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干细胞的划分及各自的优点

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干细胞的划分及各自的优点

发布日期:2017-11-02 作者: 点击:

干细胞按照分化潜能分类,大致可以分为全能干细胞,亚全能干细胞和成体干细胞


全能干细胞

全能干细胞具有能够发育成为各种组织器官的完整个体潜能的细胞。全能干细胞是指受精卵到卵裂期32细胞前的所有细胞。全能干细胞是指具有无限分化潜能,能分化成所有组织和器官的干细胞。换句话说,也就是具有形成完整个体分化潜能。胚胎干细胞就属于这一种。胚胎干细胞在进一步的分化中,可形成各种组织干细胞,又称多能干细胞,多能干细胞也叫APSC多能细胞,它具有分化出多种细胞组织的潜能,但失去了发育成完整个体的能力,发育潜能受到一定的限制。 多能干细胞取自囊胚,原肠胚期。多能干细胞进一步分化,可形成专能干细胞·专能干细胞只能分化成某一类型的细胞。原肠胚以后的干细胞只能是专能干细胞了,如某些肝脏细胞,骨髓造血干细胞 。所以脐带或者成人骨髓中的都已经是专能干细胞了,即纯体外培养只能分裂分化出特定的组织细胞,如骨髓只能分裂出各种血细胞。


亚全能干细胞

亚全能干细胞为人类体内存在为数不多的三胚层分化潜能干细胞,成体干细胞潜能具有等级结构性(Hierarchy),亚全能干细胞位于成体干细胞分化潜能等级结构金字塔的最上层,亚全能干细胞在 胚胎发育为成体后仍具有全能 基因组及表观遗传组学特性,但逐渐丢失部分原始干细胞表型,其中组织特异性基因在适当的微环境下可以被“激活”,机体需要时进入细胞增殖 周期,亚全能干细胞具有较强自我复制、分化与增殖潜能,以维持人体组织发育和 新陈代谢的 平衡。全基因组ChIP-seq和Solexa测序等高通量技术解析亚全能干细胞全基因组组蛋白修饰谱和小RNA表达谱数据库,证实了亚全能干细胞保留了与全能干细胞相似的三胚层分化关键基因组蛋白修饰活化状态,及小RNA表达谱,阐明了亚全能干细胞具三胚层分化潜能的基因及表观遗传学分子基础,“亚全能干细胞学说”陆续得到国际同行学者印证。


成体干细胞

成体干细胞是指存在于一种已经分化组织中的未分化细胞,这种细胞能够自我更新并且能够特化形成组成该类型组织的细胞。成体干细胞存在于机体的各种组织器官中。成年个体组织中的成体干细胞在正常情况下大多处于休眠状态,在病理状态或在外因诱导下可以表现出不同程度的再生和更新能力。


与胚胎干细胞相比,成体干细胞具有许多优势:


1、胚胎干细胞具有全能性和可以建系传代等优点,因此理论上应用前景广阔。但实际上由于每个个体的主要 组织相容性复合体(MHC)不同,同种异体 胚胎干细胞及其分化组织细胞用于临床会引起免疫排斥,因此基于胚胎干细胞的治疗方案要求对患者进行长期免疫抑制剂治疗或将患者的 造血系统和外来细胞形成嵌合体。 造血细胞,但小鼠胚胎干细胞的实验表明,来源于胚胎干细胞的造血细胞在体内无法重建造血机制,因而限制了临床应用。为了解决免疫排斥的问题,研究人员探索将患者的体细胞核移植到去核的健康供体卵细胞中,在体外克隆并随后发育分化产生携带患者自己MHC的胚胎干细胞。这些胚胎干细胞及其衍生 组织移植后不会产生免疫排斥,因此可以用于患者病变组织及其功能的重建,这就是 治疗性克隆。但一些研究观察到,胚胎干细胞发育分化过程中具有极高的非整倍体发生率,美国马萨诸塞州耶尼德研究组的最新研究发现,克隆动物的基因在构成没有缺陷的情况下,也不能像正常动物基因一样准确表达出来,也就是说,克隆动物存在无法正确生长发育的危险。正是这个原因,造成当前98%的动物克隆实验失败,而顺利降生的克隆动物也经常出现体重超重等异常。研究还发现,利用当前的克隆技术取患者体细胞核的细胞克隆培育出来的新 组织一样会存在缺陷,这项技术还有待完善、成熟。体细胞克隆所需的卵细胞难以获得,成体 干细胞则可从患者自身获得,而不存在 组织相容性的问题,治疗时可避免长期应用免疫抑制剂对患者的伤害。此外,少量的骨髓切除治疗有助于形成部分造血嵌合,可使异体成体 干细胞的治疗成为可能。


非定位性


2、虽然胚胎干细胞能分化成各种细胞类型,但这种分化是“非定位性”的。当前尚不能控制胚胎干细胞在特定的部位分化成相应的细胞,当前的做法容易导致畸胎瘤。在应用胚胎干细胞治疗前,必须先进行初步的细胞诱导分化,以防止 畸胎瘤的发生。应用胚胎干细胞时,也必须确认胚胎干细胞供者没有诸如(肌)营养失调症之类的遗传性疾病。相对而言,成体 干细胞不存在上述问题,例如骨髓移植实验并不引发畸胎瘤。


高度分化能力


3、成体 干细胞也具有类胚胎干细胞的高度分化能力。现已建立了 干细胞平台技术,从肌肉、肝脏、骨髓中成功地发现和分离了成体干细胞群,完成了干细胞定向诱导分化成骨、 软骨、 神经细胞、心肌细胞和血管内皮细胞的研究;当前又研究发现,从 胰腺等 组织可分离出间充质表型的成体干细胞群,具有多系分化潜能国内外尚未见相关报道。另外,在体内和体外实验证实,间充质表型 干细胞群可在干细胞调控因子诱导下转化成 造血干细胞。在上述研究工作的基础上, 又提出了成体 干细胞研究的新假说,即在人体发育的过程中,成体干细胞是存留在多种 组织中、具有多系分化能力的亚全能干细胞群体,这些细胞都具有相同或相似的细胞表型,在适合的 微环境下可分化成多种组织细胞。成体 干细胞移植是治疗 血液系统疾病、先天性遗传疾病以及多发性和 转移性恶性肿瘤疾病的最有效方法。


胚胎干细胞优势



1、胚胎干细胞能永生化,可以传代建系,且增殖能力强,来源充沛。


2、虽然成体 干细胞具有向多系分化的能力,但这种分化的“效率”尚不理想。通过体外的扩增培养能提高转化效率,但是体外的转化是否会引起成体 干细胞遗传变化还有待证实,而且这种分化是否是成体干细胞多系分化的结果尚无法肯定。即使是成体 干细胞多系分化的结果,我们也不明了是何种信号诱导了整个过程的发生。而胚胎干细胞的研究已经有三十多年的历史。鼠胚胎干细胞的研究已经证明了胚胎干细胞的全能性。相应的信号诱导机制的研究也取得了长足的进展。当前鼠胚胎干细胞的研究成果给正在进行的人体胚胎干细胞研究很大的助力。成体 干细胞和胚胎干细胞各有自身的优势和缺陷。对于一个实验室而言,同时开展对两者的研究,不仅是可能的,而且能互为裨益,相得益彰。两者的研究对 干细胞领域而言都是必要的。


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