人体有多种细胞,它们通过有机整合形成复杂的组织和器官,各有其特定功能,其中有传递信息的神经细胞,有携带氧气的血液细胞,有起到保护作用的皮肤细胞。而干细胞是这些细胞的祖细胞。
干细胞就像是生命的种子,是一种可以自我更新和再生的多功能细胞。在一定条件下,可分化成多种功能细胞,比如脂肪、骨、软骨、肌肉、肌腱、韧带、神经、肝、心肌等细胞,具有修复各种组织功能和再生器官的能力,被医学界称为“万能细胞”。
在人漫长的一生中,人体亦会经受多次损伤,这些损伤细胞的更新、替代、修复正是由人体中的“种子”细胞——干细胞来完成的。它就像一个富饶的仓库,源源不断地提供新鲜细胞来替代老化、死亡的细胞。
然而随着时间的推移,人体内的干细胞的数量和质量都会下降,当人体的干细胞无法及时修复损伤细胞和补充新生细胞,疾病和衰老便无可避免。
这个时候,如果体外输入年轻的干细胞仍然可以逆转衰老的过程,这就是源于干细胞的自我复制机制。
将人体内干细胞进行体外的扩增培养,可以持续获得数量更多的干细胞资源,再将这些生物资源通过低温冻存技术存放在-℃的液氮环境中,就能长久地、完整地保存其生物特征及活性。
当人体有需要之时,再将这些大量扩增培养的“种子细胞”回输至体内,干细胞将会迅速补充体内干细胞池的数量,发挥其更新、替代衰老、死亡细胞,重塑内环境的稳态,支撑身体的健康的作用。
平时干细胞的培养常常都是在黑暗的培养箱中,我们无法观察到详细的干细胞动态增殖情况。现在科学家利用有录像功能的显微镜,把干细胞的增殖情况记录了下来,下面,让我们一睹干细胞的神秘风采吧。
视频
尽管是单个的间充质干细胞,也可以进行有丝分裂,间充质干细胞先是胞体收缩变圆,仿佛是在逐渐凝聚成一股力量,准备随时“蓄势待发”。
逐渐收缩成球体的间充质干细胞
接着,细胞开始进入最旺盛的繁殖阶段,细胞分裂增多,开启成指数级增长模式。增殖到一定程度,细胞数量几近饱和密度,染色体复制完成后再来一个分身式分裂,从而一分为二,实现了细胞的大动作增殖。
细胞一分为二,开始复制性增殖
镜头下的细胞增殖过程是被按下快进键的,通常低代数的细胞分裂一次所需要的时间大概是22小时。
在原代培养的时候,间充质干细胞常常是克隆性增殖,也就是先形成一个小的细胞团,然后围绕这个细胞团逐步向外增殖,而且是边增殖边向外游走,慢慢占满一片领域。
原代细胞培养时,细胞边增殖边向外游走
很快,细胞就占满了一大片领域
平常细胞培养过程中,传代的间充质干细胞接种于平面培养瓶中,分散式分布在不同的位置。
在培养瓶中分散的间充质干细胞
然而,间充质干细胞并不是在一个位置上增殖为一分为二,而是不断的游走,并于其他位置的细胞相互碰撞交流,在这个游走过程中同时进行裂变增殖。
游走的同时不断分裂壮大的增殖队伍
间充质干细胞强大的分裂增殖能力为其提供了组织修复、器官再生的功能作用。
干细胞具有巨大的临床应用前景
目前,国际上已有一些疾病能够受益于干细胞治疗产品。根据统计,全球已有超过13项干细胞治疗药物上市,同时还有超过项临床试验正在开展中,未来会有更多的干细胞疗法上市,也意味着会有更多的患者受益。
根据clinicaltrials.gov网站登记的数据,正在开展的干细胞治疗临床试验涉及上百种疾病,包括脊髓损伤、多发性硬化、脑中风、肌萎缩侧索硬化症、老年痴呆症、骨关节炎、帕金森、心肌梗死、肝硬化、克罗恩病、系统性红斑狼疮、勃起功能障碍以及卵巢早衰等等。
自年,干细胞研究进展被美国《科学》杂志评为当年世界十大科学成就之首,干细胞技术就成为了社会各界普遍