干细胞研究与发展潜力
高雄医科大学胃肠内科 吴登强 厦门大学附属中山医院消化内科 任建林
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------
干细胞是属于发育初期的原始细胞,之所以广受瞩目,在于它能够自我更新并且具有分化成为各式各样细胞的潜力。干细胞在发育及组织修复中具有重要作用。干细胞研究进一步揭示了单一细胞如何发展成为器官,健康细胞如何取代更换受伤或病变坏死的组织细胞的过程。
干细胞具有几项特性,一是其自我再生功能,可以分裂增殖为另一个与本身完全相同的细胞;二是不具特殊化功能;三是可以依其所存在的情况分化成为多种特定功能的体细胞,例如会跳动的心肌细胞,能分泌白蛋白的肝脏细胞以及具有神经功能的神经元细胞等。
科学家使用动物与人类的干细胞主要有两种: ①胚胎干细胞(embryonic stem cells):分离自发育中的胚胎,在人类为3~5天大的胚胎,这些胚胎实为取自体外受精发育胚胎之内细胞体(inner cell mass)。胚胎干细胞被视为全能细胞,具有可分化发育成人体所有组织器官的潜能。 ② 成体干细胞(adult stem cells):为存在于成熟的组织器官中的未分化细胞。 成体干细胞现已可自乳腺、小肠、骨髓、皮肤、脑、骨胳肌、胰腺及肝脏等器官分离。它们能自我复制且分化成具该组织器官功能的细胞。成体干细胞的存在是为了补充在正常代谢下损失的组织细胞。近来科学家发现,这些未分化的组织细胞除了分化出其来源组织的功能细胞外,还可分化成其他组织的功能细胞。临床上用了30年的骨髓移植即是成体干细胞在临床治疗的应用例子。
1998年科学家成功地将人类胚胎干细胞分离出,并在体外培养与繁殖。随之而起,干细胞成为一个新兴医学研究领域,科学家相继投入心力,探究干细胞在细胞疗法(cell-based therapy)、组织工程(tissue engineering)、再生医学(regenerative medicine)中的应用价值、以及在细胞癌化过程(carcinogenesis)所扮演的角色。科学家预期,干细胞将成为多种疾病治疗的基础,例如帕金森症、糖尿病、心肌梗死、心力衰竭、脊椎损伤等;此外,干细胞的研究还包括新药开发、基因疗法、癌症治疗等方面。
了解细胞癌化过程
干细胞研究有助于了解人体发育过程中所发生的复杂经过。未分化细胞如何变成分化细胞,其过程涉及基因表达的执行与关闭,而一些严重的临床现象如癌症和胎儿先天缺陷即来自于不正常的细胞分裂和细胞分化。
事实上,癌症的形成是经过多阶段、多基因长期累积突变而来的,一般体细胞短暂的生命可能无法累积足够的基因突变而形成癌症,但是长寿而且具有自我再生功能的干细胞,可能就累积大量的突变而形成癌症。美国的研究团队证实,幽门螺旋杆菌引发的小鼠胃癌是来自于干细胞。所以透过对调控干细胞分化之分子基因的了解,将有助于洞悉此类疾病的形成原因,并研发治疗策略。
测试及研发新药
科学家早已应用癌症细胞株来筛选具有潜力的抗肿瘤药物,而人类多功能细胞株的应用,使药物测试得以在较大范围的不同细胞种类上进行。科学家可以藉此了解所测试药物的讯息传导,可以准确地控制干细胞分化到某一特殊的细胞,以进行有效的药物筛选。
发展再生医学
干细胞最重要、最有潜力的应用或许仍在于,干细胞能生成新细胞或组织器官以提供人类个体组织器官或细胞功能的修复。通过器官移植治疗受损的肾脏、肝脏甚至心脏的做法由来已久,但是经常因为捐赠来源短缺而无法满足需求。干细胞可分化为特定种类的细胞,将来随着组织工程研究的进步,可望提供替代细胞或组织来治疗疾病,包括脊髓受伤、皮肤烧伤、糖尿病、帕金森症、阿尔茨海默病、卒中等。
要实施以细胞为主的治疗策略,必须要可以轻易地、可复制地操纵干细胞过程,以确保所得的干细胞确实具有分化、移植及再生的特质。干细胞必须能蓬勃再生并产生足够量的组织,确保分化出来的细胞为所需的细胞种类,确保细胞移植后在病患体内能存活,确保移植后与病患体内邻近的组织融合,确保在移植受者有生之年能产生适当的功能,避免危害移植受者。这样将来才有可能将干细胞应用于临床。
人类有将近三百多种细胞,每种细胞都有特化功能,除了研究如何采用不易获得的干细胞来修复受损组织外,另外的替代方案就是利用身体已经特化的健康体细胞进行转化,来替代受损或死亡的组织细胞,在干细胞研究中最大的问题就是如何使成熟细胞“返老还童”,如果找到这种人为的方法,不用破坏胚胎而能使数量较多的成人体细胞转化为多潜能干细胞甚至特化的组织细胞,这在细胞治疗发展上将有重要意义。最近,这些证明体细胞能转变为多潜能干细胞或转分化为特化组织细胞的研究成果,巧妙地跨过那些阻碍干细胞科技发展的法律和道德门槛,如果科学家能进一步克服几个后续的技术障碍,这些人造干细胞将来一定可以大量地应用在难治疾病的治疗上,造福人类。
http://bbs.tnbz.com 2008-7-3 07:36 PM
|
