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干細胞進入人體后的聰明表現(xiàn)!

2024-03-09    點擊量:771


干細胞 · 自動歸巢


干細胞技術是生物技術領域最具有發(fā)展前景和后勁的前沿技術。


干細胞技術最顯著的作用就是:能再造一種全新的、正常的甚至更年輕的細胞、組織或器官。

由此人們可以用自身或他人的干細胞和干細胞衍生組織、器官替代病變或衰老組織、器官,并可以廣泛涉及用于治療傳統(tǒng)醫(yī)學方法難以醫(yī)治的多種頑癥,諸如腸損傷等。

從理論上說,應用干細胞技術能治療各種疾病,并且具有很多傳統(tǒng)治療方法無可比擬的優(yōu)點。

干細胞尤其是間充質干細胞,是一種很聰明的細胞,它具有多向分化潛能,可分化為多種組織細胞,諸如神經(jīng)細胞、內皮細胞、脂肪細胞、肌細胞、肝細胞、成骨細胞、軟骨細胞等等。

自動“導航”到身體需要恢復的地方

“歸巢(homing)”是干細胞聰明的一個表現(xiàn)。

“歸巢”這個概念早在1983年就提出來了,原本是指循環(huán)在血液中的淋巴細胞,有遷移回派生出它們的淋巴組織部位(如淋巴結)的傾向,這一回歸現(xiàn)象稱為“淋巴細胞的歸巢”。后來“歸巢”這一概念也逐漸引申到干細胞。

干細胞歸巢就是指自體或外源性干細胞在多種因素的作用下,能定向趨向性遷移,越過血管內皮細胞至靶向組織,并定植存活的過程,類似于人體局部炎癥反應后大量白細胞遷移至炎癥周圍。

干細胞的歸巢能力就像自帶了GPS,通過定位系統(tǒng)自動導航去身體需要它的地方,及時修復受損細胞。

干細胞周圍的細胞形成像搖籃樣的環(huán)境保護著干細胞,這一環(huán)境被稱為微環(huán)境(干細胞巢,niche),它是干細胞存在的基礎。

微環(huán)境由和干細胞相鄰的各種細胞、細胞外基質(ECM)以及多種細胞因子等構成。微環(huán)境不僅給干細胞提供養(yǎng)分,同時還指導干細胞的行動,決定干細胞的分化方向。


微環(huán)境改變是干細胞歸巢的始動因素,組織損傷局部表達多種趨化因子、黏附因子、生長因子等各種信號分子。不同的微環(huán)境分泌不同的信號分子,吸引干細胞定向到達該組織。

干細胞歸巢,最終歸巢至骨髓,歸巢至各個臟器,歸巢至炎癥及創(chuàng)傷部位。

干細胞歸巢于靶向組織,是干細胞作為種子細胞應用于臨床的前提。越來越多研究表明,干細胞尤其是間充質干細胞,能夠選擇性歸巢于多種組織的損傷部位。

近年來,大量干細胞的研究成果不斷涌現(xiàn),其中的一些研究表明,干細胞的歸巢性使其在治療疾病尤其是難治性疾病方面,表現(xiàn)出不可替代的優(yōu)勢。

干細胞移植作用機制

以肝硬化為例,來說明一下干細胞移植作用機制。

通過目前國內外諸多的臨床研究,科學家對干細胞移植干預終期肝硬化的作用機制得到了一致認同

1. 干細胞能夠歸巢定植于受損肝臟中,肝損傷時干細胞可歸巢至損傷部位分化為類肝類細胞進而發(fā)揮肝細胞功能。干細胞在提高歸巢性和損傷肝臟能力同時,其存活率升高和肝功能改善均有明顯升高。


2. 干細胞可分泌生長因子、細胞因子以及趨化因子等營養(yǎng)因子,這些細胞因子和炎癥介質將激活肝祖細胞,最終抑制星狀細胞激活并促進其凋亡,同時抑制損傷部位炎癥相關細胞增殖和遷移。

3.干細胞不僅可分化類肝樣細胞、表達肝細胞標志物,同時還發(fā)揮著低密度脂蛋白攝取和氨的解毒等肝細胞功能。為肝細胞補償損傷肝細胞,使膠原纖維降解與產生達到正平衡狀態(tài),逆轉肝纖維進程。

4.干細胞具有低免疫原性和免疫調節(jié)特質, 能保護胰島β細胞從而減少因自身免疫導致的損傷。

干細胞 · 具有記憶力


干細胞技術是生物技術領域最具有發(fā)展前景和后勁的前沿技術。

干細胞技術最顯著的作用就是:能再造一種全新的、正常的甚至更年輕的細胞、組織或器官。

干細胞尤其是間充質干細胞,是一種很聰明的細胞,它具有多向分化潛能,可分化為多種組織細胞,諸如神經(jīng)細胞、內皮細胞、脂肪細胞、肌細胞、肝細胞、成骨細胞、軟骨細胞等等。

記憶力促進損傷的修復

干細胞聰明的另一個重要表現(xiàn)就是它具有記憶力,它可以記住舊傷,從而促進新的傷口的愈合。

干細胞除了具有孫悟空七十二變、分化為多種組織細胞的能力外,科學家們新近還發(fā)現(xiàn)它具有記憶的能力,它可以儲存對過去創(chuàng)傷和炎癥的記憶。


作為其他組織細胞的微型工廠,干細胞需要保持多才多藝的狀態(tài),換句話說,它們必須是“白板”,不受其歷史的影響。但新的研究表明,干細胞不是“白板”,它有記憶。

對皮膚和呼吸道的最新研究表明,干細胞會與免疫系統(tǒng)合作利用這些記憶來改善組織對后來的損傷和致病性攻擊的反應。
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最新研究案例
美國紐約大學的免疫學家Shruti Naik就研究了皮膚和其他組織的這種記憶效應,她說:“我們開始意識到干細胞并不僅僅可以生成組織,而且還具備敏銳的環(huán)境感知和反應能力。”

幾年前,Naik與其他干細胞生物學家合作,觀察了早期損傷和炎癥對小鼠傷口愈合的影響,希望了解炎癥是否會影響干細胞。

2017年10月18日,他們的研究成果在線發(fā)表在期刊《自然》上,研究表明,如果小鼠某塊皮膚發(fā)炎并愈合,那么當這個部位再次損傷后,傷口愈合的速度會是原來的2.5倍,這種能力可能持續(xù)6個月。

研究顯示,傷口或其他有害的觸發(fā)炎癥的經(jīng)歷會給駐留在皮膚中的上皮干細胞帶來持久的記憶,教導它們更快地愈合隨后發(fā)生的皮膚損傷。


這項研究提供首個證據(jù)證實皮膚能夠形成對炎性反應的記憶。
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最新研究案例
今年8月,美國波士頓的研究人員在著名期刊《自然》發(fā)表了一篇研究論文,為干細胞具有記憶能力提供了新的證據(jù)。

為什么有些人會對空氣中的灰塵、花粉等物質產生慢性過敏?


大多數(shù)人接觸這些過敏原只會產生類似感冒的輕微癥狀;但是大約有12%的人會發(fā)生嚴重反應,甚至持續(xù)整年,嚴重可導致鼻息肉。

單細胞測序先驅Alex Shalek和免疫學家Jose Ordovas-Montanes 開始著手研究這個問題。這項工作是研究小組在更大范圍內探索慢性炎癥疾?。ㄈ缦脱装Y性腸病)的第一步。

Shalek分析認為,這一結果表明干細胞可能會將記憶傳遞給下一代細胞,并在細胞傳代中永遠保存下去。干細胞也會保留過去損傷的特性,以便在下次受傷時加強愈合傷口的能力。
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最新研究案例
資深作者Elaine Fuchs教授說,這一發(fā)現(xiàn)可能對更好地理解和治療一系列醫(yī)學疾病產生重要的影響。

Fuchs說:“通過增強對炎癥作出的反應,這些記憶有助皮膚維持它的完整性,這一特征有利于在受傷后傷口愈合。這種記憶可能也有不利的影響,比如導致某些炎性疾病如銀屑病復發(fā)?!?/span>

無論是太陽曬傷、微生物入侵還是用剪刀剪紙時導致的傷口,皮膚很快就會發(fā)炎——紅腫、腫脹和疼痛,這是因為身體試圖阻止這種損傷和啟動修復。


人們長期以來就已知道免疫系統(tǒng)保持對炎癥的記憶,從而使得對復發(fā)性感染作出更快的反應。

但是Fuchs實驗室的科學家們猜測其他類型的長壽細胞可能類似地記住炎癥。皮膚值得研究的原因在于:作為身體的保護性屏障,它能經(jīng)受頻繁的攻擊。

明顯的是,皮膚最外層(即上皮)的大多數(shù)細胞并不會停留足夠長的時間來形成這些記憶。相反,它們在上皮中向上遷移,并且最終脫落。然而,在上皮深處,駐留著負責持續(xù)地補充它的干細胞,即上皮干細胞。在皮膚從炎癥中恢復后,這些干細胞能夠長時間地存在。

未來展望

以上我們講了干細胞聰明的兩大表現(xiàn),即歸巢到身體需要修復的地方和對創(chuàng)傷炎癥具有記憶力。

相信干細胞的聰明遠不止這些,因為我們對它還沒有透徹的認識,對干細胞的認識永無止境,說不定哪一天科學家們又會有更多新的發(fā)現(xiàn)。