干细胞专栏

什么是胎盘干细胞?为什么要存储胎盘干细胞?


  1.什么是胎盘源干细胞?

  干细胞是一类具有自我复制和多向分化能力的细胞,是人体组织器官的起源细胞。干细胞技术及其应用被认为是21世纪的人类健康工程。作为继药物治疗和手术治疗之后最有应用前景的生物医药技术,干细胞的应用涵盖了临床上绝大多数疑难病。

  根据所处的发育阶段,干细胞分为胚胎干细胞、围产期干细胞和成体干细胞。与胚胎干细胞和成体干细胞相比,围产期干细胞活性高,获取容易,不存在伦理学争议,对供者没有伤害,并且临床应用安全性良好。

  围产期干细胞主要包括脐带血干细胞、脐带干细胞和胎盘干细胞,依次代表了3代不同的围产期干细胞技术。

  胎盘干细胞,顾名思义,就是来自于胎盘组织的干细胞。胎盘由羊膜、绒毛膜和底蜕膜构成,从中可以提取的干细胞类型主要包括:胎盘间充质干细胞、胎盘造血干细胞、胎盘亚全能干细胞、胎盘源母亲干细胞。从胎盘羊膜层可以提取出亚全能干细胞,从绒毛膜层可以提取出间充质干细胞,从底蜕膜层能够提取出母亲干细胞,即母亲来源的间充质干细胞,胎盘整体组织中提取的单个核细胞包含胎盘造血干细胞[1]。

  2.胎盘源干细胞有哪些优势?

  与胚胎干细胞和成体干细胞(如骨髓、外周血、脂肪)来源的干细胞相比,胎盘源干细胞的优势主要包括:

  (1)增殖分化能力强

  胎盘干细胞是“0”岁细胞,增殖能力强。经系统研究发现,从成人体内获取的干细胞,如骨髓间充质干细胞和脂肪间充质干细胞,其增殖能力显著弱于胎盘间充质干细胞。

  (2)低免疫原性

  除胎盘造血干细胞移植治疗白血病需要严格配型外,胎盘间充质干细胞、胎盘亚全能干细胞和胎盘母亲干细胞均能够逃脱同种异型识别,异体应用无需配型。

  (3)基因稳定性好

  胎盘间充质干细胞长期体外传代培养,没有发生突变,易于质控和规模化制备。

  (4)无伦理障碍

  胎盘采集对供者无损伤,不必像胚胎干细胞那样,通过流产获取。另外,胎盘含有的干细胞资源,将胎盘中的干细胞提取并储存起来是变废为宝。

  (5)数量丰富

  胎盘中的造血干细数量远远多于脐带血中提取的造血干细胞。脐带血通常只有80-120ml,在进行白血病造血干细胞移植时,患者的体重不能超过30公斤。即使在30公斤的体重范围内,有时也需要2份,甚至更多份的脐带血造血干细胞共移植才能满足治疗需要。

  3.胎盘源干细胞的作用机理

  胎盘源干细胞是人体组织中提取的最年轻的干细胞,活力最佳,易于大量扩增,满足治疗需要。不同类型的胎盘源干细胞的作用机理有所差别,我们以目前应用疾病范围最广的间充质干细胞为例,来说明胎盘干细胞的作用机理。

  一、自我复制

  在体外理想的培养条件下,胎盘间充质干细胞可以进行大量扩增,最终产生出数量巨大、一模一样的干细胞,供人们使用。这种效应叫自我复制。

  如果将胎盘间充质干细胞比喻为孙悟空,自我复制就是孙悟空的变身能力。拔身上的毫毛,可以变出100个、1000个、10000个一模一样的孙悟空。

  二、定向分化功能

  胎盘间充质干细胞能够分化为成熟的功能细胞,如肝细胞、心肌细胞、神经细胞、软骨细胞等,从而替换老化或受损的身体细胞,对身体发挥修复作用。这种效应叫定向分化作用。

  正如孙悟空具有72变的神通,上天可以变为一只鸟,入水可以变为一条鱼,飞进森林可以变为一棵树。

  三、旁分泌作用

  胎盘间充质干细胞能够分泌很多营养因子和再生因子,让生病的细胞重新焕发活力,如促血管新生因子,VEGF(血管内皮生长因子)、PDGF-BB(血小板源性生长因子)和b-FGF(碱性成纤维细胞生长因子);促进肝细胞生长因子HGF(肝细胞生长因子);调节免疫因子TGF-β(转化生长因子β)、HGF(肝细胞生长因子)、NO/IDO(一氧化氮/吲哚昔酚)、IL-10(白介素-10)、IL-6(白介素-6)。这种效益被称为旁分泌作用。

  这些活性因子就像是孙悟空释放的仙气,为身体赋能,激活体内细胞。

  四、归巢功能

  进入身体后,胎盘间充质干细胞随着身体血液循环巡游全身。当身体某些部位发生问题了,如细胞受损或老化,这些部位会发出信号分子(主要是趋化分子和炎症分子),胎盘干细胞会敏感的感知到这些信号,从而在这些需要修复的部位聚集和停留。这种效应叫归巢。

  正如,孙悟空有千里眼和顺风耳的本领,能够快速探测到哪里有危险,从而迅速到达进行救援。

  五、免疫豁免的能力

  由于胎盘间充质干细胞不表达能引起免疫细胞激活的共刺激分子(如CD40),进入体内后,机体免疫系统不会对其产生免疫排斥反应,会被身体完全接纳。

  正如孙悟空有隐身的本领,可以轻松融入任何环境而不被排斥。

  最后,我们来总结一下:在体外大量复制扩增的胎盘干细胞进入人体后,轻松避开免疫系统的攻击,快速归巢到需要修复的组织器官,而后通过定向分化和分泌活性因子发挥“减轻炎症反应、促进组织再生、抑制组织纤维化和瘢痕组织”的功能[2]。

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  胎盘干细胞功能的模型图

  4.胎盘干细胞的临床应用

  (1)白血病治疗

  胎盘中含有大量的造血干细胞,其含量是脐带血造血干细胞的5-10倍。前面提到,脐带血中的造血干细胞数量有限,只能为体重30公斤以下的儿童患者进行造血干细胞移植,而胎盘造血干细胞能为1-2位成年人进行造血干细胞移植。北京307医院的陈虎教授于2014年世界首次成功为患者移植胎盘造血干细胞,救治了一位患有再生障碍性贫血的9岁女孩。

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  (2)糖尿病治疗

  我国著名围产期干细胞专家韩忠朝院士全球最早将胎盘间充质干细胞用于重型糖尿病的治疗,治疗后多数患者的胰岛素用量减半,并促进血管新生,显著改善糖尿病足[3]。

  胎盘间充质干细胞注射液对糖尿病的治疗效果图如下:

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  (3)糖尿病足的治疗

  胎盘间充质干细胞还能够与凝胶相结合,制备为外用的干细胞产品。

  南昌大学第一附属医院的徐积兄主任团队应用胎盘间充质干细胞凝胶(江西汉氏联合干细胞科技有限公司生产)治疗一例57岁的2型糖尿病足女性患者。这位患者足部溃疡经久不愈,应用常规治疗后患者溃疡无明显愈合迹象。

  治疗3周后患者足部溃疡几乎完全愈合,可正常下地活动。胎盘间充质干细胞凝胶治疗过程中未观察到并发症,随访6个月,患者足部溃疡未复发。

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  胎盘间充质干细胞能够分泌多种促血管生成因子,包括血管生长因子(VEGF),肝细胞生长因子(HGF),成纤维细胞生长因子(bFGF),转化生长因子(TGF-β)和胰岛素生长因子(IGF-1)。上述促血管生成因子能够促进溃疡创面新生血管生成,加速创面愈合[4]。

  5.为什么有必要存储胎盘干细胞?

  胎盘干细胞的种类和数量丰富

  胎盘组织是目前所知道的最丰富的天然干细胞来源,其数量远多于脐带血和骨髓中提取的干细胞。另外,胎盘干细胞的种类丰富,目前的技术至少可以提取4种类型的干细胞:胎盘造血干细胞、胎盘间充质干细胞、胎盘母亲干细胞、胎盘亚全能干细胞。

  胎盘干细胞是最年轻的干细胞,活性高

  胎盘是胎儿出生时的附属组织,从中提取的干细胞是最年轻的“0”岁干细胞。经过系统研究研究发现,胎盘干细胞的增殖能力,分泌细胞因子的能力,向损伤组织归巢的能力,均显著优于从成人体内提取的骨髓干细胞和脂肪干细胞。

  胎盘干细胞可供全家使用

  除了胎盘造血干细胞治疗白血病需要严格配型外,胎盘亚全能干细胞、胎盘间充质干细胞、胎盘母亲干细胞在家庭成员内使用不需要配型,可用于抗衰老、癌症和大多数慢性病。

  胎盘干细胞储存是将胎盘变废为宝

  在胎盘干细胞提取技术出现之前,胎盘通常被作为医疗垃圾丢弃。有少数人将胎盘直接带回家食用。然而,在胎儿生产过程中,胎盘很可能会携带很多病原菌,如果没有通过现代的检测手段进行检测,直接食用很可能会造成疾病传播。

  在胎盘干细胞提取之前,会应用现代的检测手段检测胎盘中的各种病原菌和病毒,在确认合格后进行胎盘干细胞的提取和制备。因此,胎盘干细胞储存是真正将胎盘变废为宝的现代科技。

  参考文献

  [1]巨亚萍,赵庆华.三种来源于不同围产期组织间充质干细胞的比较.中国组织工程研究.2013.17(19):3546-3550.

  [2]韩忠朝,王伟强.间充质干细胞的生物学特性及临床应用.中国科学:生命科学.2017.(12):1404-1409.

  [3]JiangR,HanZ,ZhuoG,etal.Transplantationofplacenta-derivedmesenchymalstemcellsintype2diabetes:apilotstudy.FrontMed.2011.5(1):94-100.

  [4]ZengX,TangY,HuK,etal.Three-weektopicaltreatmentwithplacenta-derivedmesenchymalstemcellshydrogelinapatientwithdiabeticfootulcer:Acasereport.Medicine(Baltimore).2017.96(51):e9212.

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