随着再生医学技术研究的不断发展,干细胞治疗在多种疾病的治疗上展现出巨大潜力,具有广阔的应用场景,被称为“第三次医疗革命”。
干细胞是什么?为什么能这么厉害?它到底能治什么病?今天将带您揭开干细胞的神秘面纱,一篇文章读懂干细胞的原理和应用。
人体有200多种细胞,其中有传递信息的神经细胞,有携带氧气的血液细胞,有起到保护作用的皮肤细胞等等。
而还有一类细胞,是所有这些细胞的源泉,那就是干细胞。
我们毛发能够不断地生长,是因为有毛囊干细胞;血液能不断增殖,是因为有造血干细胞。
在体内或者实验室适当条件下,干细胞要么分裂成新的干细胞(自我复制),要么分裂成具有特定功能的特化细胞,如血细胞、脑细胞等,进而形成血液、肌肉、骨骼、神经等组织和器官,是构成身体各种组织和器官的“始祖细胞”。
干细胞因其天然具有自我更新和定向分化的能力,被称为“种子细胞”,医学界也称其为“万用细胞”。
人体由40-60万亿个细胞组成,每天都有大量细胞更新、衰老、损坏,甚至产生癌变。如果受损的细胞得不到及时修复,衰老的细胞得不到及时更新,病变的细胞得不到及时抑制,器官功能就会衰弱,免疫力随之也会降低,到最后人就会生病。
一般人体细胞可以自我更新,但有大致为50-60次的最大分裂次数,一旦达到这一次数,细胞就会死亡;还有很多高度特化的细胞不再具有分裂更新的能力。
同时随着时间的推移,细胞还不断受到内外环境的影响而发生损伤,造成功能性下降,最终衰老并死亡。
内环境:体内炎症、端粒缩短、自由基侵袭
外环境:环境污染、社会压力大、不良生活习惯
因此,为了弥补这一过程中的不足,保证人体内细胞的完整、活性和健康,机体保留了一部分未分化的原始细胞,这些细胞保持了与亲代相同的特性。被保留的这些原始细胞即为干细胞,理论上可以终身分裂,当机体需要时,干细胞就沿着特定的发育途径产生分化的子细胞。
干细胞在人体内发挥的作用本质上都是源于它的四大特性:
1.自我更新:干细胞能够通过细胞分裂成为与自己具有相同能力和特性的新干细胞,并在较长时间内保持未分化或低分化状态。这一特性使得干细胞在体内能够长期维持其数量,在需要时提供新的细胞来替代衰老或损伤的细胞。自我更新能力使干细胞在组织修复和再生中起到关键作用。
2.多向分化:干细胞具有分化为多种不同类型细胞的能力,如神经细胞、肌肉细胞、血液细胞等。这种多向分化潜能使得干细胞能够在不同的组织和器官中发挥作用,使得干细胞能够根据需要,转化为特定的细胞类型,以维持和修复受损的组织和器官。
3.旁分泌功能:干细胞可以分泌多种生物活性物质,包括可溶性细胞因子、趋化因子、生长因子、microRNAs、蛋白酶和胞外囊泡等,可以刺激细胞增殖和分化,促进组织修复和再生,加速衰老过程中受损组织的修复,恢复正常功能。这是干细胞治疗可以改善器官功能,起到抗炎、抗凋亡等作用的核心机制之一。
4.归巢效应:当机体损伤时,干细胞具有向损伤部位优势分布的特质,也就是说干细胞能够定向迁移到受损或老化的组织,并分化为相应的细胞进行修复。干细胞的“归巢效应”就好比导航定位的“GPS”,干细胞在外周血溜达一圈之后,会最终驻足在适当的干细胞生态位发挥作用;归巢性保证干细胞如何精准送达损伤部位、按需搬动。
干细胞存在的目的就是要利用其以上特性来维持人体器官的正常运作。科学家们将干细胞的 五大作用总结为 “ 5R ” :
1. Replace:替换和补充坏死细胞
2. Repair