干细胞治疗肝病的研究现状

。
全面 有效地 诱 导 分
化 和 分 选 富集 可减 少或避 免 畸胎瘤 的 发 生 望 解 决组 织相 容性 问题 理学 性
,
、
. 3 的 克 隆成功 应用有 可 能 会 同 时 解决伦
,
但无 法 回避 伦理学 问题
一
。
新 近通过 向小 鼠及人体 细 胞稳 定转染 几个关键 的转录
, − 56
因 子 从而 成 功 产 生 2 3 样 细 胞 诱 导 的多能 干细 胞 .
然 而成 人肝 中卵 圆细 胞 的存 在 与否和
第三 种 细 胞 是 来 源 于 肝 外 的干 细 胞
,
其可 能 来 自于骨 髓
,
脂肪
、
脐血
羊 水等
、
其 它 组织 或 器 官
导 分化 的潜 能
。
,
此类 干 细 胞 原本 分 化 命 运可 能并 不是 肝 细 胞
。
许 多研 究展 示 了它 们 向肝细 胞 定 向诱
。
。
分选 富集
,
大量 制备 和 功 能维持 是 2 3 定 向分化策 略 的 中心 .
,
起初
,
许多
学 者将2
. 3 直接 注 入动物 体 内 此后
,
。
期望 通过 肝脏 内部提 供 的微 环境 直接促 进肝 细 胞 定 向分化
/
,
但 结 果 是产
增 强 细 胞相
,
生 致命 的畸胎 瘤
通 过 形 成2 后 再 进行 定 向诱导 分化 >
,
体 内诱 导 方 式 等
,
。
所不 同 的是
,
其 不 需 要 2 > 形 成或 定 形 内胚层 诱 导 步骤
!
∃
且 其 体 内诱 导 实 验 中无 致瘤 性危 险
。
然 而 分离 与 扩增 间充
质 干 细 胞 相 对 困难 成为 限 制其 应用 的主 要 因 素 干 细胞 在肝病 治疗 中的应 用研 究
&
/
,
而是
一
通 过 直接 的 连续 诱 导 刺激 策 略
非 目的 分化
。
。
这 些研 究通 过对2 3 定 形 内胚层 5 ? , 0 : . & −− −&
,
5 ,
+
5
&
∋ )
4 肝 细 胞 分化 成 熟
一
肝 细 胞诱 导 策 略 的关键 因 子 进 行优 化 但 与此 同 时
、
模 拟 肝 细 胞 发 育 线路
5 & .
7 16 − )
卯 0&
,
0 /0 ∋ . &
, &
/
,
84 − 3
、
组 织相 容 性 问题
这 一 新颖 的发 现提 示 无论 是干 细 胞 还 是 成 熟 的体细 胞可 能 都具 有 高 度 的可塑
,
通 过 一定 的细 胞外 分子 诱 导或 细 胞 内基 因 修饰
,
可 以促 使各 类 细 胞 顺 向
,
但 其 并不 是 真 正 意 义 上 的干wenku.baidu.com细 胞
.
/
第二 种 为
卵 圆细 胞
+ :
1 ; &
/ 1
+ .
当 广 泛损 伤 发 生 时
,
这种 定 位 于 胆道 系 统 的 +
, ,
将被 激 活
、
,
有 学者 认为
、
这 是 残 留 在肝 内的肝干 细 胞 形 态 变化 仍然 有 争论
9
可分 化 为 肝 细 胞 和 胆 管上 皮 细 胞
而干 细 胞 的 分化 调 节 是 如此 复杂
各 种诱 导 信号 要在 空 间
时序
! =
剂 量 等各 个方 面达 到 有效 的 组 合 有 统 一而 确 定 的分化 策 略 出现
23 .
。
,
干细 胞 分化 内部 潜在 的机 制远 未 完全 明 了
&
,
这 也 导 致 了 至 今仍 然 没
,
向肝细 胞 定 向分化 的体外策 略是 采用 优化 组 合拟胚 体
, ,
回顾
结论 是 在 生 理 和 病 理 的情 况下
。
但
也 有相 反 的 结论
了 其 机制
,
最近 的研 究 提示 骨髓 来源 的间 充质 干 细 胞 具 有 潜在 的治 疗 肝纤 维化 进程 的作 用
,
然而
,
由 于存 在上 述许 多 尚未解 决 的 问 题
。
目前 有 关 干 细 胞 治 疗 肝病 的研 究
大 多仍
,
停 留在动物 实验 水平 些 疾病包 括遗传 疾病 发 挥着 明显 的优势 中发 挥作 用
, ,
现 阶段 受益 于 干细 胞 为基础 的 肝病 治 疗
、
,
首 当其冲 的 应是肝脏 基 因表 达或 蛋 白分 泌 异常 的疾 病
。
后 两 者 归属 成 体干 细 胞
,
这 一 推 测正 在不 断 地 被实 验证 实 自鼠与人 的2
、
23 .
具 有在 体外 无 限增 殖并 保持其 能 分 化成所 有细 胞类 型 的特 性
,
理论 上 它 可 以 向三 个胚层 的任 何
。
细 胞分 化
其 中也 包含肝 细 胞
,
。
. 3 被相 继分 离成 功后
。
共培 养 的方式 能模 拟发 育进 程 中 的细 胞相 互作 用和 影 响
、
研 究显 示 2 / 或 经 过 一定 诱导 分 化 的2 / . .
,
胎 肝 细 胞或 可 能有 用 的其 他 细 胞 进 行共 培 养
,
. 对 于 2 / 的肝 细 胞 分 化 具 有 重 要 的
,
但 目前 共培 养 是 如何 影 响分 化进 程和 细 胞表 型 的仍然 是个 迷
∃
#
肝 内肝外 的干 细胞 从肝 脏 的 胚胎 发育 学和 肝 脏形 成后 的 肝细 胞再 生 来 源 的 角度 推 测
三个
细胞
,
,
可 以 产生 肝 细 胞 的 来 源主 要有
%
胚 胎干 细 胞
&
( ∋
∗, . ) + −
,
/0 &
∋ & 1 /
,
23
.
4
、
残 留在肝 内的 肝 干细 胞和 其他 组 织器 官 的 特异 性干
且 机制 至 今未 完全 明 了
。
国外 学者 新近 完成 的关 于 骨髓 来源 的细 胞应
!#
用 于 慢性 肝脏 疾病 的 临床 实验 表 明 此种 治 疗方 法 的 确 能 够 改善 部分 病人 的肝 功 能 需 要 更为 精 密和 大 量 的数据 支 持 具 有 生成 肝实质 细 胞 的能 力
,
,
它
疾 病 和 衰 老过 程 中重 生 或 被激 活
。
羊水
,
、
胎盘
、
脂肪 组织
、
脐 带血
和 许 多胎 儿组 织 或 器 官 的间 充 质干 细 胞 正 吸 引着再 生 医 学研 究 者 的 目光
它 们 向肝 细 胞 分化 的 潜 能 已
经 被 许 多独 立 的 研 究组 证 实
从 肝脏 发育 进 程上 看
, ,
。
,
但要 确认 这种 疗 效
鉴于 肝脏 是 胎 儿 期 的造血 源
,
,
造血 干 细 胞 可能 在成 人器 官 中也 同样
,
但有 学 者 对 以 往 关于 造 血 干细 胞在 肝脏 中产生 肝细 胞 的能 力进 行 了 系统 造 血干 细 胞 不 能转 分 化 为肝 细 胞 对 肝 细 胞 的形 成 无 贡 献
,
并 且这 些来 源 的细 胞相 对于 前两 者而 言
正 受 到 许 多 研 究者 的青 睐
,
突 破 了 伦 理学 的 限制
。
具有 取材 方 便
免疫
,
排 斥 低 的特 点
<
∃
,
而 其 中尤 为 引人 注 目的是 脂 肪组 织
,
,
相 对于 其它 组 织
脂
肪 组 织 的取 材是 无创 的
不 影 响病 人 的健康
。
这
代 谢缺 陷性疾病
、
凝 血障碍疾 病等
, ,
胎肝细 胞和 胎 肝 中存在 的肝祖 细胞相 对于 原
,
代 肝细 胞具 有 更强 的体 外和 体 内增殖 活 性
移植入 受伤 的 肝脏 中
,
对改善 肝功 能情况
、
减少 动物 死亡 率
。
然而 因 为严重 的伦理学 问题
。
许多 国家 已经 明文 禁止 该项 实验 的继续进行
,
这 些共 培养 中的细胞 产 生 的未知
。
因 子 同样 可 能 诱 导 其它 类 型 细 胞 的 分 化
如 何选 择和 分 离这 些辅助 细 胞 也是 一大 难题
一
不 依 赖于 2 > / 形 成 的 2 3 直 接诱 导 分化 似乎 正 展 示着 其优 势 .
它 不 依 赖 于 2 > / 形成 和 共 培 养
, ,
,
再到
成 体 后 肝 细 胞 的修 复 再生
,
存 在着 大量 而 复杂 的信 号
。
它们 直接 或 间接 的调 控着 肝脏 发育 的转录 调 控
细 胞外 刺激 信 号 包 括细 胞 因 子
,
生 长 因 子 以 及 细胞 外基质
,
通过 相应 的受体 或 通 路调 控着 干细
。
胞 内 的基 因转 录 水平
,
,
其 多 能 分化潜 能 已在体 内外 诱导 实
目前
,
验 中所证 实
2
这不 仅 为胚胎 发育研 究提供 良好 的工 具
%
也 为干细胞 为基础 的治 疗 提供 资源
。
限制
. 3 研 究应 用 的因 素主 要 包 括
,
伦 理学 问题
,
组织 相容 性 以及 移植 后 畸胎 瘤 的发生
经 改进 的 体细 胞核 移植技 术在 灵长 类2
肝细 胞移 植 与生 物人 工肝 在 治 疗 急慢 性肝 病 中正展 示 了 其 诱人 的 前 景 内外肝 细 胞 功 能 难 以长 期 维持制 约 着 其 临床 应用
问 题 带 来 希望
。
,
而 肝 细 胞来源 的 缺乏 和 体
,
,
具 有 无 限 增殖 和 自我 更 新 特性 的干 细 胞 为 解 决 这一
细 胞 外 信号 刺 激或基 因修饰
、 、 、
5 0 ∋ 盯+ −
(+ 5 & − /
> 2
、
4 / 形 成或 直 接诱 导
、
共 培养 胞 中
。
、
富选 细 胞等方 法
、
,
最 大 限度 的得 到 高纯度
足够 量 的功 能 性肝 细
。
体 内的诱 导 分 化是 将 进行 了一 定 的体外诱 导 刺激 分 化 后 的2 / 直 接移 植入肝 再生 或肝损 伤动 物模 型 . 高 效诱 导 功能性 分化
然而
、
利 用2 的 三维 结 构特 点 >
/
。
,
互 作用
,
促进肝 细 胞 的形成
,
复杂 的 三维结构特 点 同 时 也 诱 导 了其 它 类型 细 胞 的 分化
,
这 样也 导
致 了即使进 行 了后 续 的定 向分化
与 肝 脏 非 实 质细 胞
意义
。
筛选工 作
也 难 以避 免移 植后 畸 胎瘤 的 发 生
并 且数 量充 足
干 细胞向肝 细胞 分化 的策略
,
不 同 类型 的干 细 胞 向肝细 胞 的定 向分 化策 略都 是 基 于 目前对 肝 脏发 育学 的认 识 以及对 啮 鼠动 物胚
胎 的研 究
网络
。
这 些研 究 揭示 了一 些共 性 的可 能 线 索
, 、
。
如 从 肝 细 胞 的诱 导 发 生 到 成 熟 的肝细 胞生 成
干 细 胞 治 疗 肝 病 的研究现 状
第三 军 医 大 学 西 南 医 院 全 军 感 染病 研 究 所 刘 涛 张世 昌 王 英 杰
干 细 胞 的可 塑 性 为严 重肝 病 的治 疗 带 来 了曙 光
。
∀ !
近年来
,
许 多研 究 团队 就 能产 生 肝 细 胞 的干 细 胞
。
来源
、
各种 干细 胞 向功 能性肝 细 胞 的诱 导 分 化策 略 以 及其 在肝病 治 疗 的 基础 研 究做 了 大量 工 作
。
。
逆 向或 横 向分 化
而且
,
这 种 分化可 以跨 越 多个分 化层 次 与途径 在肝 脏 发育 成熟 后 肝 脏 损伤 反 应 迅速
, ,
从 而 使 干 细 胞 的 概念 模 糊 化
,
包含 着三 种 不 同 的细 胞参 与肝 细 胞 的再生
4 /
, ,
第 一种 是 成 熟 的原 代肝 细胞
9
对
具 有 单 向分化 潜 能 的 干细 胞样特 性
密 切 相 关 的转 录 因 子
影 响 着 干细 胞 的 分 化命 运 对 干 细 胞 进 行 基 因 修饰
。
因此 也 有 学 者 直 接通 过 高效表 达 与肝 细 胞 定 向分化
目前模 拟 体 内发 育 环 境
、 、
从 而促 进肝 细 胞 的 定 向分化
,
的 连 续信 号 刺 激 已 经 被演 示 出 来
、
这 些 间 充 质 干细 胞 可能 是 2 3 向成 熟 肝 细 胞 发 育 .
、
旅 程 中的 中转站 或 中 间 状 态
之处
,
。
因 此 各 类 间 充 质 干 细 胞 与 2 3 向肝 细 胞 定 向分 化 的 策 略 有着 很 大 的相 似 .
包 括所 采 用 的细 胞 因 子
/
生 长 因 子 以及 细 胞 外 基 质 与共 培养
骨髓 间充 质 干细 胞包 含着 多 潜 能 成 体 祖细 胞和 内皮 干 细 胞 至 今没 有定 论
骨 髓来 源 的细 胞 能 否与 如何 在肝 再 生
,
早 期 直接 将 未分 选 的骨 髓注 入动 物 的肝 中可 改 善 实验 动 物 的存 活 率
,
但
存 在 着许 多未 知 和 危 险 的因 素
, ,
,
避免 了2 > 形 成 和 共 培养 诱 导 分化 中的
。
,
也 削弱 了必 需 的 诱导 信 号 组 合
。
获得 的 肝细 胞 功 能可 能受 到影 响
、
几乎 所有 出 生后 的器 官和 组织 都含 有 干细 胞
们 能 够在 炎症
在成 体 中存在 不 同数 量和 分化 潜 能 的干 细 胞谱 存在 于 骨髓基 质