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单能干细胞

评论2021-02-22来源:严选细胞网

什么是单能干细胞

单能干细胞(也称专能、偏能干细胞),这类干细胞只能向一种类型或密切相关的两种类型的细胞分化,如神经干细胞、造血干细胞。常被用来描述在成体组织、器官中的一类细胞,意思是此类细胞只能向单一方向分化,产生一种类型的细胞。在许多已分化组织中的成体干细胞是典型的单能干细胞,在正常的情况下只能产生一种类型的细胞。如上皮组织基底层的干细胞、肌肉中的成肌细胞又叫卫星细胞。这种组织是处于一种稳定的自我更新的状态。然而,如果这种组织受到伤害并且需要多种类型的细胞来修复时,则需要激活多潜能干细胞来修复受伤的组织。单能干细胞是发育等级最低的干细胞。

单能干细胞来源于多能干细胞,具有向特定细胞系分化的能力,也称为祖细胞(progenitor)。 

单能干细胞


干细胞分类

全能干细胞、多能干细胞和单能干细胞三类。

所谓全能干细胞,就是它可以分化成人体的各种细胞,这些分化出的细胞构成人体的各种组织和器官,最终发育成一个完整的人。人类的精子和卵子结合后形成受精卵,这个受精卵就是一个最初始的全能干细胞,受精卵继续分化,在前几个分化过程中,可以分化出许多全能干细胞,提取这些细胞中的任意一个放置到妇女子宫中,就可以发育出一个完整的人体。在理论上,一个受精卵可以发育成多个同样性状的婴儿,多胞胎的出生就是很好的证明,当然,在正常情况下,人类母体自身的生理机制可以促成一次一胎。

这些全能干细胞在进一步的分化中,形成各种多能干细胞。多能干细胞具有分化出多种细胞组织的潜能,但却失去了发育成完整个体的能力。第三类是专能干细胞,它是由多能干细胞进一步分化而成的。单能干细胞只能向一种类型或密切相关的两种类型的细胞分化,比如神经干细胞可以分化成各类神经细胞,白细胞等各类细胞。 

单能干细胞


单能干细胞与多能干细胞的区别

单能干细胞,一般指的是成体干细胞,主要是一些具有干细胞特性(比如能大量增殖、且具有分化能力),但他只能分化为单一种类的细胞,比如肌肉干细胞,只能分化成为肌肉,造血干细胞只能分化成血细胞等,而多能干细胞则是更加原始的细胞,他可以分化出数种不同类型的细胞。

而目前的研究表明,成体干细胞在医疗上的前景更好,因为他功能单一,不容易形成肿瘤,且部分成体干细胞移植如造血干细胞移植手术已经非常成熟了,而多能干细胞要应用于临床应该还有非常长的一段路要走。


科学家研发出首个成体诱导性专能干细胞

4月4日,来自于新南威尔士大学(UNSW)的研究团队在顶级期刊PNAS上发表一篇文章,首次开发出一个革命性干细胞修复技术。该技术能够成功将脂肪和骨骼细胞重新诱导成专能干细胞,并有望应用于包括脊柱损伤、骨折在内的人体损伤治疗中。

这一技术类似于蝾螈肢体再生,其最突出的成就在于,将成体细胞转变成诱导性专能干细胞(iMS cells),而且iMS细胞具备自我更新、分化成多种类型的细胞的功能。这种iMS细胞能够治疗因为疾病、衰老或者外伤引发的人体损伤,将革新再生医学治疗机体损伤的现状。

首个诱导性专能成体干细胞(iMS):能够自我更新修复、分化成多类型细胞。

根据所处发育阶段,干细胞可分为胚胎干细胞(ES cells,具有分化成完整个体的能力)和成体干细胞(somaticstem cells)两种。而成体干细胞具有分化成特定细胞的功能,并不能够分化成多种细胞类型。而PNAS发表的这一最新技术的突破性在于,诱导性专能干细胞能够分化成多类型的细胞。

文章作者、血液学专家、新南威尔士大学副教授John Pimanda带领团队以骨骼和脂肪细胞为研究材料,通过清除它们的记忆,将它们诱导成干细胞,具备自我更新复制、分化多类型细胞的功能。

首先,他们以5-氮杂胞苷(AZA)、血小板衍生生长因子-AB(PDGF-AB)试剂共同处理细胞两天,随后再用PDGF-AB试剂单独处理细胞2-3周。经过处理的细胞被重编成诱导性专能干细胞。为了验证iMS细胞的功能,团队以脊柱受损的老鼠为模型,将干细胞注射至受损部位后,发现,iMS细胞能够很好的自我复制并分化出细胞,达到修复受损组织的治疗效果。

iMS细胞的修复能力与蝾螈肢体再生非常相似,都是诱导终末分化的细胞回到多能性状态,再根据自身需要生成受损组织的所有细胞。 Pimanda教授表示,相比于间充质干细胞、胚胎干细胞和多能干细胞,iMS细胞有自己的优势。它们可以根据所处环境直接再生、修复损伤,而且iMS细胞不会形成畸胎瘤,其诱导过程也不需要借助病毒载体。

将成体细胞转变为多能干细胞通常要用到病毒载体,这在临床上是不可接受的,文章第一作者Dr Vashe Chandrakanthan指出。iMS细胞的生成不需要额外载体,克服了干细胞疗法的一大难题。

文章第一作者,Vashe Chandrakanthan博士表示,这一新技术有望推动干细胞治疗研究。它在治疗颈背部疼痛、脊柱损伤、肌肉退化等疾病上提供了新选择,能够取代复杂的手术治疗过程。

此外,它还将对脊柱矫正手术起到推波助澜的效果。脊柱植入物并不总是能够与相邻的骨骼良好对接,超过20%的脊椎植入物不能及时愈合,甚至于不愈合。未来,临床医生可以选择注射重编程的专能干细胞,促使这些植入物能够更好的与人体组织融合。

目前,研究团队正在评估成年人脂肪细胞重新编程后的诱导性专能干细胞用于修复老鼠受损组织的安全性和有效性。





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