了解干细胞

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了解干细胞细胞是机体组成的基本单位细胞细胞群组织机体细胞有限分裂学说正常的人体细胞分裂次数是有限的,一般只能分裂50次左右。细胞具有内在的寿限(主要是端粒酶的分泌量减少,导致端粒逐渐变短,从而减少了细胞分裂的次数,缩短了细胞的寿命)。细胞的寿限与生物的寿命有关。由此推断人类的正常寿命约在120岁左右。细胞从一次分裂结束到下次分裂结束,即走完一个细胞周期。真核细胞的细胞周期一般可以分为4各期,即G1期、S期、G2期和M期。前三个时期合称为分裂间期,M期即分裂期。根据细胞繁殖的状况,可将机体内所有细胞相对地分为三类,即周期中细胞、静止期细胞(Go期细胞)和终末分化细胞。周期中细胞一直在进行细胞周期运转。静止期细胞为一些暂时离开细胞周期,去执行其生理功能的细胞。静止期细胞在一定因素诱导下,可以很快返回细胞周期。体外培养的细胞在营养物质短缺时,也可以进入静止期状态。终末分化细胞为那些一旦生成后终身不在分裂的细胞。细胞治疗celltherapy细胞治疗是指将正常或遗传改造过的人体细胞直接移植或输入患者体内,以达到替代受损细胞、治疗疾病的目的。利用干细胞及其分化细胞进行细胞治疗是临床应用的重要研究方向。干细胞在世纪之交,人类基因组计划引起全世界的关注,它被誉为是与阿波罗计划、曼哈顿计划并列人类历史三大计划,但就这一个全世界关注的科学成果,却在1999年度美国《科学》杂志评选的1999年度世界十大科学突破中仅排位第二。而干细胞生物学被1999年美国《科学》推举为二十一世纪最重要的十项科学领域之首,使“人类基因组计划”位居其后。2008年干细胞研究成果再度入选《科学》、《自然》评选的当年十大科技成就。干细胞研究具有不可估量的医学价值,干细胞具有非凡的再生能力,可以培养出各种特定的细胞组织。将促使科学家们重新认识细胞生长、分化的基本生命原理。干细胞研究什么是干细胞?干细胞是未成熟細胞,它未充分分化,具有再生各种组织器官和人体的潜在功能;在人的一生中,皮肤、小肠和血液等组织需要不断地更新,这个任务是由干细胞完成的。干细胞的定义干细胞(Stemcell)即起源细胞在细胞的分化过程中,细胞往往由于高度分化而完全失去了再分裂的能力,最终衰老死亡。机体在发展适应过程中为了弥补这一不足,保留了一部分未分化的原始细胞。干细胞是一类具有自我更新和分化潜能的细胞。干细胞技术方向凡需要不断产生新的分化细胞以及分化细胞本身不能再分裂的细胞或组织都要通过干细胞所产生的具有分化能力的细胞来维持机体细胞的数量,可以这样说,生命体是通过干细胞的分裂来实现细胞的更新及保证持续生长。随着基因工程、胚胎工程、细胞工程等各种生物技术的快速发展,按照一定的目的,在体外人工分离、培养干细胞已成为可能,利用干细胞构建各种细胞、组织、器官作为移植器官的来源,这将成为干细胞应用的主要方向。干细胞技术突破最近干细胞的研究有两个重大的技术突破,一是人类胚胎干细胞在体外培养成功。–1998年Wisconsin大学的JamesThomson和JohnsHopkins大学的JohnGearhart从人囊胚的内层细胞团中取得胚胎干细胞。他们把胚胎干细胞与小鼠的骨髓间质细胞进行了共培养。结果表明胚胎干细胞可以进行长达5个月的非分化增殖,同时还保持着分化为滋养层组织及三种胚层组织的能力。这为胚胎干细胞的临床应用奠定了基础。另外一个重大突破是成体干细胞的横向分化。–1999年Goodell等人用肌肉来源的干细胞在小鼠体内分化成各种血细胞。这表明成体干细胞在一定的微环境的作用下,可以横向分化为需要的细胞和组织,从而起到极其有效的治疗作用。干细胞的分类全能干细胞(totipotent)多能干细胞(pluripotent)单能干细胞(multipotent)按分化潜能按发育状态胚胎干细胞成体干细胞全能干细胞:具有形成完整个体的分化潜能,如胚胎干细胞(ES细胞),受精卵就是最高层次的胚胎干细胞。多能干细胞:具有分化出多种细胞组织的潜能,如造血干细胞、神经细胞。一种或几种组织的起源细胞,它能分化出多种类型细胞,但不可能分化出足以构成完整个体的所有细胞。单能干细胞:只能向一种或两种密切相关的细胞类型分化,如上皮组织基底层的干细胞,肌肉中的成肌细胞。胚胎干细胞ES细胞是一种高度未分化细胞:它具有发育的全能性,能分化出成体动物的所有组织和器官,包括生殖细胞;研究和利用ES细胞是当前生物工程领域的核心问题之一;在未来几年,ES细胞移植和其它先进生物技术的联合应用很可能在移植医学领域引发革命性进步。成体干细胞(ASC)成体干细胞是在成体组织内具有自我更新能力并能分化产生一种或一种以上子代组织细胞的未成熟细胞。成年动物的许多组织和器官,比如表皮和造血系统,具有修复和再生的能力。成体干细胞在其中起着关键的作用。在特定条件下,成体干细胞或者产生新的干细胞,或者按一定的程序分化,形成新的功能细胞,从而使组织和器官保持生长和衰退的动态平衡。干细胞的特性干细胞充当了分化细胞“预备队”的角色。干细胞有以下特点:(1)干细胞本身不是处于分化途径的终端。(2)干细胞能无限的增殖分裂。(3)干细胞可连续分裂几代,也可在较长时间内处于静止状态。(4)干细胞通过两种方式生长,一种是对称分裂——形成两个相同的干细胞,另一种是非对称分裂——由于细胞质中的调节分化蛋白不均匀地分配,使得一个子细胞不可逆的走向分化的终端成为功能专一的分化细胞;另一个保持亲代的特征,仍作为干细胞保留下来。干细胞的共性自我更新;产生分化程度不同、表型特征不同、增殖潜能不同的细胞,以及构成组织;激活抗凋亡途径;迁移和转移。•现代医学研究实验证明:•启动干细胞的分化再生机制主要有两方面决定性因素:•一是干细胞所处的微环境(供血、供氧)•二是细胞分化的物质基础(生长因子、营养因子、转化因子)。成体干细胞种类造血干细胞间充质干细胞精原干细胞神经干细胞表皮干细胞肠干细胞肝干细胞成体干细胞(ASC)的自体移植避免了免疫排斥;ASC在正常情况下处于静止状态,只有在病理情况下才显示出一定的自我更新潜能,导致细胞“永生化”甚至癌变机率较小;ASC分化潜能比较局限,容易诱导向特定组织细胞分裂,也可直接用于体内组织原位修复;ASC向同种组织损伤部位迁移趋势明显,易用于干细胞替代治疗时的定位;分离和使用AS细胞不存在伦理等问题。ASC研究与应用优势ASC的“可塑性”及机制可塑性:ASC在特殊的外界条件诱导下,一种组织的ASC能超越该特定组织,分化成其他组织的功能性细胞,甚至具有跨越胚层分化为其他类型细胞的多潜能性。“可塑性”的机制:ASC本身就是多能干细胞,具备多向分化的潜能;成熟细胞的脱分化;与细胞融合有关;干细胞之间的转化。造血干细胞作为干细胞研究与应用的突破口①造血细胞是细胞增殖分化的最佳模型。②造血干/祖细胞及各系血细胞的表面标志较为清楚,细胞表型特征可进行定量分析,且可分选。③造血干细胞增殖及向各系分化的重要诱导因子、受体、信号转导、微环境等因素较为清楚。④造血细胞发挥功能可相对游离,不需“生物支架”、神经、血管、外科移植等复杂的“下游”工艺,因此便于直接应用于临床。三个部位生产/存储造血干细胞大部分在骨髓里,即骨髓造血干细胞。在外周血液中,也就是在血管里面有少量的造血干细胞。在脐带里有丰富的造血干细胞。造血干细胞的来源骨髓;1/400外周血;1/100000脐带血;1/10000脐血干细胞脐带血造血干细胞脐带间充质干细胞间充质干细胞(MesenchymalStemCell,MSC)是干细胞的一种,因能分化为间质组织而得名,具有亚全能分化潜能,在特定的体内外环境下,能够诱导分化成为多种组织细胞。间充质干细胞具有干细胞的共性,即自我更新、多向分化和归巢的能力。间充质干细胞的特性具有强大的增殖能力和多向分化潜能,在适宜的体内或体外环境下不仅可分化为造血支持细胞,还具有分化为肌细胞、肝细胞、成骨细胞、软骨细胞、基质细胞等多种细胞的能力。具有免疫调节功能,通过细胞间的相互作用及产生细胞因子抑制T细胞的增殖及其免疫反应,从而发挥免疫重建的功能。具有来源方便,易于分离、培养、扩增和纯化,多次传代扩增后仍具有干细胞特性,不存在免疫排斥的特性。脐带间充质干细胞的可塑性间充质干细胞来源间充质干细胞主要来源于成人骨髓。但成人骨髓源MSC的数量及其增殖分化潜能,会随着人的年龄增加而下降,且病毒感染率较高。由于采集骨髓MSC须对供者行骨髓穿刺术,因此其来源受到一定限制,难以产业化。有研究发现,MSC在人胎儿和新生儿的多种组织中广泛存在,其中包括骨膜、脂肪、羊水、真皮、牙、骨骼肌、胎肺、胎肝和脐血中等。但是,来源于胎儿MSC的应用,又受到道德伦理和传统观念的限制。因此,寻找新的MSC来源,成为国内外研究的热点。

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