生理性能
前細胞與其他成體
幹細胞一樣,具有自我更新、活力持久及多向分化潛能。大量的實驗證明,在合適的誘導條件下,前細胞分別向3個胚層的細胞分化,如上皮細胞、平滑肌細胞、心肌細胞、軟骨細胞、成骨細胞、脂肪細胞、神經細胞、血管內皮細胞和肝細胞等。
前細胞具有多種特異性抗原和受體,據此進行檢測和分析,有助於研究脂肪幹細胞各分化發育階段的特性,也可以藉以鑑定和計數各個階段脂肪幹細胞的分布。以及特定情況下的變化動態。為科學研究和臨床診治提供有用信息。
起源歷史
1955年Hausberger提出了前脂肪細胞或稱脂肪間充前體細胞的概念,他認為脂肪組織中含有一種類似成纖維細胞樣的間充質細胞,起體積小、分化程度低、比脂肪細胞耐受力對創傷和缺氧更好。
2001年4月,美國科學家ZUK發現,從病人臀部或大腿處抽取的脂肪中,可分離出一種與骨髓間充質幹細胞形態相似的成纖維細胞樣的細胞,它可以發育成健康的軟骨和肌肉、ZUK將這種具有多種分化潛能的細胞命名為脂肪間充值幹細胞(adipose-derived stem cells, ADSCs)。
主要來源
原代培養貼壁的細胞較少,傳代後的細胞稱為脂肪間充質幹細胞(adipose tissue-derived stromal cells,ADSC)。來源於人體的腹部、臀部、大腿、以及含量最為豐富的前臂。一般以腹部脂肪為最佳、活性最高、濃度高、容易提取。
脂肪間充質幹細胞的發現有可能使脂肪成為幹細胞的主要來源。來源於胚胎的幹細胞由於倫理學的限制而使研究受限而且胚胎幹細胞的生長和分化調節也很困難,並且由於是一種異體細胞,有可能使受體產生免疫排斥反應。相反,來源於自體的成體幹細胞就不會產生倫理學和免疫學排斥方面的問題。例如許多研究證實,來源於成人骨髓的間充質幹細胞具有多向分化潛能。但這種幹細胞仍存在組織容量有限、取材時病人痛苦和幹細胞產量有限等問題。因此容易獲得、來源豐富、可以開發利用和細胞產量高,就是衡量幹細胞來源的標準。來源於脂肪間充質幹細胞正符合這個標準,因此,來源於脂肪的間充質幹細胞今後可能是最主要的幹細胞提取途徑。既可以低成本又可以避免倫理的爭論。
隨著人們對幹細胞的不斷研究,發現越來越多的器官或組織能分離出ADSCs,如神經幹細胞、血液幹細胞、骨髓間充質幹細胞、肌肉干細胞、成骨幹細胞、皮膚幹細胞等,而脂肪組織與骨髓組織一樣均在胚胎髮育過程中源自中胚層,因此能否從脂肪組織中有效分離出幹細胞成為研究目的。
研究進展
最近幾年研究證明,脂肪組織具有取材方便和幹細胞含量高的優勢,平均來看,每30ml脂肪組織可獲得2X108-6X108個脂肪間充質幹細胞。脂肪來源的間充質幹細胞含量高於骨髓來源的間充質幹細胞,Winter等分析了脂肪來源的間充質幹細胞和骨髓來源的間充質幹細胞的28種基因表達,沒有發現任何區別。並且供體年齡大小對脂肪來源的間充質幹細胞含量沒有太大影響。
研究發現ADSCs主要表達CD13、CD44、CD73、CD90、CD105、CD106、CD166、CD29、CD49e和HLA-ABC,而不表達CD34、CD3、CD19、CD45、CD14、CD117、CD31、CD62L、CD95L和HLA-DR[2]。這個結果和其他的MSCs幾乎一致。但ADSCs與BMSCs也有差別:大部分BMSCs表達CD10,而表達CD10的ADSCs僅占5%~20% ;幾乎所有的ADSCs表達CD49f和CD54,而BMSCs極少表達。
國外許多研究機構從事這方面的研究,如美國Artecel SciInc公司,美國加利福尼亞大學洛杉磯分校醫學院、美國路易斯安那州立大學、美國維吉尼亞大學、韓國漢城大學、法國國家科學研究中心(CNRS)、法國的AILHAUD GERARD等。國內上海第二醫科大學以及中國軍事醫學科學院也在從事該方面的研究。
間充質幹細胞是幹細胞的一個研究分支,幹細胞是一類具有自我複製和多向分化能力的細胞,它們可以不斷地自我更新,並在特定條件下轉變成為一種或多種構成人體組織或器官的細胞。幹細胞是機體的起源細胞,是形成人體各種組織器官的始祖細胞。
一類存在於多種組織(如骨髓、臍帶血和臍帶組織、胎盤組織、脂肪組織等),具有多向分化潛力,非造血幹細胞的成體幹細胞。這類幹細胞具有向多種間充質系列細胞(如成骨、成軟骨及成脂肪細胞等)或非間充質系列細胞分化的潛能,並具有獨特的細胞因子分泌功能。
通過組織工程技術實現缺損組織器官的修復與替代具有重要的實用價值,而種子細胞是組織工程的基礎。目前可作為種子細胞的自體多能幹細胞包括胚胎幹細胞、定向分化的前體細胞、成體幹細胞(如BMSCs、ADSCs)。胚胎幹細胞雖然在理論上是最佳的種子細胞,但是受到倫理、法律、安全性等諸多因素限制,削弱了其優勢;前體細胞由於含量低、衰老快等問題很難作為種子細胞的最佳選擇;BMSCs不僅在獲取時帶來痛苦較大,而且隨著培養代數的增加,細胞數量和分化能力都有所下降。ADSCs相比之下有望成為理想的組織工程種子細胞來源。
臨床套用
脂肪間充質幹細胞在來源、獲取及本身分化增殖潛力等方面的優勢,預示著其作為骨組織工程種子細胞,有著很好的套用前景。目前脂肪來源的間充質幹細胞已引起科學界廣泛關注,開展了大量的基礎實驗研究,在臨床治療中也有部分套用。骨、軟骨、神經、肌肉等組織缺損,一直是一個難以解決的難題,但以幹細胞為基礎的組織工程的出現為這些疾病的治療帶來了新希望。脂肪來源的幹細胞在組織工程及臨床上的套用有以下幾方面:
①細胞治療:直接將脂肪來源的間充質幹細胞移植入體內,修復缺損組織、器官,或體外培養再生組織和器官,這將是醫學史上的又一次革命。
②作為基因治療載體:聯合基因轉染技術,攜帶靶基因或生長因子基因,治療遺傳性疾病。
③種子細胞的最佳選擇,以其多項獨特優勢,成為組織工程的種子庫來源,同時與可降解支架材料聯合培養,體外構建有生命的種植體,修復組織缺損或替代器官的部分功能,治療難治性疾病。
④未來可籌建幹細胞庫,用於免疫缺陷性疾病,或將來自體病損組織和器官的修復,也可配型成功後,用於同種異體移植治療。
抗衰老領域:(美容領域)皮膚的衰老主要變現在皮膚的膚色變暗、變黃、色斑、老年斑、皮膚鬆弛、皺紋和面目輪廓的下垂。其主要原因是皮膚的膠原蛋白生成減少、流逝嚴重和彈性纖維減少。通過網狀種植技術全面部皮膚全種植,打到皮膚緊緻提升、輪廓提升、面部有光澤,維持5-10年。
間充質幹細胞臨床套用於解決多種血液系統疾病,心血管疾病,肝硬化,神經系統疾病,膝關節半月板部分切除損傷修復,自身免疫性疾病等方面取得了重大突破,挽救了更多病患的生命。此外,間充質幹細胞在神經系統修復及更多方面具有長遠的發展前景。