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第4章 干细胞疗法

1.如何获取干细胞

获取干细胞的渠道主要有两个:成人细胞、脐带细胞、胚胎干细胞。

成人干细胞可以从骨髓或者外周系统提取。其中骨髓是干细胞的丰富来源,然而这个提取的过程会破坏骨髓,给承受者带来一定的痛苦。

成人干细胞也可从外周系统提取,这可以避免伤害骨髓,但过程需要的时间较长。但它有优于脐带干细胞和胚胎干细胞之处:首先,是数量不成问题;其次,提取出的细胞也不会存在DNA的差异,因此不会受人体排斥。

干细胞的第二大丰富来源是脐带。如果一个家庭准备在先,脐带细胞也可以提供完美的匹配。脐带细胞在怀孕的时候提取,作为一种保险措施,储存在低温的细胞库里,以备将来新生儿之用。这种细胞也可以用在新生儿的父母和其他人身上。但是血缘关系越远,细胞被免疫系统的抗体排斥的可能性就越大。

然而,一些细胞类型比较常见,正如血型有常见的一样,所以特别是有多个捐献者时,匹配是完全可能的。脐带细胞的捐献和储藏过程与血液类似,因此,捐献脐带细胞受到大力的提倡。

与成人细胞相比,脐带有着比较丰富的干细胞资源,而且可以预先储藏,以备未来之需。

2.干细胞修补人体的三大突破

“干细胞”这一打造人体的“原始材料”,现在已经成为修补人体病变、损伤组织最合适的“补丁”。

突破一,造血干细胞可治疗多种疾病。

随着科学技术的进步,人们又发现造血干细胞在特定条件下可经诱导分化为其他细胞。据悉,现在已经有人开始用这种方法进行组织修复,用于治疗帕金森综合征、糖尿病、老年性痴呆、心脏病、脊髓损伤等疾病。

科学家们还发现,从人的胎盘、骨髓、肌肉以及多种组织中都能获取干细胞。国内外在实验室条件下已经用各种干细胞培养出了神经细胞、脑细胞、新生血管、再生骨骼、再生声带等,给手术治疗植物人、瘫痪等神经系统疾病带来了曙光。

此外,有人还成功地将骨髓造血干细胞转化成为肝细胞,这也意味着对肝功能衰竭病人的治疗将可能有新的治疗方法。

突破二,多能干细胞能克隆器官。

现在有一种非常热门的方法是治疗性干细胞克隆,所谓治疗性克隆即将患者的体细胞核移植到一个预先脱核的卵母细胞中,融合形成含有患者遗传信息的全能细胞,进一步发育成囊胚,然后取囊胚内细胞在体外定向培养产生多能干细胞。

这些多能干细胞可进一步分化形成特定的专能干细胞、相关组织甚至器官。由于克隆的干细胞或组织含有患者的全部遗传信息,所以用于临床治疗不再发生免疫排斥。

但是,治疗性干细胞组织克隆技术由于还不成熟,卵细胞来源缺乏,胚胎干细胞分化机制还不清楚,而且涉及社会伦理观念等多种原因,所以近几年内很难用于临床。

突破三,成人有望移植脐带血。

脐血中能够提供的造血干细胞有限,而成人移植过程中所需的造血干细胞较多,所以目前脐带血移植主要用于儿童。

现在,专家们正在进行干细胞扩增技术的研究,就是要使干细胞能够实现一个变多个。这样,成人脐带血移植中干细胞数量制约成功率的瓶颈问题就将逐步得到解决。

3.干细胞神奇的功能

干细胞是相对于分化的细胞而言的,因为这种细胞具有全能的分化潜力。因此,它为医学的发展带来了极大的希望。

最基本的多能干细胞可以帮助我们理解人类发育过程中的复杂事件。人体多能干细胞最为深远的潜在用途是生产细胞和组织,它们可用于所谓的“细胞疗法”。许多疾病及功能失调往往是由于细胞功能障碍或组织破坏所导致的。

如今,一些捐赠的器官和组织常常用以取代生病的或遭破坏的组织。但遗憾的是,受这些疾病折磨的病人数量远远超过了可供移植的器官数量。

经刺激后可发展为特化的细胞,这使替代细胞和组织来源的更新成为可能,从而用于治疗各类疾病、身体不适状况和残疾,包括帕金森综合征、脊髓损伤、中风、烧伤、心脏病、糖尿病、骨关节炎和类风湿性关节炎等这些疾病。

几乎没有哪个医学领域是这项发明没有涉及到的。比如,健康心肌细胞的移植可为慢性心脏病病人提供新的希望,即使这些病人的心脏已无法正常跳动。这种希望在于,从人体多能干细胞中培育出心肌细胞,并移植到逐渐衰退的心脏肌肉,以便增加衰退的心脏功能。

在小鼠和其他动物身上进行的初期工作表明,植入心脏的健康心肌细胞成功地进驻心脏,并与宿主细胞一起工作。这些实验表明这种类型的移植是切实可行的。

干细胞对早期人体的发育特别重要,在儿童和成年人中也可发现专能干细胞。举我们所最熟知的干细胞之一——造血干细胞为例,通常造血干细胞存在于每个儿童和成年人的骨髓之中,也存在于循环血液中,但数量非常少。而在我们的整个生命过程中,造血干细胞在不断地向人体补充大量的红细胞、白细胞和血小板,而这些细胞在人体发展过程中又起着关键性的作用。如果没有这些造血干细胞,我们就无法存活。

干细胞是一类具有自我更新和分化潜能的细胞,它的发育受多种内在机制和微环境因素的影响。目前,人类胚胎干细胞已成功地在体外培养。

在胚胎的发生发育中,单个受精卵可以分裂发育为多细胞组织或器官。在成年动物中,正常的生理代谢或病理损伤,也会引起组织或器官的修复再生,胚胎的分化形成和成年组织的再生,是干细胞进一步分化的结果。

胚胎干细胞是全能的,具有分化为几乎全部组织和器官的能力,而成年组织或器官内的干细胞一般认为具有组织特异性,只能分化特定的细胞或组织。然而,这个观点目前受到了挑战。

最新研究发现,成体干细胞可以横向分化为其他类型的细胞和组织,这为干细胞的应用开创了更广泛的空间。

总之,凡需要不断产生新的分化细胞,以及分化细胞本身不能再分裂的细胞或组织,都要通过干细胞所产生的具有分化能力的细胞,来维持肌体细胞的数量。可以这样说,生命是通过干细胞的分裂,来实现细胞的更新及保证持续生长的。

4.干细胞与血管性、自身免疫性疾病

近年来,干细胞研究的一个重要进展是造血干细胞在血管疾病治疗中的应用。早在100多年前,就有人提出造血细胞和血管细胞来源于一个共同的干细胞——血液血管干细胞。

血液血管干细胞可以进一步发育、分化成血管干细胞,血管干细胞进一步分化增殖最终形成血细胞和血管两大系统。

然而近年来的研究发现,造血干细胞和血管干细胞的界限并不十分清晰。它们的功能十分相似,而且两者能相互转化。实质上两者是一群处于不同分化阶段的多能干细胞。

我国学者在国际上曾多次开展多功能干细胞移植治疗动脉硬化性闭塞症、糖尿病足等重度下肢缺血性疾病的研究,并取得了显著疗效,使众多患者避免了截肢的痛苦。

人体的免疫系统,时常担负着抵抗外来病原体的入侵、保障人类能够在充满细菌的环境中健康成长的重任。

当人体内的免疫系统发生紊乱,错误地把人体内的组织器官作为攻击的靶点进行破坏的时候,就会引起自身的组织损伤,从而导致一系列结构和功能障碍,即自身免疫性疾病。

近几年研究发现,许多疾病的发生都或多或少的有自身免疫因素的参与,包括系统性红斑狼疮、硬皮病、自身免疫性肠炎、糖尿病、肾炎、肝炎等。

传统的治疗方法主要是应用非特异性的免疫抑制剂(如糖皮质激素)进行治疗。这种疗法往往带来广泛的免疫抑制,因而容易引起患者感染、内分泌代谢障碍、激素依赖等问题。

5.干细胞的移植疗程

一般情况下,干细胞移植都是从在医院进行身体检查开始的。然后,在国际GMP标准(药品生产质量管理规范)的实验室里制备出所需的干细胞。

接着,这些干细胞送入医院。临床医生将依据患者的临床评估,将干细胞通过注射、介入等方法植入人体。一旦细胞到达“目的地”,这些细胞便具有修复组织细胞和恢复组织功能的能力。

在治疗后几个星期内,患者还不会看到或感觉到任何改变,当然也有部分患者可能很快就见到效果。在1个月内,有时需要2个月的时间,患者应该可以感觉到症状减轻,活动能力增强。其结果正如患者所希望的,改善了生活质量。依据每个病人的病情移植治疗时间约需3~4周。

实际上,干细胞的移植安全性是很高的。那是不是所有的人都能进行干细胞的移植呢?

其实,干细胞移植不是所有的人都能适应的,下面的几种人群是不能实行移植的:高度过敏体质或者有严重过敏史者;休克或全身衰竭,生命体征不正常及不配合检查者;晚期恶性肿瘤者;全身感染或局部严重感染,需抗感染康复后者;含心、肺、肝、肾等重要脏器的功能障碍者;凝血功能障碍,如血友病者;血清学检查阳性者,如艾滋病、乙肝、梅毒等;染色体或基因缺陷,免疫功能缺陷者;极个别的期望值过高,或者不切合实际的要求者。

6.干细胞与肿瘤、心脏治疗

(1)干细胞与肿瘤治疗。

最近几年,干细胞的研究与应用为肿瘤治疗提供了新的思路,人们有可能从干细胞的角度找到彻底治愈恶性肿瘤的理想途径。事实上,在我国已经有首例基因干细胞移植治愈的癌症患者。

目前,造血干细胞移植治疗恶性血液肿瘤在临床被广泛应用,移植成功率已达75%以上。移植用造血干细胞已从过去的骨髓发展到动员外周血、脐带血、胚肝等,从而扩大了临床应用的范围。国内临床移植进展迅速,发展水平与国外水平相当。

造血干细胞移植的适应症从恶性血液病发展到实体肿瘤、遗传病、自身免疫性疾病、难治性感染等,并逐渐被患者和临床医师所接受。

最近几年,人们提出的肿瘤干细胞学说认为:肿瘤起源于干细胞,肿瘤组织中存在干细胞。实践中,人们在多种肿瘤组织中找到了干细胞,这为根治肿瘤提供了新思路,即只有研究出以杀死肿瘤干细胞为目的的治疗策略,才能从根本上消除肿瘤。

(2)干细胞与心脏治疗。

通常从30岁起,人的心肌便开始出现衰老现象,并逐步出现脂褐素沉积、散在性心肌变性、微血管梗死和脂肪变性等症状,心肌收缩力以每年1%的速度逐年递减。

医学界发现心脏肌细胞自身的再生能力很弱,一旦缺血损伤发生,就算随后恢复了血液供应和营养供给,已经死亡的心肌细胞也几乎不能再生。这种重要的生物特性决定了人类的心脏既重要又脆弱。

心脏和大脑必须每分每秒连续工作,一旦受损,就没有足够的修复能力!在传统医学中,还没有任何逆转变性坏死心肌的治疗方法。

而利用干细胞治疗心脏,可修复心肌梗死等各种疾病,在恢复心脏结构功能上取得神奇的效果。这也是人类第一次拥有根本性治疗心脏病的医疗技术,是目前治疗心脏病的国际最高水平。

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