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干细胞研究:干细胞的生物学进展,及其在急性脊髓损伤的临床应用

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一、前言

脊髓损伤是由脊柱机械损伤引起的复杂病理、生理反应。全球发病率急性脊髓损伤约为每10万人10例,每年诊断出700000多例新病例。对脊髓损伤患者的医疗所造成的经济影响很大,估计第一年的费用为每人500000美元以上,每年额外收费近100000美元,以维持患者的剩余生命。

二、干细胞特性

干细胞有独特的能力进行不对称分裂,产生一个子干细胞和一个额外的祖细胞。干细胞的成熟是能够用其表型库定义其效力的,全能性指的是分化为所有终末细胞群体的能力,多能性定义的干细胞只能追求一个谱系的子集。干细胞生物学的进步允许直接调节分化途径,并从全能和多能细胞产生相对均匀的终末分化细胞的能力。

三、干细胞治疗脊髓损伤

在啮齿动物模型中已被证明,尽管存在损伤后的抑制环境,多能神经祖细胞的移植足以促进神经轴突伸长和突触形成。人类胚胎干细胞衍生的神经谱系细胞群体进行定向分化的潜力研究已被广泛报道。

四、干细胞研究的广泛性

基于细胞的疗法的研究已扩展到多个前沿、从神经祖细胞衍生出可移植细胞到建立多种优化移植方法。

五、胚胎干细胞

人类胚胎干细胞被认为是典型的干细胞,具有永无止境地自我更新的能力和分化为任何细胞谱系的能力。维持这种状态是不平凡的,需要严格调节细胞周期的进展和保持基因组稳定性。多项实验已显示出人类胚胎干细胞的移植可以促进脊髓损伤患者的运动功能的适度恢复。


六、胚胎干细胞的局限性

人类胚胎干细胞在人类脊髓损伤中的应用受到了道德限制。获得人类胚胎干细胞涉及从发育中的囊胚的内部细胞团中分离出胚胎细胞,这是生殖细胞保持多能性和自我更新能力的最后阶段之一;

这将导致囊胚的破坏,这是一个重大的伦理问题。此外,畸胎瘤的形成,这种肿瘤肿块是由结构组成分为异质聚集体,已在许多人类胚胎干细胞衍生细胞治疗的动物模型中观察到。

七、胚胎干细胞的替代细胞

考虑到围绕人类胚胎干细胞的争议焦点,过渡到间充质干细胞和诱导多能干细胞作为人类胚胎干细胞的多能替代物。与人类胚胎干细胞不同,骨髓间充质干细胞可以很容易地从成年人那里获得,并从许多器官和组织中获得,包括骨髓和脂肪组织。此外,自体收获和移植细胞的机会大大减少了对免疫原性和移植物排斥反应的担忧。

八、讨论

间充质干细胞衍生的细胞移植疗法也已在动物模型中显示,以减少与继发性损伤引起的免疫激活相关的脊髓损伤。间充质干细胞“归巢”到损伤部位的能力允许无创的细胞移植方法,包括外周注射。尽管有这些优点,骨髓间充质干细胞也带来了明显的局限性,包括其固有的多能性限制了其临床应用。


【参考资料】

1.KumarR,LimJ,MekaryRA,RattaniA,DewanMC,SharifSY,etal:Traumaticspinalinjury::e345–e363,2018.

2.OhSK,ChoiKH,YooJY,KimDY,KimSJ,JeonSR:AphaseIIIclinicaltrialshowinglimitedef:436–447,2016.