什么是干细胞
干细胞是具有自我复制、多向分化和归巢潜能的原始细胞,是机体的原始细胞,是形成人体各种组织器官的祖细胞。像树干一样,可以长出树枝、树叶、花朵和果实。
干细胞的类型
按发育阶段分类:分为胚胎干细胞、成体干细胞、围产期干细胞
按分化潜能分类:分为全能干细胞、多能干细胞、单能干细胞
干细胞如何治疗疾病
干细胞治疗疾病的原理在于其具备自我更新与多向分化能力,能分化成不同功能细胞,替代受损或病变细胞,还可分泌生物活性物质调节微环境,促进组织修复与再生 。
干细胞治疗6种疾病
1、血液系统疾病
典型疾病:白血病、淋巴瘤、再生障碍性贫血、地中海贫血、骨髓增生异常综合征(MDS)等。
作用机制:
造血干细胞移植(HSCT):通过异体或自体造血干细胞(来自骨髓、外周血或脐带血)移植,替代患者病变的造血系统。
基因修饰干细胞:利用CRISPR等基因编辑技术修复患者自体干细胞的基因缺陷(如β-地中海贫血的β-珠蛋白基因修复)。
研究进展:
白血病:异体移植后5年生存率可达60%-70%,但需克服移植物抗宿主病(GVHD)。
基因治疗:2022年,首例CRISPR编辑干细胞治疗β-地中海贫血和镰刀型细胞贫血症获FDA批准(药物品牌:Exa-cel)。
2、神经系统疾病
典型疾病:帕金森病(PD)、阿尔茨海默病(AD)、脊髓损伤(SCI)、肌萎缩性侧索硬化症(ALS)、多发性硬化症(MS)。
作用机制:
细胞替代:多能干细胞(iPSC)分化为多巴胺能神经元(帕金森病)或少突胶质细胞(修复髓鞘)。
神经营养支持:间充质干细胞(MSC)分泌BDNF、GDNF等因子,保护神经元并抑制炎症。
研究进展:
帕金森病:日本京都大学团队2023年启动iPSC衍生多巴胺能神经元移植的II期临床试验,患者运动症状改善率达40%。
脊髓损伤:美国Asterias Biotherapeutics公司开发的少突胶质祖细胞(OPC)疗法在I/II期试验中使部分患者恢复触觉和运动功能。
典型疾病:心肌梗死(MI)、慢性心力衰竭、缺血性心肌病。
作用机制:
直接分化:心脏干细胞(CSC)或iPSC分化为心肌细胞,修复梗死区域。
旁分泌效应:间充质干细胞分泌VEGF、IGF-1等因子,促进血管新生并抑制心肌纤维化。
研究进展:
心肌梗死:2021年《柳叶刀》发表研究显示,冠状动脉内注射骨髓MSC可减少30%的心肌瘢痕面积。
心脏类器官:利用3D生物打印技术构建“心肌补片”,已在猪模型中成功修复心脏功能。
典型疾病:系统性红斑狼疮(SLE)、类风湿性关节炎(RA)、1型糖尿病(T1D)、克罗恩病。
作用机制:
免疫重置:造血干细胞移植(HSCT)清除异常免疫细胞后重建新免疫系统。
免疫调节:间充质干细胞(MSC)通过PD-1/PD-L1通路抑制T细胞过度活化,并促进调节性T细胞(Treg)增殖。
研究进展:
红斑狼疮:2019年南京鼓楼医院团队报道,MSC输注治疗难治性SLE的5年缓解率达50%。
1型糖尿病:Viacyte公司开发的胰岛祖细胞封装装置(PEC-Direct)在I期试验中部分恢复胰岛素分泌。
典型疾病:骨关节炎(OA)、类风湿性关节炎(RA)、骨缺损(如粉碎性骨折)、骨质疏松。
作用机制:
软骨再生:间充质干细胞分化为软骨细胞,修复关节磨损。
抗炎作用:干细胞分泌IL-1Ra、TGF-β等因子,抑制滑膜炎症。
研究进展:
骨关节炎:韩国CartiHeal公司开发的干细胞-支架复合物(Agili-C™)在III期试验中使软骨厚度增加2.5倍。
骨修复:3D生物打印干细胞-羟基磷灰石支架成功用于颅骨缺损修复(2023年《Nature》报道)。
典型疾病:肝硬化、肝衰竭、非酒精性脂肪性肝炎(NASH)、遗传性肝病(如α1-抗胰蛋白酶缺乏症)。
作用机制:
肝细胞替代:iPSC分化为肝实质细胞,补充功能性肝细胞。
抗纤维化:MSC通过抑制肝星状细胞活化,减少胶原沉积。
研究进展:
肝硬化:日本横滨市立大学团队利用iPSC来源肝细胞移植治疗肝硬化,患者Child-Pugh评分改善50%。
肝类器官:2022年《Cell》报道,人肝类器官移植在小鼠中实现90%的肝功能代偿。
结语