干細胞是具有獨特自我更新能力和分化成多種細胞譜系的細胞類(lèi)型。它們被認為是組織和器官的組成部分。

近幾十年來(lái)，干細胞已被研究并用于修復和再生醫學(xué)。對這些細胞進(jìn)行分類(lèi)的一種方法是基于它們的分化能力。

• 全能干細胞可以產(chǎn)生胚胎的任何細胞，也可以產(chǎn)生胚胎外組織。
• 多能干細胞僅限于三個(gè)胚胎胚層中的任何一個(gè)；但是，它們不能分化成胚胎外組織。多能干細胞只能分化成一種生殖系組織。
• 寡能干細胞和單能干細胞見(jiàn)于已形成細胞譜系的成人器官組織。區分這些細胞的另一種方法是基于它們的來(lái)源。

骨髓、羊膜、神經(jīng)、脂肪、臍帶和胎盤(pán)干細胞的來(lái)源及臨床應用

干細胞可以從不同的來(lái)源提取，包括骨髓、羊膜細胞、神經(jīng)、脂肪組織、臍帶和胎盤(pán)組織。干細胞在現代再生醫學(xué)中的作用始于20世紀50年代，1956 年首次進(jìn)行骨髓移植。

目前，干細胞療法已用于治療一系列臨床疾病，而不僅僅是傳統的來(lái)源，用于治療遺傳性血液疾病，并取得了巨大的成功。在這方面，干細胞的新興用途是它們有可能治療疼痛狀態(tài)和神經(jīng)退行性疾病，如帕金森病和阿爾茨海默病。干細胞為神經(jīng)退行性疾病帶來(lái)了希望，可以替代某些疾病狀態(tài)下受損的神經(jīng)元。

本綜述比較了來(lái)自這些不同來(lái)源的干細胞，并介紹了干細胞在現代醫療實(shí)踐中的臨床作用。

一、什么是骨髓干細胞：骨髓干細胞來(lái)源、功能、臨床作用

骨髓干細胞，作為干細胞領(lǐng)域的重要成員，主要涵蓋了兩種主要的類(lèi)型：造血干細胞（HSCs）和間充質(zhì)干細胞（MSCs）。

骨髓干細胞在最初期是指骨髓造血干細胞，骨髓移植就是骨髓造血干細胞移植。

由于正常的生物過(guò)程，自我更新的組織需要干細胞來(lái)替代受損和衰老的細胞。造血干細胞衍生的髓系和淋巴系細胞都是相對短命的細胞類(lèi)型，需要不斷提供新分化的替代細胞。

造血干細胞 (HSC) 位于骨髓內，為正常生理和免疫功能所需的多種血細胞提供來(lái)源。這些細胞棲息在生理生態(tài)位中，這使得它們能夠進(jìn)行不對稱(chēng)分裂。當干細胞不對稱(chēng)分裂時(shí)，分裂的后代包括一個(gè)相同的子細胞，但也會(huì )產(chǎn)生一個(gè)分化的子細胞。這些子細胞分化成專(zhuān)門(mén)的細胞類(lèi)型是由細胞接觸的某些微環(huán)境、外在線(xiàn)索和生長(cháng)因子引導的。這種機制使骨髓干細胞數量保持相對恒定，盡管后代持續增殖和分化。

HSC是研究最多的一類(lèi)成人組織來(lái)源的干細胞，其臨床潛力在再生醫學(xué)的早期就已得到認可。

• 20世紀60年代初，人們從骨髓中分離出HSC，并開(kāi)發(fā)出誘發(fā)白血病的小鼠治療模型，以證明骨髓來(lái)源的干細胞治療的有效性。
• 這些實(shí)驗的成功進(jìn)一步完善了技術(shù)，到20世紀70年代和80年代，臨床干細胞移植已成為常態(tài)，并開(kāi)始對血液疾病產(chǎn)生影響，這種影響至今仍在繼續。

骨髓干細胞的功能

• 自我復制：即再生能力，干細胞能夠復制出與自己相同的細胞，保持干細胞數目的穩定，確保造血功能的持續進(jìn)行。
• 多向分化潛能：在特定條件下，骨髓干細胞可以分化為脂肪、骨、軟骨、肌肉、肌腱、韌帶、神經(jīng)、肝、心肌、內皮等多種組織細胞。這使得骨髓干細胞在組織修復和再生醫學(xué)中具有巨大的潛力。
• 造血支持：骨髓干細胞能夠支持造血過(guò)程，為血液系統提供必要的細胞來(lái)源。
• 促進(jìn)干細胞植入：骨髓干細胞可以促進(jìn)其他干細胞的植入和生長(cháng)，有助于受損組織的修復和再生。
• 免疫調控：骨髓干細胞具有免疫調控功能，可以參與免疫系統的調節和維持。

骨髓干細胞的作用：在造血干細胞移植中，干細胞取代因化療或疾病而受損的細胞，或作為捐贈者免疫系統對抗某些類(lèi)型癌癥和血液相關(guān)疾病的一種方式。白血病、淋巴瘤、神經(jīng)母細胞瘤和多發(fā)性骨髓瘤通常采用這種方法治療。

總體而言，骨髓作為干細胞的儲存庫仍然是臨床和研究的必需品，因為它作為可行干細胞來(lái)源的歷史已被充分理解和記錄，并且療效良好。根據歐洲血液和骨髓移植小組的數據，在1993年至2005年期間，首批27,770例骨髓造血干細胞移植中，僅記錄了一起致命事件。

這種無(wú)可否認的安全記錄，加上臨床醫生在執行骨髓移植手術(shù)方面的經(jīng)驗，保證了在不久的將來(lái)繼續使用骨髓作為HSC的來(lái)源。

二、什么是羊膜干細胞：羊膜干細胞的來(lái)源、功能及臨床應用

從歷史上看，兩種最常見(jiàn)的多能干細胞類(lèi)型包括胚胎干細胞 (ESC) 和誘導性多能干細胞 (iPSC)。然而，盡管許多研究致力于改進(jìn)ESC和iPSC技術(shù)，但仍存在巨大的臨床挑戰。ESC和iPSC技術(shù)帶來(lái)的兩個(gè)重大問(wèn)題是移植細胞存活率低和致瘤性。

最近，研究人員從羊水和胎盤(pán)膜等妊娠組織中分離出多能干細胞、人類(lèi)羊膜衍生干細胞 ( hADSC )，包括羊膜上皮細胞和羊膜間充質(zhì)細胞，是一種相對較新的干細胞來(lái)源，已發(fā)現其具有多種有利特性。

背景是，人類(lèi)羊膜干細胞在妊娠第二周開(kāi)始出現，此時(shí)囊胚內形成一個(gè)小腔，腔內原始細胞分化為羊膜母細胞。當外胚層分化為羊膜母細胞時(shí)，會(huì )形成人類(lèi)羊膜上皮干細胞 (hAESC)，而當內胚層分化為羊膜母細胞時(shí)，會(huì )形成人類(lèi)羊膜間充質(zhì)干細胞 (hAMSC)。這種分化發(fā)生在原腸胚形成之前，因此羊膜母細胞不屬于3個(gè)胚層之一，因此從理論上講，它們具有多能性。

以前，多能性和免疫調節被認為是互相排斥的，因為多能性傳統上被認為是胚胎干細胞獨有的特性，而免疫調節則是間充質(zhì)干細胞公認的特性。然而，最近的許多研究發(fā)現，這兩種特性在人類(lèi)羊膜衍生干細胞中共存。

近年來(lái)，人類(lèi)羊膜衍生干細胞，包括人羊膜上皮干細胞 (hAESC) 和人羊膜間充質(zhì)干細胞 (hAMSC) 已成為臨床試驗和醫學(xué)研究的有吸引力的細胞來(lái)源，并且已被證明比其他類(lèi)型的干細胞更具優(yōu)勢。這些優(yōu)勢包括低免疫原性和高組織相容性、無(wú)致瘤性、免疫調節作用和顯著(zhù)的旁分泌作用。

• 此外，一些研究已經(jīng)評估了人類(lèi)羊膜衍生干細胞的促血管生成能力。有趣的是，他們發(fā)現當移植到小鼠缺血肢體中時(shí)，hAMSC可以增強血液灌注和毛細血管結構，這表明hAMSC可以刺激新血管形成。
• 此外，另一個(gè)優(yōu)勢是與其他干細胞來(lái)源（例如骨髓干細胞( BMSC)）相比，人類(lèi)羊膜衍生干細胞更容易獲得。

關(guān)于低免疫原性，已證實(shí)人類(lèi)羊膜衍生干細胞的主要組織相容性I類(lèi)抗原 (HLA-ABC) 表達較低，且不表達主要組織相容性II類(lèi)抗原 (HLA-DR )、β2微球蛋白和HLA-ABC共刺激分子，包括CD40、CD80和CD8635。值得注意的是，有報道稱(chēng)將hAMSC移植到溶酶體疾病患者體內后，沒(méi)有出現明顯的排斥反應。此外，最近的一項研究表明，接受靜脈注射hAESC的小鼠沒(méi)有出現溶血、過(guò)敏反應或腫瘤形成。

此外，研究表明，hAESC和hAMSC都具有在再生醫學(xué)中發(fā)揮重要作用的巨大潛力。它們都已證明可以分化成幾種專(zhuān)門(mén)的細胞，包括脂肪細胞、骨細胞、神經(jīng)細胞、心肌細胞、骨骼肌細胞、肝細胞、造血細胞、內皮細胞、腎細胞和視網(wǎng)膜細胞。

多項臨床前研究表明，人類(lèi)羊膜衍生干細胞可用于治療多種疾病，包括卵巢早衰、糖尿病、炎癥性腸病、腦/脊柱疾病等。

2018年7月30日，據新華社悉尼報道，澳大利亞等國研究人員的最新研究發(fā)現，為中風(fēng)患者回輸人體羊膜細胞（胎盤(pán)羊膜干細胞的一種）可有效減少腦部損傷，同時(shí)有助于患者恢復。研究成果已發(fā)表在美國《Stroke》雜志上。

2018年，《中國細胞生物學(xué)學(xué)報》上發(fā)表了《人羊膜上皮細胞的干細胞特征和臨床應用潛力》的文獻綜述。文章梳理總結了近年來(lái)國內外各科研團隊在人羊膜上皮干細胞研究方面的進(jìn)展，從hAESCs的來(lái)源及屬性、干細胞特征、免疫學(xué)特征及hAESCs的臨床前研究和臨床研究等方面系統的闡釋了hAESCs在再生醫學(xué)領(lǐng)域的獨特優(yōu)勢和應用前景。

文章指出，在hAESCs用于干細胞技術(shù)的安全性方面，hAESCs具備來(lái)源豐富且符合倫理要求、無(wú)免疫排異、遺傳穩定無(wú)致瘤性等生物學(xué)屬性；同時(shí)在臨床應用的有效性方面，來(lái)源于胚胎第8天上胚層（epiblast）的hAESCs具備僅次于胚胎干細胞（ES）的多向分化潛能和旁分泌功能，在神經(jīng)修復、免疫調節、抗組織纖維化等方面具有明顯的優(yōu)勢。

hAESCs可以廣泛的應用于帕金森（PD）、阿爾茨海默?。ˋD）、腦中風(fēng)、脊髓損傷、移植物抗宿主?。℅VHD）、自身免疫性疾病、肝肺纖維化、皮膚燒創(chuàng )傷、卵巢早衰等疾病。

三、什么是神經(jīng)干細胞：神經(jīng)干細胞來(lái)源、功能、臨床應用

神經(jīng)干細胞（NSC）是指來(lái)源于神經(jīng)組織或能分化為神經(jīng)組織，具有自我更新能力和多向分化潛能的一類(lèi)細胞。

具有分化為神經(jīng)元、星形膠質(zhì)細胞和少突膠質(zhì)細胞的能力，并足以提供大量腦組織細胞的細胞群。移植入宿主體內的神經(jīng)干細胞能夠向神經(jīng)系統病變部位趨行、聚集，并能夠存活、增值、分化為神經(jīng)元或膠質(zhì)細胞，從而促進(jìn)宿主缺失功能的部分恢復。

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四、什么是脂肪干細胞：脂肪干細胞來(lái)源、臨床應用

盡管骨髓干細胞 (BMSC) 的使用現已成為標準，但采集技術(shù)方面的難題以及細胞產(chǎn)量低的可能性促使研究人員尋找其他間充質(zhì)干細胞 (MSC) 來(lái)源。已研究的脂肪干細胞來(lái)源是人體脂肪組織。

脂肪組織經(jīng)酶消化后，在稱(chēng)為基質(zhì)血管部分( SVF) 的細胞群中生成一組異質(zhì)性脂肪細胞前體。SVF中存在脂肪干細胞 (ADSC)。研究表明，ADSC具有通常與MSC相關(guān)的特性，并且已發(fā)現它們表達MSC特有的幾種CD標記物。ADSC具有多能性，經(jīng)證實(shí)可在體外誘導后分化為其他中胚層來(lái)源的細胞，包括成骨細胞、成軟骨細胞、肌細胞、肌腱細胞等。此外， ADSC已證實(shí)在體外具有多譜系分化為特殊細胞（如胰島素分泌細胞）的能力。

ADSC相對于BMSC的一個(gè)顯著(zhù)優(yōu)勢是它們易于采集。白色脂肪組織(WAT) 含有豐富的ADSC。人體內的WAT主要儲存在臀部、大腿、腹部和內臟庫的皮下。因此，可以通過(guò)抽脂手術(shù)從這些身體部位相對容易地采集ADSC。此外， ADSC占WAT內SVF的1-2%，在某些組織中甚至接近30%。這與骨髓中存在的0.0001-0.0002%的干細胞有顯著(zhù)差異。鑒于不同來(lái)源的干細胞濃度存在差異，每個(gè)WAT樣本中的ADSC數量將比每個(gè)骨髓樣本中的干細胞數量多，這進(jìn)一步證明使用脂肪組織更容易獲取干細胞。

ADSC的另一個(gè)優(yōu)勢是由于缺乏主要組織相容性復合體II (MHCII) 和共刺激分子而具有免疫特權地位。一些研究甚至證明，與BMSC相比，ADSC具有更高的免疫抑制能力，因為ADSC表達的人類(lèi)抗原I類(lèi) (HLA I) 抗原水平較低。它們還具有獨特的分泌蛋白組，可以產(chǎn)生免疫調節、抗凋亡、造血和血管生成因子，有助于組織修復 – 這些特性可能支持成功移植而無(wú)需免疫抑制。此外，ADSC具有重新編程為誘導多能干 ( iPS ) 細胞的能力。

過(guò)去十年，ADSC臨床試驗的數量不斷增加，其中一些試驗顯示出巨大的前景。它們已證明能夠以可重復的方式分化成多種細胞系，并且對于自體和同種異體移植都是安全的。最近的幾項研究表明，ADSC療法可能有助于治療多種疾病，包括糖尿病、克羅恩病、多發(fā)性硬化癥、瘺管、關(guān)節炎、缺血性病變、心臟損傷、脊髓損傷、骨損傷等。

2013年進(jìn)行的一項臨床試驗研究了自體脂肪來(lái)源分化胰島素分泌干細胞和造血干細胞 (HSC) 聯(lián)合輸注對胰島素依賴(lài)型糖尿病患者的治療效果。對10名患者進(jìn)行了平均約32個(gè)月的隨訪(fǎng)，發(fā)現所有患者的C肽、糖化血紅蛋白、血糖狀態(tài)和外源性胰島素需求均有所改善。值得注意的是，治療沒(méi)有不良副作用，所有10名患者都已恢復正常、不受限制的飲食和生活方式。

盡管如上所述，最近的ADSC研究前景光明，但不幸的是，可重復的體內研究在質(zhì)量和數量上仍然缺乏。因此，在進(jìn)行常規患者給藥之前，還需要進(jìn)一步研究。

五、什么是臍帶干細胞：臍帶干細胞來(lái)源、特征、臨床應用

臍帶干細胞可從多種部位提取，包括臍帶血、臍帶血管周?chē)毎?、臍靜脈內皮細胞、臍帶內膜、絨毛膜和羊膜。臍帶血對捐獻者的風(fēng)險極小，自1988年以來(lái)一直被用作造血干細胞的來(lái)源。與從骨髓獲得的干細胞相比，臍帶來(lái)源的干細胞更容易獲得。全球每年的出生率超過(guò)1億人，因此有很多機會(huì )將臍帶血用作干細胞來(lái)源。

抽取血液的過(guò)程非常簡(jiǎn)單，只需靜脈穿刺，然后將其引流到裝有無(wú)菌抗凝血劑的血袋中。然后將其冷凍保存并儲存在液氮中。與從成人身上抽取的干細胞相比，使用臍帶干細胞有很多好處。最大的好處之一是這些細胞更不成熟，這意味著(zhù)植入宿主后發(fā)生排斥的可能性更低，從而導致移植物抗宿主病的發(fā)生率降低。它們還可以分化成各種各樣的組織。例如，與骨髓干細胞或動(dòng)員的外周血相比，臍帶血干細胞具有更強的再增殖能力。臍帶血衍生的CD34+細胞具有非常強大的造血能力，這歸因于干細胞相對于成人衍生細胞的不成熟。

已經(jīng)進(jìn)行了研究，分析了接受來(lái)自兄弟姐妹捐贈者的臍帶血移植的血液病兒童的長(cháng)期生存率。這些研究表明，接受臍帶血移植的兒童的存活率與接受骨髓細胞移植的兒童相同或更高。此外，臍帶血和骨髓移植的復發(fā)率相同。

臍帶血干細胞的獨特特征之一是能夠分化成多種細胞類(lèi)型。臍帶血中存在三種不同類(lèi)型的干細胞，包括造血干細胞、間充質(zhì)干細胞和胚胎樣干細胞。這些細胞類(lèi)型不僅可以自我更新，還可以通過(guò)復雜的信號通路分化成許多不同的成熟細胞類(lèi)型。這意味著(zhù)這些細胞不僅可以產(chǎn)生造血細胞，還可以產(chǎn)生骨細胞、神經(jīng)細胞和內皮細胞。

目前正在進(jìn)行研究，以了解臍帶血衍生的干細胞是否可用于心肌生成目的。幾項研究表明，利用Wnt信號通路的激活，可以將臍帶血間充質(zhì)干細胞轉化為心肌生成譜系細胞。還正在研究神經(jīng)系統應用的潛力。

如果成功，這可以幫助治療腦癱、中風(fēng)、脊髓損傷和神經(jīng)退行性疾病等疾病。鑒于這些細胞能夠分化成中胚層、內胚層和外胚層組織，它們可以代替目前極具爭議的胚胎干細胞用于治療神經(jīng)系統問(wèn)題。

目前有研究涉及體外工作、臨床前動(dòng)物研究和患者臨床試驗，所有這些都是為了將干細胞應用于神經(jīng)系統。臍血干細胞在未來(lái)的再生醫學(xué)中具有巨大的應用潛力。

六、什么是胎盤(pán)干細胞：胎盤(pán)干細胞來(lái)源、臨床作用

胎盤(pán)干細胞來(lái)源：在新生兒娩出、胎盤(pán)剝離子宮排出。胎盤(pán)由羊膜、葉狀絨毛膜（也稱(chēng)叢密絨毛膜）和底蛻膜構成，從這些組織可以分離得到胎盤(pán)干細胞。

胎盤(pán)組織含有干細胞和上皮細胞，它們可以分化成多種組織類(lèi)型，包括脂肪形成、肌形成、肝形成、骨形成、心臟、內皮、胰腺、肺和神經(jīng)系統。胎盤(pán)細胞可以分化成所有這些不同類(lèi)型的組織，因為其譜系源自胎盤(pán)的不同部分，例如來(lái)自絨毛膜、尿囊和卵黃囊的造血細胞，而間充質(zhì)譜系來(lái)自絨毛膜和羊膜。

將人類(lèi)胎兒胎盤(pán)細胞分為四個(gè)不同的組可能會(huì )有所幫助：羊膜上皮細胞、羊膜間充質(zhì)基質(zhì)細胞、絨毛膜間充質(zhì)基質(zhì)細胞和絨毛膜滋養層細胞。

人羊膜上皮細胞 (hAEC) 可從羊膜中獲得，然后通過(guò)酶消化與絨毛膜分離。在某些環(huán)境下培養時(shí)，已發(fā)現hAEC能夠產(chǎn)生合成乙酰膽堿、去甲腎上腺素以及多巴胺的神經(jīng)元細胞。這種能力意味著(zhù)它們具有在帕金森病、多發(fā)性硬化癥和脊髓損傷等疾病中再生的潛力。還有研究將hAEC用于眼科目的、肺纖維化、肝病、代謝疾病和家族性高膽固醇血癥。一旦培養，hAEC就會(huì )產(chǎn)生白蛋白和甲胎蛋白，并顯示出儲存糖原的能力。此外，還發(fā)現它們可以代謝氨和睪酮。在最近以小鼠模型進(jìn)行的研究中，發(fā)現這些細胞在移植后對肝硬化具有治療作用。

間充質(zhì)干細胞存在于許多不同的組織中，例如骨髓、臍帶血、脂肪組織、華通氏膠、羊水、肺、肌肉和胎盤(pán)。胎盤(pán)間充質(zhì)基質(zhì)細胞具體來(lái)源于胚胎外中胚層。人羊膜間充質(zhì)基質(zhì)細胞 (hAMSCs) 和絨毛膜間充質(zhì)基質(zhì)細胞 (hCMSCs) 均被發(fā)現具有非常低的HLA-A、B、C水平。這意味著(zhù)它們具有潛在的移植免疫特權特征。胎盤(pán)來(lái)源的間充質(zhì)干細胞已被證實(shí)具有CD29、CD44、CD105和CD166的表達，這與脂肪來(lái)源的間充質(zhì)干細胞相同。這些標記物已被證實(shí)具有成骨分化能力。

胎盤(pán)間充質(zhì)干細胞的一個(gè)有趣元素是，它們的特性會(huì )根據胎盤(pán)的妊娠周齡而有所不同。當在較低妊娠周齡采集細胞時(shí)，它們比從足月胎盤(pán)組織中采集的細胞表現出更快的代倍增時(shí)間、更好的增殖能力、更廣泛的分化潛力和更高的表型穩定性。

此外，它們具有巨大的臨床應用潛力。胎盤(pán)間充質(zhì)基質(zhì)細胞已被研究用于治療對類(lèi)固醇治療有抵抗力的急性移植物抗宿主病。研究表明，接受胎盤(pán)來(lái)源的基質(zhì)細胞治療的患者的1年生存率為73%，而回顧性對照僅顯示6%的生存率。胎盤(pán)來(lái)源的MSCs還被發(fā)現有助于傷口愈合，并可能用于治療某些遺傳性皮膚病，如大皰性表皮松解癥。

結論

干細胞的分化能力和來(lái)源各不相同。從這篇綜述中我們可以看出，從不同來(lái)源提取的這些細胞既有相似之處，也有不同之處。研究表明，干細胞在治療阿爾茨海默病和帕金森病等神經(jīng)退行性疾病方面具有初步前景。

干細胞在肌肉骨骼再生醫學(xué)和其他疼痛狀態(tài)方面也顯示出益處。器官生物工程移植是干細胞可能提供的另一個(gè)潛在益處。出于這些原因，仍需要在這一醫學(xué)領(lǐng)域進(jìn)行廣泛的研究，為新開(kāi)發(fā)的治療方式鋪平道路。

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