幹細胞——新一代醫學革命

2021-02-13 金泰長福生命密碼

比爾蓋茨曾經預言,未來能夠超過微軟公司的科研成果,必定出現在生物醫藥領域。而如果要問近幾年什麼生物醫藥技術最為火熱,那麼無疑你將得到的答案是——幹細胞技術。

幹細胞是一類原始沒有特定分化的細胞,它具有分化成各種組織器官的潛能。我們現在個子這麼高,長這麼大隻,活蹦亂跳的,最初卻都由一個細胞發育而來,它就是受精卵,最高級的幹細胞。隨著我們逐漸長大,幹細胞並沒有消失掉,而是分化出各種多能幹細胞,藏身在我們身體內的各個角落。比如我們血液中的紅細胞每120天就要更新一次,每小時要製造約5億個新的紅細胞,如此龐大的工作量,只有骨髓中的造血幹細胞才能完成。或者我們摔了一跤,受傷了,但是沒幾天又完好如初,這正是皮膚基底層幹細胞的神奇之處。所以當我們的傷口很深,傷及真皮的時候,你會發現皮膚很難癒合,甚至需要植皮手術,因為這些幹細胞破損,神奇不在了。

通常細胞分化後,往往由於高度分化而完全喪失了再分化的能力,這樣的細胞最終將衰老和死亡。然而在一些動物體的發育過程中,體內卻始終保留了一部分未分化的細胞,這就是幹細胞。且在目前的生物科技的發展下,自體幹細胞已經可以人為的「批量生產」了,而不是僅僅局限於人體殘餘幹細胞的收集,使得幹細胞臨床的研究進一步實現大的跨越。

而這已經不是人類對於幹細胞的探索了,多年前,幹細胞的移植治療就受到廣泛關注:1999年,幹細胞研究被《科學》雜誌推為21世紀最重要的十項科研領域之一,且排名第一,先於"人類基因組計劃"。2000年,幹細胞研究再度入選《科學》雜誌評選的當年十大科技成就。2011年起,韓國、美國、加拿大等國相繼批准了幹細胞新藥,使一些疑難雜症得到了有效治療。到了2012年,中國進行幹細胞治療規範管理,同時免疫細胞治療得到了空前發展。2013年,《科學》雜誌將腫瘤免疫治療列為年度十大科學突破的首位。在2015年,中國逐步取消第三類醫療審批,並發布幹細胞製劑質量控制及臨床前研究指導原則,大大促進了幹細胞藥物的研究和發展。

隨著對幹細胞研究的愈加深入,科學家們發現幹細胞移植技術最為神奇在於其「複製」和「修復」的能力,這也就意味著醫學家們可以利用幹細胞具有自我複製和分化的能力來修復體內受損的器官、神經等,達到機體功能重建和修復的目的。從根源上增強機體的自愈力,達到治癒疾病、延壽抗衰老的目的。

隨著21世紀再生醫學領域的不斷創新,在未來,人類寄希望於利用幹細胞的分離和體外培養,在體外繁育出組織或器官,並通過組織或器官移植,實現對臨床棘手疾病的治療。

首先幹細胞是人體內各種組織器官更新換代的種子細胞,它具有分化的能力,可以再生出我們人體各種組織器官需要的細胞。因此它被稱為是現代醫學最神奇的發現,也是21世紀能夠改變人類的一項重要成果。幹細胞的出現改變了許多疾病治療的理念,給人們帶來健康的身體、年輕的面容、充沛的精力和更長的壽命,甚至有時是我們活下來的唯一機會。

  一個生命都是從一顆細胞開始的,那就是幹細胞。幹細胞也被稱為萬能細胞。從第一顆幹細胞開始將逐漸分化成我們人體內240多種細胞類型,從而組成人體的各種組織、器官和系統。因此細胞健康是人體健康的基礎。

  人體由60萬億-100萬億個細胞組成,如果組成某個組織或器官的細胞不健康,我們的身體就不會健康。這是因為細胞活動是人類生命的源泉。

  我們的身體為了生存,就發揮維持、管理細胞並使有問題的細胞再生的自我修復功能。這種自我修復功能是通過我們體內的幹細胞來完成的。幹細胞是直接治療我們身體的治療劑。

  然而隨著人體老化,幹細胞的數量和活性開始下降,身體自我修復的功能減弱,成人變得容易患病而且傷口不易癒合,也就是說幹細胞左右著我們的健康。

       幹細胞可以從骨髓,脂肪,臍帶、胎盤中提取,通過體外提純、增殖、培養,回輸進人體,這就是簡單意義上的幹細胞治療方式。

  「幹細胞的五項功能」

  1替代和修復死亡和受損傷的細胞

  幹細胞具有自動歸巢的特性,在注入人體後,會聚集到受損的器官和相應的部位,並分化為這些器官和部位的特異性細胞。幹細胞注入人體後,在目標組織內的微環境作用下,會長出新的細胞與組織,修復受損組織。通過幹細胞自身的分化功能來生長出新的組織細胞,彌補組織細胞的衰老、死亡、損傷,使得病變的組織與細胞恢復健康。並參與新生血管,形成改善損傷組織的微循環。

  2激活休眠和處於抑制狀態的細胞

  人體的生長發育是通過細胞分裂完成的,隨著年齡的增加,部分細胞在分裂後,脫離了正常的細胞周期,呈現功能性休眠的狀態。部分細胞會在內因(如精神壓力、焦慮等心理作用)或外應(如藥物、環境、細菌、病毒等)作用下,生長受到抑制。這些休眠和處於抑制狀態的細胞不再進行分裂增殖,只進入老化代謝的過程,致使人體新生細胞數量減少,新陳代謝減緩,人體進入衰老。幹細胞作為年幼的新生細胞,給脫離細胞周期的成年細胞帶來了青春的訊息。受到幹細胞刺激的休眠細胞和抑制狀態細胞活化起來,重新進入細胞周期,通過分裂增殖,增加體內新生細胞數量,使人體新陳代謝進程恢復正常甚至逆轉。

  3旁分泌作用

  幹細胞注入目標組織後,可以通過分泌出各種蛋白質、酶與多種因子(如神經營養因子、抗凋亡因子等各種生長因子、細胞因子)以及調節肽和氣體信號分子等多種生物活性因子,作用於周圍細胞,發揮旁分泌作用。可以促進細胞增殖,抑制功能細胞的凋亡,使現有組織祖細胞分化成組織細胞修復受損組織與生長新的組織。

  4免疫調控機制

  人體免疫性疾病是由於自身免疫細胞產生「誤判」,攻擊自身的重要細胞、組織以及器官的結果。幹細胞本身不引起免疫類細胞活化,但可抑制自然殺傷細胞的增殖,通過細胞間接觸和可溶性因子的分泌發揮免疫抑制功能。幹細胞具有明顯的免疫抑制活性,通過多分子參與、多途徑調控及其旁分泌作用,並與機體炎症的微環境相互作用,對機體免疫反應進行動態調控。從根本上消除疾病的發病基礎,這些治療方法在觀念上完全不同於傳統的治療方法,主要強調通過修復調控人體免疫細胞來治療各種疾病。

  5促進細胞間信號傳導的恢復

  細胞的信號傳導,是指信號分子通過與細胞膜上的受體蛋白集合併相互作用,從而引起受體構象變化並導致細胞內產生新的信號物質,激發出諸如離子通透性、細胞形狀或其他細胞功能改變的應答過程。

  信號傳導是一個重要的基本生命現象。從最簡單的單細胞生命體,到最高級的人類自身,各類細胞時時刻刻都與胞外環境或其他細胞發生著聯繫,進行著信息的傳導與交流,以使生命體與體外環境以及生命體本身能夠維持平衡。同時,信號傳導還調控著許多生命過程,比如,細胞的增殖與細胞周期調控、細胞遷移、細胞形態與功能的分化與維持、免疫、應激、細胞惡變與細胞凋謝等等。幾乎所有重要的生命過程,如呼吸作用、光合作用、氧化磷酸化、神經衝動、免疫調節等都與信號傳導有著密切的關係。許多疾病的發生是信號傳導失誤的結果,無論是信號傳導途徑還是信號傳導分子的異常都會造成疾患,如癲癇、神經退行性疾病、遺傳性疾病、巨人症、肥胖症、糖尿病、癌症等。

  幹細胞分泌的蛋白質、酶、生物活性因子等,可以幫助修復、增強細胞間信號傳導的通路。如間充質幹細胞分泌連接蛋白幫助細胞間連接、促進離子通道的開放等,使細胞間信號傳導通路暢通,信號傳遞及時準確,構建健康、穩固的信號傳輸網絡,抑制因信號傳遞錯誤導致的疾病的發生。

細胞是奇妙的!細胞科學正在改變我們的生活,並在很大程度上使我們生活變得更加美好。

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