世界最先进技术之一:日本干细胞再生治疗

干细胞

评论(0) / 2019年6月24日

什么是干细胞?

我们体内的所有细胞,包括构成皮肤或血液等组织器官的细胞等,寿命都非常短暂。而为了让所有的组织能够顺利的更新换代、维持身体良好运作,就必须不断补充新的细胞,来替换即将凋亡的细胞。而拥有这种能力的细胞,就称之为「干细胞」。干细胞必须具备以下两种能力:

「分化能力」

能分化成表皮细胞、红血球、血小板等体内各式各样的细胞。

「自我复制能力」

能够复制分裂出与自己有着相同功能的细胞。

干细胞有哪些分类?

干细胞大致可以分为两大类。

「组织干细胞」其存在于组织或脏器内,不断制造及提供特定功能的细胞。如表皮细胞或是血球,其分化是有局限性的。举例而言,造血干细胞只能分化制造出血液相关的细胞;而神经干细胞的话,就只能分化制造出神经相关的细胞。每个细胞都有自己的角色分工。

「多能干细胞」(Pluripotent Stem Cell),可以像ES细胞(胚胎干细胞)一样,分化制造出人体任何细胞的干细胞。也就是说,多能干细胞可以造出我们体内的各种组织干细胞。iPS细胞(induced Pluripotent Stem Cell)则是将普通的细胞透过加工创造出的人工多能干细胞。

什么是抗癌T细胞疫苗?

抗癌T细胞疫苗所产生的两种细胞是先天性免疫系统的核心组成部分,也是对抗癌细胞和病毒最强、最有效的免疫细胞。它可以抑制细菌和病毒入侵,清除癌变、病变细胞,并具有推迟机体衰老的功效。同时它也是免疫应答的主要效应细胞,可特异性杀伤靶细胞,在肿瘤免疫和抗病毒感染的免疫中发挥重要作用。

抗癌T细胞疫苗是免疫细胞治疗中最先进疗效最显著的方法之一。

干细胞如何达到治疗效果?

■ 干细胞有「分化能力」、「自我复制能力」

■ 多个干细胞可以造出体内的各种组织的干细胞

■ 即「细胞再生治疗」,修护受损的干細胞

■ 在抗衰、癌症、糖尿病、肝病方面有很大发展空间

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干细胞用于糖尿病性心肌病

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1. MSC可有效增大MMP-2的活力,同时抑制MMP-9的活性化,以此减少心室重塑。
2. MSC可生成VEGF、IGF-1、AM以及HGF,并有效刺激心肌受损部位的肌肉以及血管再生。
3. MSC分化成心肌细胞以及血管内皮细胞,可以改善心肌返流以及心肌再生状况。
 术语解说  MSC:间充质干细胞、MMP:基质金属蛋白酶、VEGF:血管内皮生长因子、IGF-1:胰岛素生长因子、AM:肾上腺髓质素、HGF:肝细胞生长因子

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▲通过将间充质干细胞投予到全身,可以诱发包括细胞媒介作用在内的末端(内分泌)效果以及局部(旁分泌)效果。
 ①  血管内皮生长因子(VEGF)、胰岛素生长因子1(IGF-1)、单球化学诱引物质蛋白质1(MCP1)、碱性纤维芽细胞增殖因子(bFGF)、IL6。
 ②  干细胞增殖以及分化:干细胞因子(SCF)、白血病阻碍因子(LIF)、MCSF、SDF1、血管生成素1、激活素A
 ③  纤维化的阻碍:干细胞成长因子(HGF)、bFGF、ADM
 ④  旁分泌效果的阻碍:VEGF、HGF、IGF1、TGFβ、bFGF、GM CSF、激活素A、血小板1免疫介导的作用主要包括5)-8)。
 ⑤  T细胞以及B细胞的抑制:白血球抗原G5、HGF、iNOS、IDO、PGE2、bFGF、TGFβ
 ⑥  通过控制性T细胞的TGFβ发现来达到分化以及增殖效果
 ⑦  通过IDO、PGE2以及TGFβ分泌来阻碍NK细胞
 ⑧  通过PGE2分泌来阻碍树状细胞成熟。

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 术语解说  iDC:未成熟树状细胞。IL:白细胞介素。HGF:肝细胞生长因子。TGFβ:转化生长因子β。PGE-2: 前列腺素2。IDO:吲哚2,3-双加氧酶。NO:一氧化氮。PD-L1,细胞程式死亡配体1。hMSC:人类间充质干细胞。Treg:调节T细胞。Th:辅助T细胞。CTL:细胞毒性T细胞。mDC:成熟树状细胞。PD1,细胞程式死亡蛋白质1。PMN:多形核白血球。NK:NK细胞

干细胞用于肝脏/糖尿病

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「再生医疗」就是将修复损伤脏器的干细胞或前驱细胞疗法推展到临床应用上。在此简单介绍一下位于胆道的胆道系干细胞(hBTSC)它们是细胆管内的肝脏干细胞及前驱细胞的前身,也是胰腺的前驱细胞。它们以沿着胆管壁内侧半径方向轴的成熟系统以及十二指肠为起点,以肝脏或胰腺中的成熟细胞为终点。多年来,一直有移植干细胞(来自胚胎肝脏的肝脏干细胞或前驱细胞)到肝脏相关疾病患者的肝动脉的临床试验,测试干细胞所能造成的影响。结果发现免疫抑制并不需要。同样基准下的其他对照受试者都在1年以内死亡或肝机能下降;而移植了1-1.5亿个肝脏干细胞与前驱细胞的受试者,在那之后数年内肝机能都得到改善。MSC以及HSC会被应用到慢性肝脏疾患或糖尿病的患者上。MSC具有分泌营养因子和免疫调节因子的能力,可以使成熟的实体细胞和胰岛细胞更有效率的工作。而HSC则可以调节免疫系统。

干细胞用于糖尿病

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▲ MSC对糖尿病性PAD造成的效果机构。有两条路线可以达到恢复效果。一条是血管生成因子的分泌:干细胞可以透过血管新生因子或是细胞激素的局部分泌和表现来特化并重新构筑微小循环系统,促进胰岛β细胞机能,进而改善糖尿病性PAD。另一条是细胞组织构成成分的移植以及分化:干细胞亦可以分化成为内皮细胞,以恢复内皮细胞不全的机能。而这些效果都和miRNA及MEX有关。

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 MSC移植对糖尿病性创伤造成的效果机构。有三条路线可以达到糖尿病恢复效果。第一条是血管生成因子的分泌,第二条是免疫系统的调节,第三条是细胞组织构成成分的移植以及分化。

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▲ MSC移植对糖尿病性神经障碍造成的效果机构。有两条路线可以达到恢复效果。第一条是血管生成因子以及神经营养因子的分泌,另一条是细胞组织构成成分的移植以及分化。
干细胞用于肾功能不全

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▲ 接受间充性干细胞治疗的受试动物,都被观察到肾脏微小血管的丧失以及纤维症的减少。 上列图  接受PTRA治疗的拥有硬化性肾动脉狭窄的小猪被改善后的微小血管构造。 下列图  显示ARAS+PTRA+猪的MSC纤维化减少的肾三色染色。

干细胞用于帕金森氏症

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▲ PD研究以及现在可以利用的干细胞诱导、分化以及应用的概略图。以上干细胞可以分成ESC、NSC、MSC、iPSC这四个种类,补充渐渐失去的分化全能性。
1. 主要来源于胚胞内胚层的胚胎干细胞在通常情况下可以同时分化成内胚叶、中胚叶以及外胚叶。某些时候ESC也可以诱导分化成NSC以及MSC。
2. 从脑的特定领域分离出来,或是由纤维芽细胞重组的NSC,可以分化为神经元以及神经胶细胞。
3. MSC主要来源于间充性组织,可以分化为几乎所有起源于中胚叶的细胞。最显著的是,只要满足特定条件还可以分化成DA神经元。
4. 通过导入OSKM,可以在分化成成人人体细胞的iPSC,是一种拥有多系谱分化功能的干细胞。可以根据GMP基准,将以上干细胞以及最终分化干细胞进行选别、精致以及扩大。比方说,ESC、MSC、NSC、以及DA神经元可以有以下运营方式。(1)PD模型的准备、(2)潜在药物的筛选、(3)PD的CRT治疗

干细胞用于脏器置换

这里,我们用人工骨头以及皮内移植来证实一下脏器再生的可能性。这里的胚盘叶以及胚珠,将会由胚性皮肤由来细胞以及成人干细胞领域由来细胞所代替。经过生物工学处理后的毛囊,将会发展成正确构造,与其周边组织形成正确的接触。毛囊还会显示出毛周期以及毛发形成。因此这项研究,明确表明毛囊干细胞今后有可能运用到生物工程学脏器置换疗法上去。

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 a  移植方法概略图
 b  用尼龙线构成的白鼠各个组织的示意图
 c  从成体白鼠身上分离出来的触毛的组织学分析
 d  触毛的阀门领域及DP细胞初期培养的ALP分析
 e  经过生物工学处理后的毛竖切图。
 f  移植后不同阶段的样子

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 a  经过生物工学处理的毛(上部)以及感觉毛(中央)囊泡组织学以及免疫组织化学分析。
b  通过生物工学处理的毛囊胚生产出的人的毛发,被人工上皮细胞以及DP所再次构成。
c  经过生物工学处理的毛囊病原体的高密度皮内移植。

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▲ 经过生物工学处理的毛以及触毛,与其他组织顺利连接在了一起。人工制造出的毛也与平滑肌相结合。

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ips细胞
2012年日本因人工诱导多能干细胞(iPS细胞)获得诺贝尔奖,从此日本对再生医疗的科研投入力度空前,迅速占领再生医疗的技术高地。成为世界上「再生医疗」最先进的国家,也是世界上唯一能够在异体间充质干细胞领域进行临床应用的国家。医学界也始终在积极推进「再生医疗」的新型疗法,研究如何利用干细胞的特性,进一步将干细胞作为药物用以治疗伤口或疾病,或是在实验室重现体内细胞的状态,以进行疾病原理的研究。

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