什么是干细胞,他们做了什么?

发布时间:2019-10-16 发布者:亚太聚焦网

体内细胞具有特定目的,但干细胞是尚未发挥特定作用的细胞,几乎可以成为所需的任何细胞。

干细胞是未分化的细胞,因为身体的需要,干细胞可以变成特定细胞。

科学家和医生对干细胞非常感兴趣,因为它们有助于解释身体某些功能如何发挥作用,以及它们有时可以会出现的错误。

干细胞也有望治疗一些目前无法治愈的疾病。

干细胞来源

干细胞起源于两个主要来源:成体组织和胚胎。科学家们正在研究如何利用遗传“重编程”技术从其他细胞中开发干细胞。

成体干细胞

一个人的身体所有部位都含有干细胞。身体可以在需要时使用这些干细胞。

也称为组织特异性或体细胞干细胞,从胚胎发育时起,成体干细胞存在于整个身体中。

细胞处于非特异性状态,但它们比胚胎干细胞更专业。它们保持这种状态直到身体需要它们用于特定目的,比如皮肤或肌肉细胞。

日常生活意味着身体不断更新其组织。在身体的某些部位,例如肠道和骨髓,干细胞经常分裂以产生新的身体组织以进行维护和修复。

干细胞存在于不同类型的组织内。科学家在组织中发现了干细胞,包括:

大脑

骨髓

血液和血管

骨骼肌

皮肤

肝脏

然而,干细胞很难找到。它们可以保持非分裂和非特异性多年,直到身体召唤它们来修复或生长新组织。

成体干细胞可以无限分裂或自我更新。这意味着它们可以从起源器官产生各种细胞类型,甚至完全再生原始器官。

这种分裂和再生是皮肤伤口愈合的方式,或者例如肝脏等器官如何在损伤后自行修复。

过去,科学家认为成体干细胞只能根据其来源组织进行分化。然而,现在一些证据表明它们可以分化成其他细胞类型。

胚胎干细胞

从怀孕的最早阶段开始,在精子使卵子受精后,形成胚胎。

在精子受精卵后约3-5天,胚胎采取胚泡或细胞球的形式。

胚泡含有干细胞,随后将植入子宫内。胚胎干细胞来自4-5天大的胚泡。

当科学家从胚胎中取出干细胞时,这些通常是由体外受精(IVF)引起的额外胚胎。

在体外受精(IVF)诊所,医生在试管中给几个卵子施肥,以确保至少有一个卵子存活下来。然后,他们将植入有限数量的卵子以开始怀孕。

当精子使卵子受精时,这些细胞结合形成一个称为受精卵的单个细胞。

然后,这种单细胞受精卵开始分裂,形成2,4,8,16细胞,依此类推。

很快,在胚胎植入子宫之前,这个约150-200个细胞的质量就是胚泡。胚泡由两部分组成:

外细胞团,成为胎盘的一部分一种内部细胞团,会发育成人体;内细胞团,是发现胚胎干细胞的地方。科学家称之为全能细胞。术语全能是指它们具有发展成体内任何细胞的总潜力。

通过正确的刺激,细胞可以变成血细胞,皮肤细胞和身体所需的所有其他细胞类型。

在妊娠早期,胚胎阶段持续约5天,然后胚胎植入子宫。在这个阶段,干细胞开始分化。

胚胎干细胞可以分化成比成体干细胞更多的细胞类型。

间充质干细胞(MSCs)

MSCs来自围绕身体器官和其他组织的结缔组织或基质。

科学家们已经使用MSCs来创造新的身体组织,如骨骼,软骨和脂肪细胞。他们有一天可能会在解决各种健康问题方面发挥作用。

诱导多能干细胞(iPS)

科学家们在实验室中使用皮肤细胞和其他组织特异性细胞来创造这些细胞。这些细胞的行为方式与胚胎干细胞相似,因此它们可用于开发一系列疗法。

为了培养干细胞,科学家首先从成人组织或胚胎中提取样本。然后,他们将这些细胞置于特定的培养物中,在那里它们将分裂和繁殖,但不会进一步特化。

在特定培养中分裂和繁殖的干细胞称为干细胞系。

研究人员为不同目的管理和共享干细胞系。它们可以刺激干细胞以特定方式专攻。该过程称为定向分化。

到目前为止,生长大量胚胎干细胞比成体干细胞更容易。然而,科学家们正在两种细胞类型中取得进展。

干细胞的类型

研究人员根据干细胞分化为其他类型细胞的潜力对干细胞进行分类。

胚胎干细胞是最有效的,因为它们的作用是成为体内各种类型的细胞。

完整分类包括:

全能干细胞:这些干细胞可以分化成所有可能的细胞类型。显示为受精卵开始分裂的前几个细胞是全能的。

亚全能干细胞:这些细胞几乎可以变成任何细胞。来自早期胚胎的细胞是多能的。

多能干细胞:这些细胞可以分化成密切相关的细胞组织。例如,成体造血干细胞可以变成红细胞和白细胞或血小板。

单能干细胞:这些只能产生一种细胞,这是它们自己的类型。然而,它们仍然是干细胞,因为它们可以自我更新。实例包括成人肌肉干细胞。

胚胎干细胞被认为是多能的而不是全能的,因为它们不能成为胚胎外膜或胎盘的一部分。

用途

干细胞本身不能用于任何单一目的,但有几个原因很重要。

首先,通过正确的刺激,许多干细胞可以承担任何类型细胞的作用,并且它们可以在适当的条件下再生受损组织。

这种潜力可以挽救生命或修复患病或受伤后的人的伤口和组织损伤。科学家们看到了干细胞的许多可能用途。

组织再生

组织再生可能是干细胞最重要的用途。

直到现在,例如,需要新肾的人必须等待捐献者然后进行移植。

供体器官短缺,但通过指导干细胞以某种方式分化,科学家可以利用它们来生长特定的组织类型或器官。

例如,医生已经使用皮肤表面下方的干细胞来制造新的皮肤组织。然后,他们可以通过将这些组织移植到受损的皮肤上来修复严重烧伤或其他伤害,并且新的皮肤会重新生长。

心血管疾病治疗

2013年,马萨诸塞州综合医院的一组研究人员在PNAS早期版中报道,他们使用人类干细胞在实验室小鼠中制造了血管。

在植入干细胞的2周内,形成了血液灌注血管网络。这些新血管的质量与附近的自然血管一样好。

作者希望这种技术最终可以帮助治疗患有心血管疾病和血管疾病的人。

脑病治疗

有一天,医生可能会使用替代细胞和组织来治疗脑部疾病,例如帕金森氏症和阿尔茨海默氏症。

例如,在帕金森病中,脑细胞受损会导致肌肉运动失控。科学家们可以使用干细胞来补充受损的脑组织。这可以带回专门的脑细胞,阻止不受控制的肌肉运动。

研究人员已经尝试将胚胎干细胞分化为这些类型的细胞,因此治疗很有希望。

细胞缺乏症治疗

科学家们希望有一天能够在实验室培养健康的心脏细胞,以便将其移植到心脏病患者身上。

这些新细胞可以通过用健康组织重新填充心脏来修复心脏损伤。

同样,患有I型糖尿病的人可以接受胰腺细胞来代替他们自己的免疫系统丢失或破坏的胰岛素生成细胞。

目前唯一的治疗方法是胰腺移植,很少有胰腺可用于移植。

血液病治疗

医生现在经常使用成人造血干细胞治疗疾病,如白血病,镰状细胞贫血和其他免疫缺陷问题。

造血干细胞发生在血液和骨髓中,可以产生所有血细胞类型,包括携带氧气的红细胞和抗击疾病的白细胞。

捐赠或收获干细胞

人们可以捐献干细胞来帮助亲人,或者将来可能用于自己的用途。

捐款可以来自以下来源:

骨髓:这些细胞是在全身麻醉下提取的,通常来自髋骨或骨盆骨。然后,技术人员将骨髓干细胞从骨髓中分离出来进行储存或捐赠。

外周干细胞:一个人通过接受几次注射,致使他们的骨髓将干细胞释放到血液中。接下来,从身体中取出血液,机器将干细胞分离出来,医生将血液返回到身体。

脐带血:分娩后可从脐带收获干细胞,对宝宝无害。有些人捐献脐带血,有些人则储存。

这种干细胞的收获可能很昂贵,但未来需求的优势包括:

·干细胞很容易进入

·如果移植组织来自受体自身,则移植组织被拒绝的可能性较小

研究和科学发现

干细胞不仅可用作潜在疗法,还可用于研究目的。

例如,科学家们发现,打开或关闭特定基因可以使其分化。知道这有助于他们调查哪些基因和突变导致哪些影响。

有了这些知识,他们可能能够发现导致各种疾病和病症的原因,其中包括一些目前不能治愈的疾病。

细胞分裂和分化异常是造成癌症和先天性残疾的原因。了解导致细胞以错误方式分裂的原因以及可能的治愈性。

干细胞也可以帮助开发新药。科学家可以通过在干细胞培养的组织上进行测试来评估药物如何影响正常、健康的组织,而不是对人类志愿者进行药物测试。

争议

关于干细胞研究存在一些争议。这主要涉及胚胎干细胞的研究。

胚胎用于干细胞

反对使用胚胎干细胞的论点是它会破坏人类胚泡,受精卵不能发育成人。

如今,研究人员正在寻找创造或使用不涉及胚胎的干细胞的方法。

混合人类和动物

干细胞研究通常涉及将人细胞插入动物,例如小鼠或大鼠。有些人认为这可能会创造一个人类的有机体。

在一些国家,生产胚胎干细胞系是非法的。在美国,科学家可以创建或使用胚胎干细胞系,但使用联邦资金研究2001年8月以后创建的干细胞系是非法的。

干细胞疗法和FDA监管

有些人已经为一系列目的提供“干细胞疗法”,例如抗衰老疗法。

但是,大多数这些用途未经美国食品和药物管理局(FDA)批准。其中一些可能是非法的,有些可能是危险的。

任何正在考虑进行干细胞治疗的人都应该向提供者或FDA咨询该产品是否获得批准,并且其制造方式符合FDA安全性和有效性标准。

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