揭开胎盘干细胞的神秘面纱精选课件.ppt
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1、胎盘干细胞是来源于新生儿胎盘组织的一族亚全能干细胞,由于其在发育阶段与胚胎干细胞接近,又具备多能干细胞的许多生物学特征,使用不需配型,数量丰富,分化能力强,可定向分化为间充质干细胞、血管干细胞、上皮干细胞、神经干细胞、肝干细胞等多种干细胞,没有伦理学问题,受到国内外多名研究者的关注。但是胎盘干细胞前行的路上也一直伴随着争议,本专题对胎盘干细胞进行了详细解读,将揭开胎盘干细胞的神秘面纱。胎盘(Placenta)是母体与胎儿间物质交换的器官,也是重要的造血和免疫组织。胎盘由羊膜(Amnion)、绒毛膜(Chorion)和底蜕膜(Decidua)等构成,通过脐带(umbilicalcord)连接母体
2、(图1)。胎盘组织由滋养细胞及间充质和血管共同组成,为免疫“豁免”组织。图1.人类胎盘示意图胎盘干细胞指的是存在于胎盘组织中的干细胞。近十年内,胎盘干细胞产业化技术的出现和临床应用的不断推进,国际上关于胎盘干细胞的研究成果呈现了井喷之势(如图1所示)。2019年,M.Evangelista等在国际学术杂志Cytotechnology上发表论著,阐述了胎盘干细胞是未来细胞治疗的新希望这一事实。随后的几年里,针对胎盘干细胞的研究如雨后春笋般出现。2019年,美国奥克兰研究所儿童医院(CHORI)的研究者在国际杂志StemCellsTranslationalMedicine杂志刊登了最新成果,系统阐
3、述了胎盘干细胞具有的高度治疗应用价值。图2.国际上胎盘干细胞文献发表情况(截至2019年7月底)。干细胞新技术为未来医疗应用带来了新希望,但目前社会上公众甚至医务人员对胎盘干细胞这个概念了解不够,常将胎盘中不同的干细胞理解为一种干细胞或以为是一堆不能分开的混合细胞,或者将胎盘干细胞与脐带血干细胞混为一谈。在这里编者向大家详细地介绍一下胎盘干细胞。目前已知证明的胎盘干细胞包括造血干细胞、血管干细胞、间充质干细胞、亚全能干细胞、皮肤干细胞、神经干细胞等多种干细胞。1、胎盘造血干细胞胎盘具有造血功能的观点早已有之,1967年即有报道小鼠胎盘中含有造血前体细胞1。1987年科学家发现胎盘绒毛膜存在基质
4、和血管前体细胞2,1989年又在胎盘绒毛膜鉴别出分化成血液细胞和血管细胞的血液血管干细胞3。大量的研究表明胎盘是一个自主的造血干细胞的起源,从胚胎形成后3周开始造血,具有和AGM,卵黄囊一样的造血功能。胎盘组织造血微环境包括造血因子的表达,血管内皮的类型,血流切力影响,表面分子的改变,血氧浓度等等4(图3)。图3.胎盘是一个造血组织(TrendsMolMed,16(8):361-7,2019)对胎盘造血干细胞的研究不但能了解造血干细胞的发育过程与调控机制,而且可以提供了新的造血干细胞移植细胞来源。因此近10多年,国内外学者对胎盘组织来源的造血干细胞的鉴别、分离和应用进行了大量的研究。2019年
5、-2019年期间,国内学者率先发现胎盘组织含有造血干细胞,并对其的分离、富集和生物功能进行了研究5-9。随后,国外许多著名研究机构的研究进一步明确胎盘组织造血干细胞的存在及其体内外造血功能,一致认为胎盘是临床移植用造血干细胞的一个新的来源10-17。运用流式细胞计数技术检测脐血、胎盘血、血管、胎盘(胶原酶处理后)中造血干细胞(CD34+CD38-细胞)以及造血祖细胞(CD34+CD38+细胞)的含量(图4)。结果显示,胎盘中含有1.10.79%的造血祖细胞,含有0.390.21%的造血干细胞。与之相比,脐带血含有0.310.05%的造血祖细胞和0.060.01%的造血干细胞。胎盘血中含有0.4
6、30.16%的造血祖细胞和0.060.04%的造血干细胞。同时,运用免疫荧光染色技术检测到(图5),早在16周的胎盘中就含有造血干细胞(CD34+CD45+细胞)。图5.免疫荧光染色技术检测胎盘造血干细胞。人足月胎盘可以提供大量的CD34阳性、CD133阳性细胞以及其他原始的造血祖先细胞,适合人类移植。目前公认CD133阳性的造血干细胞比CD34阳性造血干细胞更早期,由胎盘取得的造血干细胞或培养出的群落形成单元的总数量可以是同一来源脐带血可得造血干细胞的10倍。ExpBiolMed杂志编编辑部认为,这些研究结果对于血液学的应用有很大的重要性,因为脐带血分离的干细胞数量少会限制它使用的有效性,只
7、能用在一个幼儿或少年患者的移植,这一新发现证明胎盘可以提供自体干细胞足够的数量重建成年人的造血系统。可见胎盘造血干细胞可以取代骨髓、外周血和脐血的移植,必将会深刻改变整个造血干移植治疗领域18。正因为以上优势,目前美国、英国、加拿大等多家机构都在开发和完善胎盘造血干细胞库的建设。中国在2019年由北京汉氏联合生物技术有限公司创建了首个胎盘组织造血干细胞库。预计在不久的将来,全世界将出现多个胎盘造血干细胞库,以满足临床的实际需求。2、胎盘亚全能干细胞胎盘亚全能干细胞是来源于新生儿胎盘组织的一族胚胎后亚全能干细胞(Post-embryonipluripotentstemcells),其在发育阶段与
8、胚胎干细胞接近,具备分化形成三个胚层的组织细胞的能力,但与胚胎干细胞的不同之处是不会形成畸胎瘤,这一特性使亚全能干细胞可以直接用于体内而不必担心在体内产生畸胎瘤。胚胎后亚全能干细胞这个名词最早于2019年由中国医学科学院血液学研究所的博士研究生房佰俊在其博士论文19中提出。论文认为,在人体胚胎发育过程中,在多种组织中存留着具有多系分化能力的原始干细胞群体,并系统阐明了成体原始干细胞的等级结构性和功能。它们在胚胎发育成熟后逐渐失去部分原始干细胞表型,但在胚胎发育为成体后仍具有亚全能基因组,其中组织特异性基因在适当的微环境下可以被激活,因各自所处的微环境不同而向不同的组织分化,能够全方位地选择分化
9、为各种组织细胞。亚全能干细胞作为胚胎干细胞的后代,可与其他各个成熟阶段的干细胞和祖细胞共存于组织中。如同骨髓中存在造血干细胞、髓系祖细胞、淋系祖细胞、T前体细胞和B前体细胞一样,组织中具有干细胞“等级结构”。处于等级结构上层的亚全能干细胞在胚胎发育成熟后逐渐丧失部分分化潜能,随后储存在某些组织器官中进入细胞增殖期以维持人体发育和新陈代谢的平衡。在胎盘羊膜等组织中也富含亚全能干细胞20。亚全能干细胞的鉴别标志有不同,房佰俊等采用Flk1+CD31-CD34-组合细胞表面标志来鉴别亚全能干细胞19-21。北京汉氏联合生物技术有限公司在其专利中公开了一种胎盘亚全能干细胞的制备方法,及其用于制备治疗细
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