广泛,不涉及伦理问题,是一类具有多向分化潜能的细胞群体,有横向分化(trans differentiation)能力。但是横向分化的理论有证据支持,也有一些实验反对。最近,美国明尼苏达大学干细胞研究所Jiang 等

[1]

提供强有力的证

据阐明成体骨髓中确实存在一类被称为多潜能的成体干细胞(multipotent adult progenitor cells ,MAPC)。多潜能的成体干细胞MAPC 能在体外由单细胞水平分化为具有中胚层系、神经外胚层系和内胚层系特征的细胞。

干细胞可体外分离、扩增和冷冻保存,在适当条件下可被诱导分化为不同的细胞和组织。干细胞研究为探讨胚胎发生、组织细胞分化、基因表达调控等发育生物学问题提供了理想的模型系统,同时也为临床组织缺陷性疾病和遗传性疾病的细胞治疗和基因治疗开辟了新的手段

[2]

。

一、干细胞的定义

界定一个细胞是否是干细胞,有4条标准

[3]。第一,干

细胞可进行多次的、连续的、自我更新式的细胞分裂,这是维持群体稳定的一个首要条件。第二,起源于单一干细胞的子

细胞可分化出超过1种以上的细胞类型。例如,造血干细胞(hematopoietic stem cells,HSC)可分化成所有的血细胞;神经干细胞(neural stem cells,NSC)可分化为神经元、神经胶质细胞和少突起细胞;间充质干细胞(mesenchymal stem cells,MSC)可分化为纤维母细胞、成骨细胞、成软骨细胞和脂肪细胞[4]。有些成熟干细胞只能分化成单一一种成熟的细胞类型,例如角膜干细胞。第三,当干细胞被移植入损伤的受者体内时,它能重建原来组织的功能,这一点已被造血干细胞证实。最近发现肝的原始细胞和神经干细胞也显示此特点。最后一条较不易确立的标准是:即使无组织损伤,干细胞也能在体内分化扩增。胚胎干细胞能完全符合上述标准。胚胎干细胞能以一种不确定的未分化状态扩增。将其注入胚泡中,胚胎干细胞能生成所有类型的细胞。

二、成体干细胞与胚胎干细胞的比较

对成体干细胞而言,这些标准已被最广泛地应用在描述造血干细胞的特点中。单纯的造血干细胞至少能进行不对称的自我更新式的细胞分化,可生成各种类型的血细胞。当将其移植入受到致死量辐射的受者体内时,它能重建其造血

系统,即使受者没有受到辐射,它也能被移植入动物体内进行分化[5]。在小鼠,造血干细胞可应用细胞表面特征被纯化到几乎同质:HSC 表达CD 45、Thy1、c Kit 和Sca 1,不表达系列相关性(Lin)抗原[6]。小鼠的HSC 也不表达显著水平的CD 34抗原[7]。人类HSC 表达CD 45但不表达Lin 抗原。与鼠的HSC 所不同的是,人类骨髓、血液和脐血中的HSC 大部分