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干细胞发展史:干细胞起源及细胞来源

发表时间:2022-08-23 14:05

干细胞技术的最新进展为患有尚未治疗的疾病和病症的患者打开了一扇新的大门。基于干细胞的疗法,包括人类多能干细胞 (hPSCs) 和多能间充质干细胞 (MSCs),最近已成为再生医学的关键参与者。

美国癌症免疫疗法和欧洲间充质干细胞 (MSC) 疗法的成功批准使再生医学成为重要的治疗方式。基于细胞的疗法,尤其是干细胞疗法,为患有无法治愈的疾病的患者提供了新的希望,而治疗方法侧重于疾病的管理而不是治疗。

基于干细胞的疗法是再生医学的一个重要分支,其最终目标是通过刺激、调节和调节内源性干细胞群和/或补充细胞池实现组织稳态和再生来增强身体修复机制。

由于干细胞定义以其独特的自我更新和分化特性被引入,它们已经进行了大量的基础研究和临床研究,并被定义为潜在的治疗剂。由于再生医学的主要议程与组织再生和细胞替代有关,为了实现这些目标,已经使用了不同类型的干细胞,包括人类多能干细胞 (hPSC)、多能干细胞和祖细胞。然而,声称干细胞疗法的有效性为“神奇细胞”的私人和未经证实的诊所的出现引起了人们对干细胞疗法安全性的高度关注。

干细胞疗法是一种新的治疗方法,它利用干细胞的独特特性,包括自我更新和分化,通过输送外源细胞来再生人体内受损的细胞和组织,或用新的、健康的、功能齐全的细胞替代这些细胞。

干细胞移植干细胞移植

图源:视觉中国

此外,用于基于细胞的治疗的干细胞也可以是自体的,也称为自我治疗,一种使用患者自身细胞的方法,以及 (2) 同种异体来源,使用来自健康供体的细胞进行治疗。

干细胞的起源

01、1868年,著名的德国生物学家Ernst Haeckel首次使用“干细胞”一词来描述受精卵产生生物体所有细胞的特性

02、干细胞疗法的历史始于1888年,当时干细胞的定义由两位德国动物学Theodor Heinrich Boveri和Valentin Haecker首次提出,他们着手确定胚胎中能够分化成更特化细胞的独特细胞群(图1a)。

03、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。10在这项研究中,Maximov提出了多胚层的概念,后来Ernst Haeckel根据它们的增殖和分化将其命名为干细胞。11Maximov描述了骨髓中的造血细胞群。

04、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。

05、1957年,E. Donnall Thomas博士开创了第一个异基因造血干细胞移植 (HSCT)。 在这项初步研究中,所有6名患者都死亡,只有2名患者由于当时骨髓移植的数量和潜在危害未知而表现出短暂植入的证据。

06、20年后的1958年,法国肿瘤学家George Mathe进行了第一次干细胞移植,以治疗六名使用骨髓移植意外接触放射性物质的核研究人员George Mathe在1963年的另一项研究揭示了科学界,因为他成功地对一名白血病患者进行了骨髓移植。

07、1969年,E. Donnall Thomas博士在美国进行了第一次骨髓移植,尽管同种异体治疗的成功仍然是排他性的。

08、1972年是发现环孢菌素(免疫抑制药物)的一年,据报道,异基因移植治疗再生障碍性贫血和急性髓细胞白血病的首次成功是在一名16岁的女孩身上。

09、从1960年代到1970年代,Friendenstein和他的同事对骨髓抽吸物进行的一系列工作证明了成骨分化与骨髓来源的少量细胞亚群之间的关系。这些细胞后来被证明可以与造血细胞群区分开来,并且能够作为组织培养容器中的贴壁细胞快速增殖。Friendenstein团队的另一个重要突破是发现,当骨髓作为悬浮培养物接种并分化为成骨细胞、脂肪细胞和软骨细胞时,这些细胞可以形成集落形成单位,这表明这些细胞具有增殖和分化成骨细胞的能力。(不同的细胞类型)。

10、1991年,结合人类胚胎干细胞 (hESCs) 的发现(将在下一节中讨论),“间充质干细胞”一词,以前称为基质干细胞或“成骨”干细胞,首次在卡普兰并广泛使用至今。18从60年前的骨髓移植开始,干细胞治疗的征程历经岁月的发展,成为治疗众多不治之症的再生医学新型治疗剂。

基于干细胞的治疗:历史和细胞来源

 基于干细胞的治疗:历史和细胞来源

一个干细胞治疗基础研究和临床应用的重大发现和进展时间表。“干细胞”一词于1888年首次被描述,成为再生医学的第一个里程碑。造血祖细胞于1902年首次被发现。1939年进行了第一次骨髓移植治疗再生障碍性贫血。从那时起,从基础研究到临床前研究再到临床试验的转变推动了干细胞疗法的发展,取得了许多发现和里程碑。随着人类多能干细胞的发现,1991年分离出“间充质干细胞”,最近促进了基于干细胞的治疗人类疾病的进展

b可用于基于干细胞的治疗的不同细胞来源的示意图。

(1) 人类多能干细胞,包括胚胎干细胞(来源于胚泡内细胞团)和诱导多能干细胞,具有在体外无限增殖和分化成人体多种细胞类型的能力,包括三个胚层。

(2) 间充质干细胞是来源于中胚层的多能干细胞,具有自我更新能力(体外受限)和分化成间充质谱系的潜能。可以使用OSKM因子将分化的/体细胞重新编程回多能阶段以产生诱导的多能干细胞。值得注意的是,与体细胞相比,干细胞具有相对较高的肿瘤形成风险和较低的免疫排斥风险(在间充质干细胞的情况下)。该图是使用BioRender.com创建的。

干细胞临床应用进展适应症方面

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。

干细胞技术,应用前景无限!

干细胞是“生命的种子”,具有再生、替代、修复和分化能力,为人类的疾病治疗提供了新的方法和手段,在创伤修复、组织再生、重大疾病、抗衰美容等方面展现出巨大应用前景。

参考文献:Hoang, D.M., Pham, P.T., Bach, T.Q. et al. Stem cell-based therapy for human diseases. Sig Transduct Target Ther 7, 272 (2022). https://doi.org/10.1038/s41392-022-01134-4.


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