干細(xì)胞的特性及通過干細(xì)胞進(jìn)行疾病治療的原理

從小分子藥物到大分子藥物，再到目前最新的細(xì)胞藥物，人類的醫(yī)藥治療已經(jīng)進(jìn)入到了一個(gè)新的時(shí)代。在這個(gè)新的時(shí)代中，細(xì)胞成為人類最重要也是最寶貴的醫(yī)療資源之一，正常且富有活力的細(xì)胞是延緩衰老、保持健康的關(guān)鍵所在。

 

目前來說，最重要的細(xì)胞資源我們可以分為兩類，一類是免疫細(xì)胞，另一類則是干細(xì)胞。

 

免疫細(xì)胞伴隨著人體接觸各種病原微生物而演變成每個(gè)人獨(dú)特且強(qiáng)大的免疫力，每個(gè)人身體的免疫細(xì)胞組成都是獨(dú)一無二的。免疫細(xì)胞承擔(dān)著清除病原微生物以及體內(nèi)變異、感染細(xì)胞（包括衰老細(xì)胞和癌細(xì)胞）等的重要職責(zé)。目前免疫細(xì)胞主要用于疾病治療，其中進(jìn)展最迅速的是癌癥治療，免疫細(xì)胞治療已經(jīng)成為癌癥治療中最具有潛力的一支。

 

干細(xì)胞，也被稱為“萬能細(xì)胞”，由于干細(xì)胞具有分化成身體不同類型細(xì)胞的能力，因此成為修復(fù)人體的“最佳原材料”，基于干細(xì)胞的特性，再生醫(yī)學(xué)如雨后春筍般崛起。

 

既然人體內(nèi)就有免疫細(xì)胞和干細(xì)胞，同時(shí)免疫細(xì)胞和干細(xì)胞也可以從人體內(nèi)獲取，尤其是干細(xì)胞，既然可以再生，為什么我們還需要凍存這些細(xì)胞？這是因?yàn)橐粋�(gè)不可抗力因素在影響著我們，它就是時(shí)間。

 

NO.1
伴隨著衰老，干細(xì)胞的功能也會(huì)降低

實(shí)際上，人類的細(xì)胞分裂有其極限。早在1965年，Hayflick就提出了細(xì)胞衰老這一概念，即所有的原代細(xì)胞（干細(xì)胞）在經(jīng)過一定次數(shù)的細(xì)胞分裂后都會(huì)停止分裂增殖，并且和年輕個(gè)體相比，成年個(gè)體的干細(xì)胞可以分裂的次數(shù)更少。

 

一項(xiàng)大型的研究對(duì)6歲~92歲的人類間充質(zhì)樣本進(jìn)行了研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：和年輕的人群相比，年老個(gè)體的間充質(zhì)干細(xì)胞（干細(xì)胞治療中應(yīng)用較廣的一種）表現(xiàn)出更多的衰老特征，這意味著伴隨年齡增加，干細(xì)胞的增殖能力會(huì)不斷降低。
 

研究中列舉的和干細(xì)胞衰老相關(guān)的分子特征（部分）

 

隨著干細(xì)胞的衰老，人類的細(xì)胞出現(xiàn)損傷無法及時(shí)修復(fù)，再生的細(xì)胞也在不斷減少，這就會(huì)導(dǎo)致很多疾病的發(fā)生。如果可以將年輕時(shí)候的干細(xì)胞凍存起來，而后在衰老的時(shí)候再拿出來用，那么就有望實(shí)現(xiàn)干細(xì)胞的“凍齡”，保存其活力。

 

NO.2
細(xì)胞凍存技術(shù)，已經(jīng)相當(dāng)成熟

細(xì)胞凍存技術(shù)其實(shí)已經(jīng)早在1776年就已經(jīng)被人們提了出來，不過那時(shí)候受限于技術(shù)和人們的認(rèn)知，細(xì)胞凍存仍舊是一個(gè)可望不可及的技術(shù)。

 

隨著時(shí)間進(jìn)入到二十世紀(jì)中葉，生物科技得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，在六十年代，美國(guó)美國(guó)紐約血液中心Rowe最先實(shí)現(xiàn)了紅細(xì)胞的低溫保存。并且在液氮溫度下保存了12年的紅細(xì)胞復(fù)蘇后檢查，其生化性質(zhì)和功能并沒有發(fā)生變化，這首次證實(shí)了細(xì)胞可以在低溫環(huán)境下長(zhǎng)期存活。

 

2021年，一項(xiàng)大型的回顧研究對(duì)牙髓干細(xì)胞的凍存進(jìn)行了數(shù)據(jù)分析，在納入研究的21篇文章中，對(duì)不同的冷凍方式進(jìn)行了分析和對(duì)比。研究對(duì)多種干細(xì)胞的活力參數(shù)進(jìn)行了分析。
 

不同研究對(duì)干細(xì)胞活力分析的情況

 

分析結(jié)果顯示：冷凍保存的細(xì)胞均可以保持其細(xì)胞形態(tài)和分化能力，和新鮮培養(yǎng)的細(xì)胞活力類似，通過液氮冷凍的方式，牙髓干細(xì)胞最高可以達(dá)到100%的細(xì)胞活力率。

 

這些研究為液氮技術(shù)下干細(xì)胞的保存提供了充足的證據(jù)。并且在超低溫的情況下，細(xì)胞幾乎不會(huì)出現(xiàn)損耗，保存得當(dāng)，理論上來說可以永久保存。而凍存后取出來的干細(xì)胞也不會(huì)降低其活力和作用。

 

那么干細(xì)胞的神奇之處在哪里呢？為什么它可以進(jìn)行多種疾病的治療呢？

 

NO.3
干細(xì)胞治療的神奇之處有哪些？

隨著干細(xì)胞治療研究的不斷深入，我們發(fā)現(xiàn)干細(xì)胞有著很多常規(guī)療法無法企及的神奇之處。干細(xì)胞是人體內(nèi)的細(xì)胞，因此對(duì)其進(jìn)行研究使我們了解干細(xì)胞在人體內(nèi)發(fā)揮著怎樣的作用，也是因?yàn)槿绱宋覀兛梢酝ㄟ^干細(xì)胞來進(jìn)行上述的多種疾病的治療。

 

目前，干細(xì)胞發(fā)揮治療的原理可以分為兩類，一類是通過干細(xì)胞自身的分化特性來對(duì)身體組織進(jìn)行修復(fù)，另一類則是干細(xì)胞可以分泌多種細(xì)胞因子來進(jìn)行身體功能的調(diào)節(jié)。

 

NO.4
干細(xì)胞自身特性

干細(xì)胞一個(gè)簡(jiǎn)單的應(yīng)用案例是將干細(xì)胞進(jìn)行分離后直接輸入到受損部位，這樣干細(xì)胞會(huì)在身體自身的影響下分化成對(duì)應(yīng)的細(xì)胞，從而達(dá)到治療的目的，比如輸注造血干細(xì)胞進(jìn)行白血病的治療。

 

其次，干細(xì)胞在體外誘導(dǎo)分化成具有對(duì)應(yīng)功能的細(xì)胞可以替代人體受損的細(xì)胞進(jìn)行治療。目前進(jìn)展比較快的是通過人工誘導(dǎo)產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的胰島細(xì)胞產(chǎn)生胰島素進(jìn)行糖尿病的治療；另外，通過干細(xì)胞誘導(dǎo)分化成視網(wǎng)膜色素上皮細(xì)胞（RPE）或者視網(wǎng)膜前體細(xì)胞（RPC），可以用于眼部疾病的治療，幫助應(yīng)對(duì)視力退化等疾病。

 

最后，干細(xì)胞還有著一個(gè)特殊的屬性——歸巢效應(yīng)。簡(jiǎn)單來說，人體內(nèi)受損部位或者炎癥部位像是一個(gè)個(gè)吸引著干細(xì)胞的“巢”，當(dāng)干細(xì)胞回輸?shù)饺梭w時(shí)會(huì)尋找這些“巢”并進(jìn)行修復(fù)。一項(xiàng)大型的分析數(shù)據(jù)顯示，已有研究證實(shí)干細(xì)胞通過歸巢效應(yīng)修復(fù)多部位的身體損傷，這為干細(xì)胞治療廣泛提高身體能力奠定了基礎(chǔ)。
 

自體間充質(zhì)干細(xì)胞和異體間充質(zhì)干細(xì)胞的來源和可以治療的目標(biāo)組織或器官

NO.5
干細(xì)胞分泌因子

除了自身具備的能力之外，干細(xì)胞還可以分泌多種細(xì)胞因子來進(jìn)行身體的調(diào)節(jié)。當(dāng)回輸?shù)母杉?xì)胞到達(dá)受損部位的時(shí)候，可以分泌多種細(xì)胞修復(fù)因子，激活本身受損部位的干細(xì)胞，進(jìn)而加快身體的修復(fù)。

 

另外，大量的研究顯示干細(xì)胞可以分泌免疫調(diào)節(jié)因子，從而降低局部炎癥癥狀，不論是自身免疫性疾病還是被證實(shí)和大腦炎癥有著密切聯(lián)系的阿爾茲海默癥，干細(xì)胞治療都取得了一定的治療進(jìn)展。

 

NO.6
干細(xì)胞療法，多種疾病均可治療

目前在臨床上使用較多的是間充質(zhì)干細(xì)胞治療（干細(xì)胞的分類可以查看我們之前的文章）。根據(jù)世界臨床試驗(yàn)中心clinicaltrials.gov官網(wǎng)的數(shù)據(jù)顯示，自1995年報(bào)告第一個(gè)間充質(zhì)干細(xì)胞臨床試驗(yàn)以來，每年干細(xì)胞治療的臨床試驗(yàn)都在大幅度增加，并且在近年來呈現(xiàn)出爆發(fā)的趨勢(shì)。
 

不同年份人間充質(zhì)干細(xì)胞治療的臨床試驗(yàn)數(shù)量變化圖

 

間充質(zhì)干細(xì)胞的治療幾乎覆蓋絕大多數(shù)的治療領(lǐng)域，包括創(chuàng)傷修復(fù)、心臟病學(xué)、免疫學(xué)、血液學(xué)、腫瘤學(xué)以及精神病學(xué)等醫(yī)學(xué)學(xué)科。
 

各種不同醫(yī)學(xué)學(xué)科間充質(zhì)干細(xì)胞的臨床試驗(yàn)分布表格

 

從多項(xiàng)臨床試驗(yàn)結(jié)果來看，不論是局部注射還是全身性的注射，人體內(nèi)都會(huì)不斷清除掉回輸?shù)母杉?xì)胞，由于每個(gè)人的免疫系統(tǒng)清除速度、回輸路徑、干細(xì)胞來源組織、干細(xì)胞供體年齡以及干細(xì)胞體外培養(yǎng)時(shí)間長(zhǎng)短等因素存在差異，因此干細(xì)胞的清除時(shí)間從幾天到幾個(gè)月不等。因此，目前干細(xì)胞回輸治療一般會(huì)采用不同多個(gè)療程治療，用以提升治療效果（比如在一項(xiàng)骨關(guān)節(jié)炎的臨床試驗(yàn)中就分別在治療后的第1個(gè)月、第2個(gè)月、第3個(gè)月以及第6個(gè)月的時(shí)候分別注射了干細(xì)胞進(jìn)行治療）。

 

近些年來干細(xì)胞治療領(lǐng)域發(fā)展迅速，其中包括脊髓損傷修復(fù)、阿爾茲海默癥大腦治療以及半月板修復(fù)等都取得了非常不錯(cuò)的進(jìn)展。相信隨著更多新臨床試驗(yàn)的開展，干細(xì)胞治療將有望為更多的“不治之癥”帶來希望。

 

來源：細(xì)胞加

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參考資料（向下滑動(dòng)查看）

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