什么是干细胞​

我们身体内部的所有细胞,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」。一个细胞必须有以下两个能力,方能被称之为干细胞:一是「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细胞的能力;二是「自我复制能力」,也就是能够复制分裂出与自己有着相同功能的细胞的能力。

干细胞大致可以分为两大类。一是「组织干细胞」,组织干细胞会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。另外一种则是「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。

而医学界一直在积极推进名为「再生医疗」的新型疗法,研究如何利用干细胞具备的以上特性,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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MSC移植对糖尿病性心肌病的效果。


a)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。
(b)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。
(c)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:AM:肾上腺髓质素。HGF:肝细胞生长因子。IGF-1:胰岛素生长因子。MMP:基质金属蛋白酶。MSC:间充质干细胞。VEGF:血管内皮生长因子。

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MSC移植对糖尿病性心肌病的效果。


(a)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。
(b)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。
(c)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:AM:肾上腺髓质素。HGF:肝细胞生长因子。IGF-1:胰岛素生长因子。MMP:基质金属蛋白酶。MSC:间充质干细胞。VEGF:血管内皮生长因子。

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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。
图片引用来源:Stem Cell Research & Therapy, Carrión and Figueroa. 2011 May 11;2(3):23.

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注:
红色箭头:刺激
黑色箭头:压制
没有勾的箭头:直接阻碍

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

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第一天显示了动物心脏前脑室领域的局部部分(a),第二天(b)以及第七天(c)显示了融合之后的SPECT的CT图像的箭头面(左)以及冠状面(右)。最后的摄影图面上(第5到8天),MSC摄取前顶部领域(箭头)分别放在了3种代表性动物上。前方的顶点分布存在于各处,并与是否观察到初期焦点热据点的有无毫无关系(f的黄色箭头)。

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这是单离骨髓基质细胞的特征。细胞在经过密度分级后,从骨髓中培养出来,电镀48小时后的结果是A,10天后的结果是B。C显示的是用流动细胞计测法计算出的培养之后的细胞的浓缩程度。使用产生于表面的抗体SH2以及SH3,结果在培养第二天,第五天以及第十四天得到。第十四天结果显示,细胞95-99%分布均匀,针对抗原CD14、CD45以及CD34的结果都是阴性。分离程序的均一性以及再现性通过流动细胞计测法得到了认证。

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