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撰文：步步先生

來源：干細(xì)胞者說

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細(xì)胞，生物體結(jié)構(gòu)和功能的基本單位?！凹?xì)胞”一詞，來源拉丁語單詞“cella”，本意是“小房間”。細(xì)胞是復(fù)雜的，是為生物體執(zhí)行各種功能的。從呼吸到組織修復(fù)，無一離不開細(xì)胞。你應(yīng)該感謝你的細(xì)胞讓你活下去！

人體形形色色的細(xì)胞類型

在像人類這樣復(fù)雜的多細(xì)胞生物中，擁有專門的細(xì)胞是必然的，它們具有非常特殊的功能。這些細(xì)胞分布在各種器官中，行使著特殊的功能。例如，胰島是在你的胰腺中發(fā)現(xiàn)的一組細(xì)胞，負(fù)責(zé)你體內(nèi)胰島素的分泌。如果這些細(xì)胞遭到破壞，胰島素將不再分泌，于是1型糖尿病就發(fā)生了。

需要注意的是，特化是單向的；通常情況下，在自然條件下，一種細(xì)胞類型是不能轉(zhuǎn)換為另一種細(xì)胞類型的。一般來說，在人體正常發(fā)育過程中，你永遠(yuǎn)不可能看到心肌細(xì)胞突然轉(zhuǎn)變成神經(jīng)元或腎細(xì)胞。因此，一旦特化，就無法逆轉(zhuǎn)。

如果，我們此刻回到胎兒形成的初始階段。我們將看到，胚胎在發(fā)育的初始階段，沒有終末期細(xì)胞，都是未分化的干細(xì)胞：

從受精卵到分化的細(xì)胞

正如你所看到的，囊胚里有一小部分細(xì)胞——內(nèi)細(xì)胞團(tuán)（ICM）——能夠分化成數(shù)以萬億計(jì)的細(xì)胞，這些所有的細(xì)胞還都有不同的結(jié)構(gòu)，功能和特征。因此，人們可以假設(shè)存在一種類似于通用細(xì)胞的東西，可以發(fā)育成我們?cè)谌梭w中看到的任何和所有特化的細(xì)胞。這時(shí)候，干細(xì)胞開始進(jìn)入畫面。

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走進(jìn)干細(xì)胞的世界

簡單來說，干細(xì)胞是一種特殊的細(xì)胞，有能力發(fā)育成許多不同的細(xì)胞類型。如果我們把干細(xì)胞當(dāng)作一塊空白的畫布或粘土，你可以用任何你喜歡的方式、形狀或形式來描繪或塑造它。

顯微鏡下被染成藍(lán)色的胚胎干細(xì)胞

“干細(xì)胞”這個(gè)術(shù)語第一次出現(xiàn)1868年，德國生物學(xué)家恩斯特·?？藸?/span>（Ernst Haekel）用“Stammzelle”一詞來指所有活細(xì)胞的祖先細(xì)胞。當(dāng)然，這個(gè)意思在今天已經(jīng)過時(shí)了。

到了1886年，威廉 · 塞奇威克（William Sedgwick）將“干細(xì)胞”這個(gè)術(shù)語應(yīng)用于植物的生長部分，這些部分只在有機(jī)體的某些點(diǎn)再生。

到了20世紀(jì)，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了許多干細(xì)胞存在的證據(jù)，包括各種類型的血細(xì)胞起源于一個(gè)單一的造血祖細(xì)胞的證據(jù)。隨著時(shí)間的推移，研究揭示了更多關(guān)于干細(xì)胞及其各種特征的信息。

根據(jù)干細(xì)胞不同的分化潛能，我們簡單區(qū)分一下干細(xì)胞的類型：

（一）胚胎干細(xì)胞

胚胎干細(xì)胞來自捐贈(zèng)科學(xué)事業(yè)的，經(jīng)過體外受精但被未使用的胚胎。不論在體內(nèi)還是在體外，胚胎干細(xì)胞可以發(fā)育或分化成多種類型的細(xì)胞。用專業(yè)術(shù)語來說，胚胎干細(xì)胞具有多能性（Pluripotent）。

三生萬物的胚胎干細(xì)胞

（二）成體干細(xì)胞

即使在成體干細(xì)胞中，也有兩種類型。成體干細(xì)胞存在于機(jī)體的各種已分化組織器官中的未分化細(xì)胞。并不是說只有成年人才擁有成體干細(xì)胞，發(fā)育完全的胎兒和新生兒里也有。

組織特異性干細(xì)胞（從完全發(fā)育的組織）：某些特殊的組織有自己的干細(xì)胞。這些組織包括大腦、皮膚和骨髓。它們所制造的細(xì)胞類型有一點(diǎn)特殊性；它們可以分化成幾種細(xì)胞類型，但不是全部細(xì)胞。組織特異性干細(xì)胞具有多能性（Multipotent）。例如，一個(gè)來自大腦的干細(xì)胞只會(huì)制造更多的腦細(xì)胞，但不會(huì)制造出皮膚細(xì)胞。

十八般武藝的成體干細(xì)胞

誘導(dǎo)多能干細(xì)胞（iPSC）：這些也屬于成體干細(xì)胞，在實(shí)驗(yàn)室中被改變成更具有多能性。2006年，首次報(bào)道小鼠誘導(dǎo)多能干細(xì)胞制備成功。2007年，首次報(bào)道人類誘導(dǎo)多能干細(xì)胞制備成功。2012年，誘導(dǎo)多能干細(xì)胞的成功獲得諾貝爾醫(yī)學(xué)和生理學(xué)獎(jiǎng)。

現(xiàn)在，我們對(duì)干細(xì)胞有了一個(gè)粗略的概念。那么，干細(xì)胞如何解決人類面臨的許多醫(yī)學(xué)問題。還記得胰島素最初的例子嗎？如果我們能簡單地將一種通用細(xì)胞移植到糖尿病患者體內(nèi)，你瞧，他們會(huì)發(fā)育出功能齊全的胰島，那該有多好？

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干細(xì)胞治療到底是什么

顧名思義，干細(xì)胞療法是指利用干細(xì)胞或其衍生的細(xì)胞，以某種方式移植到體內(nèi)，取代病人受損的細(xì)胞，或通過招募內(nèi)源性組織特異性干細(xì)胞進(jìn)而修復(fù)舊的組織或產(chǎn)生新的組織，或發(fā)揮積極的免疫調(diào)節(jié)作用。理論上，我們可以利用干細(xì)胞修復(fù)受損組織。

但是，在我們討論這個(gè)問題之前，請(qǐng)記住這兩個(gè)術(shù)語。

細(xì)胞的多能性（Pluripotent），意味著這些細(xì)胞有能力分化成身體中發(fā)現(xiàn)的任何其他類型的細(xì)胞。比如內(nèi)細(xì)胞團(tuán)的胚胎干細(xì)胞。

具有無限可能的干細(xì)胞

細(xì)胞的多能性（Multipotent），意味著這些細(xì)胞有能力分化成有限數(shù)量的細(xì)胞類型，基于它們產(chǎn)生的器官。一個(gè)例子是造血干細(xì)胞，如下圖所示。

從造血干細(xì)胞出來的一家子

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干細(xì)胞的應(yīng)用方向

三十多年來，干細(xì)胞移植，特別是造血干細(xì)胞移植（HSCT），早已被用于治療白血病和淋巴瘤。這移植的造血干細(xì)胞，通常來自骨髓，也有來自臍帶血。臨床上主要用于放/化療之后補(bǔ)充造血干細(xì)胞，進(jìn)而重塑整個(gè)造血系統(tǒng)和免疫系統(tǒng)。另一個(gè)效果是觸發(fā)免疫反應(yīng)，實(shí)施免疫調(diào)節(jié)，幫助免疫細(xì)胞殺死癌細(xì)胞。

在2012年，加拿大政府批準(zhǔn)世界上第一款間充質(zhì)干細(xì)胞產(chǎn)品Prochymal，用于治療兒童急性移植物抗宿主病。2015年，歐盟EMA批準(zhǔn)第一款用于治療嚴(yán)重的角膜緣干細(xì)胞缺乏癥的自體角膜緣干細(xì)胞療法（商品名為Holoclar），用于治療化學(xué)性眼燒傷后角膜上皮干細(xì)胞缺乏癥，這在眼科和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域開創(chuàng)了先例。

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干細(xì)胞與再生醫(yī)學(xué)

干細(xì)胞應(yīng)用于再生醫(yī)學(xué)的潛力是非常明顯的。在臨床前和臨床試驗(yàn)中，科學(xué)家一直努力探索干細(xì)胞的治療潛力，以期證明其治療的安全性和有效性。研究結(jié)果表明，干細(xì)胞可以成功促進(jìn)各種組織再生，包括骨、肌肉、神經(jīng)、心肌、肝臟、角膜、氣管和皮膚（Han et al.， 2019）。

談到干細(xì)胞治療，需要大量均一穩(wěn)定，質(zhì)量合格的干細(xì)胞。由于原代獲得的干細(xì)胞數(shù)量有限，必須在體外擴(kuò)增獲得足夠的細(xì)胞，才能滿足用于治療目的（Mizukami和Swiech, 2018）。關(guān)于體外擴(kuò)增干細(xì)胞，研究人員通常依賴傳統(tǒng)的單層平皿培養(yǎng)。為了規(guī)?；瘮U(kuò)增干細(xì)胞，多層平皿培養(yǎng)體系（也稱“細(xì)胞工廠”）開發(fā)出來。然而，數(shù)據(jù)表明，2D培養(yǎng)體系可能會(huì)限制MSCs的治療屬性。而使用3D培養(yǎng)體系可以維持或提高干細(xì)胞的治療屬性（Petrenko等，2017）。

至于干細(xì)胞治療本身，正在進(jìn)行研究，以研究干細(xì)胞用于治療以下疾病的效果和用途。

神經(jīng)退行性變與腦/脊髓損傷

我們知道，成年人的大腦中有神經(jīng)干細(xì)胞，維持大腦一定的神經(jīng)元數(shù)量。據(jù)報(bào)道，神經(jīng)干細(xì)胞可以改善大腦退化狀況（包括阿爾茨海默病、帕金森病和肌萎縮側(cè)索硬化癥<漸凍人癥>在內(nèi)）。在大鼠中觀察神經(jīng)保護(hù)和行為恢復(fù)。

在中風(fēng)或創(chuàng)傷導(dǎo)致腦損傷的情況下，細(xì)胞死亡導(dǎo)致神經(jīng)元和少突膠質(zhì)細(xì)胞（少突膠質(zhì)細(xì)胞為神經(jīng)元提供支持和絕緣）的損失。干細(xì)胞移植作為一種逆轉(zhuǎn)損傷的方法正在臨床研究。

神經(jīng)干細(xì)胞

心血管疾病方面

盡管干細(xì)胞在治療心臟病方面，還沒有取得很多成功，但臨床試驗(yàn)的初步研究已經(jīng)為骨髓移植后心臟功能提供了一些適度的改善。

心臟病發(fā)作，也被稱為心肌梗塞，發(fā)病率越來越普遍。干細(xì)胞治療作為心肌梗死的新療法正在探索。通常，從病人獲得骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞，當(dāng)然也可利用其他類型干細(xì)胞（比如脂肪間充質(zhì)干細(xì)胞）。

心臟疾病的干細(xì)胞治療

眼科疾?。?strong style="font-family: -apple-system-font, BlinkMacSystemFont, "Helvetica Neue", "PingFang SC", "Hiragino Sans GB", "Microsoft YaHei UI", "Microsoft YaHei", Arial, sans-serif;letter-spacing: 1px;white-space: normal;">失明、視力障礙）

2003年以后，通過角膜干細(xì)胞移植，已經(jīng)成功地恢復(fù)了受損眼的視力。當(dāng)這些干細(xì)胞移植到角膜上時(shí)，患者病情有所改善。最終，觀察到視力的恢復(fù)。

干細(xì)胞和角膜移植

糖尿病方面

關(guān)于糖尿病的病因，我以前也講過。在最近的研究中，科學(xué)家們已經(jīng)能夠在實(shí)驗(yàn)室中誘導(dǎo)胚胎干細(xì)胞轉(zhuǎn)變?yōu)橐认佴录?xì)胞。從理論上講，如果β細(xì)胞被成功移植，他們將能夠取代糖尿病患者中出現(xiàn)障礙的β細(xì)胞。

干細(xì)胞移植和糖尿病治療

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未來展望

在干細(xì)胞產(chǎn)品的開發(fā)中，我們正處于一個(gè)令人興奮的十字路口。在過去30年里，第一波臨床前和臨床研究的巨大浪潮，將干細(xì)胞療法商業(yè)化推上了歷史的舞臺(tái)。干細(xì)胞開始顯示出巨大的臨床應(yīng)用前景，盡管有時(shí)候治療效果并不穩(wěn)定。

當(dāng)然，干細(xì)胞這條路并不是很好走。干細(xì)胞療法是當(dāng)今醫(yī)學(xué)研究最前沿也是最熱門的方向之一，取得了令人興奮的成果。每一項(xiàng)成功的干細(xì)胞臨床試驗(yàn)，涉及生物學(xué)特性、適應(yīng)證的選擇，給藥方式的選擇，細(xì)胞的選擇和給藥劑量的選擇，這些都是臨床治療成功的關(guān)鍵因素。

山高路遠(yuǎn)，愿風(fēng)指引我們的道路

道阻且長，愿星辰照亮我們前進(jìn)的方向

參考文獻(xiàn)：文中已標(biāo)注

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