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干细胞技术发展综述

双赢彩票 2024-02-17

  干细胞是一类具有自我复制能力(self-renewing)的多潜能细胞, 在一定条件下,它可以高度分化成多种功能细胞,具有再生各种组织器官和人体的潜在功能,医学界称为万用细胞。

  干细胞是原始细胞,具有自我更新、自我复制能力和多项分化能力。在一定的条件下,可分化为200多种人体所需要细胞或组织器官,是建造人体血液、器官、组织,及免疫系统的基石。在胚胎发展阶段,干细胞能分化成所有的特化细胞,在成体组织里,干细胞担任身体的修复系统,提高身体免疫力,补充成体组织。

  第二、分泌生长因子,改进受损局部微环境,或刺激受损局部干细胞繁殖和分裂,协助受损组织修复。

  (2)替代损伤细胞的功能:通过干细胞自身的分化功能来生长出新的组织细胞,弥补组织细胞的衰老、死亡、损伤。

  (3)刺激机体自身细胞的再生功能:受到干细胞刺激的休眠细胞和抑制状态细胞活化起来,通过分裂增殖,增加体内新生细胞数量。

  2.全面改善新陈代谢:能有效降低血中总胆固醇、甘油三酯和低密度脂蛋白浓度,对心血管病、肥胖和糖尿病的预防有重大价值。

  3.对免疫系统的作用:重建正常免疫细胞体系,扶持自身耐受的力量,最终使机体恢复正常的免疫平衡系统。

  4.对肝脏的作用:会通过“迁徙”和“归巢”作用到达受损的肝脏,分化成新生的肝脏功能细胞;另一方面还能够“催醒”自身肝脏细胞“再生”,使患者肝脏功能逐渐得到恢复。

  5.移植对肾脏的作用:可作为理想的“种子”用于病变引起的组织器官损伤修复,可分化成肾固有细胞,肾实质细胞等。

  1.终生保持未分化或低分化特征,缺乏分化标记:能向不同的组织分化。如造血干细胞移植,利用了分化功能,相当于更换了正常的干细胞。

  2.在机体的数目位置相对恒定:干细胞的数量受到机体的严格控制,在组织中的数量非常少, 且数量随年龄的增长而降低。

  3具有自我更新能力和修复:具有长期传代的能力,一直保持其分化性能。比如,肝移植供者切除3/4的肝脏干细胞技术发展综述,可以在两周内完全恢复成原样。

  4.能无限地分裂、增殖,可在较长时间内处于静止状态:干细胞可连续分裂几代,造血干细胞每天由骨髓造血干细胞产生约1011个血细胞释放进入血液。

  5.具有多向分化潜能:能分化为各种不同类型的组织细胞,因此在疾病治疗、医学美容、、生物修复四大医疗健康领域有着突出的应用前景。

  6.分裂的慢周期性:只有当组织需要周期性更新或替换时,干细胞增殖活性才被激活,缓慢而有节律地自我复制,分化为成熟的终末分化细胞,用于组织的维持和修复。

  7.通过两种方式生长:一种是对称分裂,形成两个相同的干细胞,一种是非对称分裂方式保持亲代的特征保留下来,另一种细胞不可逆的走向分化的终端成为功能专一的分化细胞。

  8.排异的可能性非常小:鉴于细胞在未分化的状态,不易被辨别,故不会存在排异的性能,不会出现血型配对困扰。

  1.胚胎干细胞:胚胎干细胞是指由胚胎内细胞团或原始生殖细胞经体外抑制培养而筛选出的细胞。胚胎干细胞具有发育全能性,在体外可以大量扩增、筛选、冻存和复苏而不会丧失其原有的特性 。

  2.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,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。

  1.全能干细胞:具有无限自我更新和分化形成完整个体的潜能,能分化成所有组织和器官的干细胞。如胚胎干细胞。

  2.多能干细胞:具有分化出多种细胞组织的潜能,但却失去了发育成完整个体的能力,发育潜能受到一定的限制。如间充质干细胞、皮肤干细胞等。

  3.单能干细胞:向单一方向分化,只能向一种类型或密切相关的两种类型的细胞分化。如上皮组织基底层的干细胞、肌肉中的成肌细胞。

  全能干细胞即胚胎干细胞来自受精后不久(4-5天内)收获的胚胎,具备最大的分化潜能,能分化为完整的人体。无论在体外还是体内环境,都能被诱导分化为机体几乎所有的细胞类型,它可自我更新和多向分化及无限增殖。

  多能干细胞(Pluripotent Stem Cells)是一类具有自我更新、自我复制能力的多潜能细胞。

  3.单能干细胞又称专一性干细胞:是指只能产生一种细胞类型,但具有自更新属性的细胞,从而将其与非干细胞区分开。比如神经干细胞可以分化成各类神经细胞,白细胞等各类细胞。是发育等级最低的干细胞。

  干细胞的用途非常广泛,涉及到医学多个领域:目前,科学家已经能够在体外鉴别、分离、纯化、扩增和培养人体胚胎干细胞,并以这样的干细胞为“种子”,培育出一些人的组织器官及药物。

  1.细胞替代治疗:利用间充质干细胞、生殖干细胞、神经干细胞等成体干细胞,对神经系统疾病、糖尿病、生殖系统疾病等进行修复治疗。

  2.系统重建:利用造血干细胞和间充质干细胞,可以重建机体的造血系统和免疫系统,可以成为白血病、再生障碍性贫血等血液疾病及免疫系统缺陷亢进疾病的一种常规治疗手段;

  3.组织工程:利用成体干细胞,在体外培养形成一些组织器官,用来替代人体病变的组织器官,培养形成的组织器官也可以用来作为疾病模型和药物检测模型;

  4.基因治疗:干细胞作为基因治疗的理想靶细胞,可以为目的基因后续的稳定表达创造环境,基因治疗尚需要进一步研究一些问题,如提高基因转移效率、使基因稳定表达、防止基因整合导致的肿瘤发生;

  5.抗衰老保健:利用多向分化和修复力,对衰老的机体进行修复,从基因水平改变机体的衰老状态,重建损伤和衰老的组织器官,达到抗衰老保健的目的。

  1888年干细胞的定义由两位德国动物学Theodor Heinrich Boveri和Valentin Haecker首次提出。1902年,从事骨髓研究的组织学家弗朗茨·恩斯特·克里斯蒂安·诺伊曼和亚历山大·亚历山德罗维茨·马克西莫夫进行的研究证明了共同祖细胞的存在,这些祖细胞会产生成熟的血细胞,这一过程也称为造血。

  1939年,第一个病例报告描述了为一名诊断为再生障碍性贫血的患者移植人骨髓。1957年,E. Donnall Thomas博士开创了第一个异基因造血干细胞移植 (HSCT)。 1958年,法国肿瘤学家George Mathe进行了第一次干细胞移植。

  1961年童第周等科学家以金鱼和鳑鮍鱼为材料,成功地开展了鱼类不同亚科间的细胞核移植。

  1969年,E. Donnall Thomas博士在美国进行了第一次骨髓移植。1981年,英国科学家Martin Evans和Matthew Kaufman以及美国的Gail R. Martin先后独立地,从小鼠囊胚的内细胞群分离到小鼠的胚胎干细胞并构建了小鼠的胚胎干细胞系,Gail R. Martin提出了“胚胎干细胞”这个名词。Martin Evans爵士对胚胎干细胞的研究获得2007年诺贝尔医学和生理学奖。

  1992年,卡尔加里大学的博士生Brent A. Reynolds则在小鼠的纹状体组织(包括SVZ)中分离到了神经干细胞,为神经发育和再生治疗的研究带来了曙光。

  1995年,美国威斯康星大学的JAMES A. THOMSON等人从恒河猴的囊胚中分离到胚胎干细胞并成功构建了首个灵长类动物的胚胎干细胞系。3年后,他们利用不育症诊所剩余的胚胎获得了人的胚胎干细胞。

  1997年2月27日英国爱丁堡罗斯林(Roslin)研究所的伊恩·维尔莫特科学研究小组向世界宣布,世界上第一头克隆绵羊“多莉”(Dolly)诞生,这是干细胞研究历史上一个里程碑式的事件。1998年,美国的科学家们从人的胚胎组织中分离出了胚胎干细胞——也就是理论上可以分化成所有人体的细胞和组织的“万用细胞”。 2001年8月8日,我国首只体细胞克隆山羊“阳阳”成功地产下了一对“龙凤胎”阳阳。

  截至2022年8月23日,全球已经有18款干细胞产品获批上市,6265项干细胞临床试验正在进行中,涉及200种适应症,8大系统疾病,譬如在呼吸系统、神经系统、内分泌系统、运动系统、免疫系统、生殖系统、循环系统以及消化系统等多系统领域均有成功案例报道。

  九、中国科学院所属有关研究所和其它有关科研院所及大学近三年来部分研究成果

  (一)中科院上海营养与健康研究院研究员潘巍峻(Weijun Pan)及其团队,揭示出血管结构在调节造血干细胞归巢到壁龛微环境中的作用。相关研究结果发表在Nature期刊上。

  (四)中国科学院广州生物医药与健康研究院王金勇团队等2020年12月31日 研究实现在体重编程再生造血干细胞样细胞。相关研究近日在线发表于Cell Proliferation。

  (八)清华大学医学院杜亚楠教授研究组2921年3月39号在组织工程领域权威期刊《组织工程》(可分散式可降解3D多孔微载体片剂用于人源间充质干细胞的大规模扩增”)。

  (九)南开大学刘林教授团队2019年12月24日成功将卵巢颗粒细胞重编程为具有生殖系转移能力的诱导性多能干细胞,进而分化为卵子,并通过正常受精获得健康小鼠。该突破属世界首次,2019年12月24日成果发表在国际顶级刊物《细胞》(Cell)上。

  (十)2022年2月28日美国《分子治疗》杂志发表了一项由在陆军军医大学研究人员成功培育出了一种具有抑菌、抗毒、抗感染和组织修复能力的“三抗一修”间充质干细胞。

  (十一)2022年4月13日,北京大学邓宏魁研究团队在国际学术期刊Nature杂志发表了最新研究成果,首次在国际上报道了使用化学小分子诱导人成体细胞转变为多潜能干细胞这一突破性研究成果。

  (十二)中科院和深圳华大基因研究院等专家将人类多能性干细胞转化为线细胞阶段全能性胚胎样细胞(8-cell totipotent embryo-like cell),这是目前全球在体外培养的“最年轻”的人类细胞,具备非常强的发育潜力,为器官再生和合成生物学的进步铺平了道路。相关研究结果于2022年3月21日在线发表在Nature期刊上。

  (十三)山东大学陈达威、李景新等团队发现,抑制一种名为GABAA受体的蛋白可以保护肠道干细胞免受化疗和放疗的毒性影响。相关研究结果于2022年9月20日发表在Journal of Experimental Medicine期刊上。来源:

  (一)中国科学院动物所干细胞与再生医学创新研究院:研究方向:以“衰老与代谢、、生物治疗、器官智造、、再生医学”。院长:胡宝洋

  (二)中科院上海生命院干细胞生物学重点实验室:研究方向:以干细胞建系、全能性维持和调节、免疫调控、干细胞向神经/心肌/骨等究。主任:金颖

  (三)中科院广州所华南干细胞与再生医学研究院:研究方向:干细胞与再生医学。院长:裴端卿

  (四)中科院北京干细胞库:研究方向:建立了不同来源的、不同发育潜能的细胞系近3100株,共计5万余份细胞。:主任:郝捷

  (五)北京大学干细胞研究中心:研究方向:胚胎干细胞分化及细胞移植治疗病。主任:邓宏魁

  (六)清华大学干细胞与再生医学研究中心:研究方向:胚胎、生殖、神经、血液、癌症干细胞的表观遗传调控等。

  (七)国家干细胞工程技术研究中心:研究方向: 人胚胎干细胞、干细胞治疗。主任:林戈

  (八)细胞产品国家工程研究中心:研究方向:细胞治疗产品、干细胞扩增、多肽药物等。

  (九)湖南国家干细胞工程中心:研究方向:人胚胎干细胞和成体干细胞为种子来源的细胞治疗及组织工程产品。

  (十)人类干细胞国家工程研究中心-中南大学:研究方向:将多组学技术和干细胞技术贯穿其中的“全生命周期。

  (十一)四川大学华西医院干细胞与组织工程研究室:研究方向:细胞外基质材料、组织再生修复、成体干细胞、实体器官的再生。主任:解慧琪

  (十二)中国医科院贵州医科大学成体干细胞转化重点实验室:研究方向:以干细胞替代、修复人体各种组织器官损伤或功能障碍。

  中科院2011年1月首批启动实施干细胞A类先导专项之一。干细胞专项依托中科院动物所,联合全院生命科学、材料、化学、生物力学等方向的17个研究所,聚焦困扰干细胞发展的重大问题,开展协同创新和集成攻关。经过十多年的艰苦努力,取得了一系列国际学术界广泛认可的原创成果,建立了多项具有自主知识产权的核心技术,开展了大量临床前及临床转化研究,实现了引领我国干细胞研究和应用进入国际第一阵营的预期目标。

  2022年10月18日,中国科学院与北京市政府共同建设北京干细胞与再生医学研究院,通过前瞻性科研布局,争取建设成为国际一流的干细胞与再生医学科研机构,为北京建设全国科技创新中心做出重要贡献。

  2023年1月21日中科院在上海生命科学研究院和广州生物医药与健康研究院进行诱导多能干细胞的新方法研究布局, 中科院已经构建了干细胞研究网络,包括上海生科院、广州生物医药与健康研究院、生物物理所、动物所、遗传发育所、昆明动物所等机构。对于干细胞卡脖子和关键技术进行前瞻性研究,在干细胞这一世界制高点领域占有一席之地,以此带动人口健康与医药领域颠覆性发展。

  中国从2016年以来,陆续颁布多向干细胞技术扶持政策,从临床科研到产业发展,政策的覆盖面越来越广,为干细胞行业发展新格局营造了良好的环境。 “干细胞研究与器官修复” 列入“十四五”国家重点研发计划,第一批启动6个重点专项:包括干细胞命运调控、基于干细胞的发育和衰老研究、人和哺乳类器官组织原位再生、复杂器官制造与功能重塑、疾病的干细胞、类器官与人源化动物模型。未来,干细胞技术的突破将极大地造福全人类,为我国人民大众带来全新的希望与光明!

  中国干细胞临床研究,已处于世界领先水平。干细胞是全球的焦点和热点,是生命科学的前沿,是治疗重大的难治性疾病新的技术手段。对于干细胞的发展,国家高度重视和支持,在基础研究、临床研究、专利申请和科研论文的发表上,都取得了重大的突破。截至目前,中国医学研究登记备案信息系统和卫健委公布的干细胞临床研究备案项目已达111项,批准设立的干细胞临床研究备案机构已达133家(含部队医院)。截至2022年5月,国内共有38款干细胞药物临床试验申请获得受理,其中29款获准默许进入临床试验(IND)。

  4.2022年干细胞医疗行业现状及发展前景分析 中研网 2022-4-25

  5. 中国干细胞产业发展概况分析 中国医药生物技术杂志中国医科院(钟华、安新颖、单连慧、李海存、池慧)

  6. 2021年中国干细胞行业市场现状与发展前景分析 2021-09-10 前瞻行业研究院

  7. 我国干细胞临床转化三大发展趋势及所面临的三大瓶颈 豪瑞生物 2020-06-03dLsct.com