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脐带血干细胞是"宝藏"?脐带血干细胞有什么功能和作用

发表时间:2022-05-24 14:57
脐带血:“其实我是宝藏”

脐带血是胎儿娩出、脐带结扎并断离后残留在胎盘和脐带中的血液,以前都被废弃不用。


近年来随着干细胞医学的兴起,脐带血成为干细胞的重要来源。至2020年,全球已有超过150个国家和地区进行了50000多例脐带血干细胞移植 (UCBT) ,涉及 100余种疾病的治疗研究。


据统计,仅在美国临床试验网站中登记的与脐血相关的实验就有395项,其中属于非血液学疾病共有95项,研究方向包括脑瘫自闭症糖尿病等各项疾病,涉及循环系统、内分泌系统、神经系统等多个领域,见图1。脐血干细胞治疗非血液学疾病已成为近几年干细胞研究的热点。


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更新:截至2022年5月24日,美国临床试验网站中登记的与脐血相关的实验有486项。


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脐带血起源

1988年10月,世界第一例脐带血移植(UCBT)在法国巴黎圣路易斯医院完成,Gluckman教授和Broxmeyer教授等用5岁范可尼患儿胞妹的脐带血开展造血干细胞移植,该患儿临床症状完全治愈,生存至今。


1989年,美国印第安纳大学医学院Broxmeyer教授等在美国科学院院报(PNAS)发表的文章首次提出,一份脐带血含有丰富的造血干细胞和造血祖细胞可供临床使用,这对脐带血的临床应用提供了极大的鼓舞和支持,也为脐带血大规模存储及广泛应用奠定了理论基础。


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关于脐带血库

1993年,全球第一家脐血库在纽约建立,脐带血的储存量逐年增加。目前,接近100万份脐带血储存在40多个国家的公共脐血库(数据来自WMDA);接近500万份脐带血储存在100余个国家的自体(家庭)脐血库。


1996年,我国第一家由卫生部批准的脐血库北京库成立,此后在国家卫生部批准下成立广东库、浙江库、山东库、天津库、上海库、四川库,全国共7家脐血库,共储存了接近200万份脐带血。据不完全统计,全球脐带血移植已超过5万例(WMDA),国内脐带血移植接近15000例,用于临床上100余种疾病的治疗。

脐带血干细胞移植及其优点

脐带血干细胞及其移植脐带血中含有多种类型的干细胞,主要包括造血干细胞(HSCs))、间充质干细胞(MSCs)和内皮祖细胞(EPCs))等。其中,造血干细胞和间充质干细胞在脐带血中含量较多。


造血干细胞可分化为所有类型的血细胞;间充质干细胞在一定条件下进行体外培养和诱导可以向神经、成骨、软骨、脂肪、肌腱、肌肉和心肌等细胞方向分化,两者均已广泛应用于临床干细胞移植研究。


脐带血干细胞移植的优点相较于骨髓、外周血干细胞移植等传统的干细胞移植方法,脐带血干细胞移植具有以下优点:


①脐带血中的干细胞浓度及纯度较高,是骨髓干细胞的10—20倍,其增殖能力也远超骨髓干细胞;
②来源方便,新生儿出生时即可收集脐带血;
③治疗费用低、移植准备时间短,尤其适用于病情不稳定、发展迅速的患者;
④脐带血干细胞移植对配型要求的严格程度低于骨髓干细胞移植,所以配型成功率较高;
⑤脐带血淋巴细胞大多数为初始型细胞,其免疫效应分子和受体表达不够完善,因此免疫功能较不成熟,排斥反应发生率较低;
⑥脐带血受胎盘屏障的保护,细胞自身传染病感染率较低;
⑦相较于胚胎干细胞移植来说,脐带血干细胞移植不存在伦理问题。
综合以上因素,可以说脐带血是干细胞移植的比较理想的来源。


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脐带血干细胞移植的临床应用


血液系统疾病的治疗

脐带血含有丰富的造血干细胞,在临床上被广泛地应用于急/慢性白血病、再生障碍性贫血(AA)、地中海贫血、血红蛋白病、骨髓增生异常综合征(MDS)等血液疾病的治疗。1990年,美国开展了第一例UCBT治疗儿童白血病,随后在1995年开展了第一例UCBT治疗成人白血病。随着在临床上的广泛开展,UCBT在诸多方面已显示出优于骨髓及外周血干细胞移植的特性。


国内脐血移植量最多的中国科学技术大学附属第一医院汪丽钰等人对非血缘UCBT治疗急性髓系白血病(AML)58例进行疗效分析,指出UCBT治疗AML安全有效,且慢性GVHD发生率和复发率均较低。这些研究结果表明,UCBT治疗白血病优势明显,具有广泛的临床应用前景。


自身免疫性疾病的治疗

多年来,临床治疗自身免疫性疾病的常用方法是利用糖皮质激素或使用免疫抑制药物来减缓免疫系统攻击自身组织所造成的炎症反应,但无法根治。


研究发现,脐带血干细胞可用于实验性自身免疫性脑脊髓炎、类风湿关节炎、系统性红斑狼疮以及多发性肌炎/皮肌炎等的治疗,在临床上已有不少成功案例,故治疗效果和前景非常看好。


肝脏疾病的治疗

研究表明,脐带血间充质干细胞可在肝内存活、转化为肝实质细胞并发挥作用,修复肝功能,还可以提高基质金属蛋白酶的表达,从而降解胶原纤维,改善肝硬化。虽然目前国内外均报道了脐带血干细胞移植治疗肝硬化的基础研究,但因其机制尚未明确,故在临床应用方面暂无实施案例。


其他疾病的治疗

由于脐带血干细胞具有多向分化的潜能,在疾病治疗上有广阔的应用前景。研究者发现脐带血干细胞移植治疗对血管性痴呆病人的智力有明显改善作用; 杨华强等发现脐带血干细胞移植对治疗自闭症有一定作用。


此外,脐带血干细胞正被越来越多地用于血液系统、心血管系统、内分泌系统、神经系统、免疫系统、代谢系统等多领域相关疾病的治疗。


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总结与展望

人类脐血是婴儿出生后残留在脐带及胎盘内的血液,脐血中含有多种类型的干细胞,这些干细胞具有多向分化潜能。与胚胎干细胞、骨髓干细胞相比,脐血干细胞具有对捐助者风险低、无伦理问题、抗宿主病风险低及快速可用性等独特性质,也预示着脐血干细胞具有更广阔的应用前景,为再生医学提供了另一种来源,见表1。


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脐带血间充质干细胞干细胞在儿童和成年人血液疾病中的良好表现,使其在造血干细胞移植领域扮演着越来越重要的角色。随着脐带血储存量的增加,科研技术水平的进步和临床应用的扩大,脐带血干细胞移植技术将会为更多患者带来新的希望。

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