对干细胞研究和再生医学的一点点新思考
2011-09-20 文章来源:上海交通大学医学院附属瑞金医院 青春 陆树良 我要说
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新世纪以来,对干细胞的探索和研究以及梦想或实施应用干细胞于临床治疗已成为生命科学和医学领域的主流热点之一。早在2004年美国哈佛大学医学院的科学家们已经开始梦想有一天在实验室里应用干细胞能制造出理想的人体组织和器官以取代许多临床终末期疾病造成的组织器官衰竭以及严重损伤造成的组织器官的缺损或缺失以延续病人的生命和有品质的生活。然而在实现这一梦想的征途上,人们探索和跋涉得如此的艰辛和困难! 尽管如此,干细胞研究已经帮助人类探索单个细胞是怎样发育成组织和器官以及在成体中健康细胞是怎样取代损伤细胞的。在此基础上又引到人们在细胞水平治疗疾病(因为基因治疗存在太多太多的问题,前景不太乐观),也就是当今人们常提及的再生医学或修复医学。
一些新的研究现象则激发我们更多的联想和思考,比如胚胎干细胞在体外无论怎样诱导,都会始终保持或者残留一定比例的胚胎干细胞,那么离开母体后的机体,在整个生命过程中,是否也一直保存着或残留有一定比例的胚胎干细胞? 这是不是生物进化过程中,优化形成的给机体保存的对付各类损伤的再生能力的重要源泉之一? 它是不是不断提供出的存在于许多组织或/和器官中成体干细胞的来源库? 它是不是也是肿瘤形成的根源之一? (正常组织细胞和肿瘤细胞的最大区别,不就是分化和未分化吗?)那么它储存在机体那个地方? 在机体正常状况下它是否处于“睡眠”状况,一旦有特殊的刺激才会“苏醒”过来发挥生物学效应?
而成体干细胞则是存在于分化细胞和组织器官中的未分化细胞,能自我更新并且能分化形成组织和器官的特殊类型的细胞。机体在正常状况下,成体干细胞仅有序的分化以替代陈旧的组织细胞,维持机体正常的新陈代谢,如表皮干细胞时段性、间歇性地不断分化,以替代表皮组织中的各层细胞等。当机体组织器官遭遇一定程度的刺激,这种刺激可以是外在的物理化学因素、生物等因素,也可以是内在的神经内分泌等系统产物的作用因素,使正常的组织细胞坏死、缺损、缺失,当这种坏死、缺损、缺失尚在存在于周围的正常细胞增值迁移替代以及存在于该类组织细胞周围干细胞分化迁移增值替代的再生能力范围之内,这类缺损和缺失则可以被有序修复,达到恢复到正常的组织细胞结构和功能愈合效果,如二度烧伤等;而当局部组织细胞缺损和缺失达到一定程度,丧失了可以起替代功能的周围的正常组织细胞和成体干细胞,则机体还有一个代偿功能,则动用远处的成体干细胞如骨髓中的干细胞,通过血运到达缺损缺失的局部组织参与修复,如深层皮肤缺损缺失等的修复,早期形成的肉芽组织中的许多细胞,就是来源于远处的干细胞,如此类肉芽组织中的成纤维细胞就来源于血液中的核细胞,而这类核细胞是否来源于骨髓干细胞或其它形式的干细胞? 但这种修复由于成体干细胞和经诱导分化后的终末组织细胞所处的周围微环境欠佳,如功能性的支架缺失诸如“真皮模版”的缺失等,则导致无序修复,如疤痕形成等。因为功能性的支架诸如“真皮模版”等对干细胞的诱导分化过程乃至组织细胞的再生至关重要! 因为功能性的支架诸如“真皮模版”等不仅为干细胞的诱导分化以及组织细胞的再生提供必需的三维空间结构等物理微环境因素的刺激和诱导,同时功能性支架诸如“真皮模版”中的生物成分,如脱钙骨支架材料中检测出有TGF-β和BMPs成分等以及脱细胞真皮基质中尚保存的胶原等生物成分等,然而脱钙骨支架材料和脱细胞真皮基质在体外的制作过程中,天然的三维空间结构及各类成分等物理和生物等环境条件已被不同程度改变了,同时对这种不同程度的改变也尚未有充分的解读和认识,所以,更谈不上复原原先天然的局部微环境了。
总而言之,确定成体机体中是否存在或残留有胚胎干细胞? 如果存在,它们在机体的什么位置?什么时候发挥生物学效应? 成体干细胞诱导分化的条件和过程以及怎样“营造暠最佳局部微环境,将是当今再生医学面临的很大挑战!