干细胞给生命的未来带来无限可能性

干细胞从发现到应用,给很多深陷绝症的人带来了新希望,今天108黑科技就来为大家介绍下这种医疗行业的新领域,了解下什么是干细胞,具体有哪些用途吧。

干细胞是什么?

人体是由精子与卵子结合成为受精卵,再逐渐分裂发育成胚胎,分化出数百种各有不同功能的细胞,维持各种组织与器官运作。人体细胞中有群数量稀少的干细胞,具有两个共同特性,第一是分化能力,藉由不同刺激分化出与自身功能不同的体细胞;第二个是自我更新能力,透过细胞分裂产生与自身特性相同的干细胞。

▲干细胞可以分化为多种不同功能的细胞。
▲干细胞可以分化为多种不同功能的细胞。

干细胞就像是细胞工厂,制造更多干细胞并分化出不同功能的细胞。例如造血干细胞专责制造各种血液细胞;胚胎干细胞可以制造组成血液、骨骼、皮肤与大脑等器官的细胞。经常在科幻电影出现的复制人,干细胞就是复制器官的关键因素。一般而言,干细胞依照分化能力与来源作为分类依据。

▲造血干细胞专责分化产生不同的血球细胞。
▲造血干细胞专责分化产生不同的血球细胞。

不同分化能力的干细胞

干细胞分化能力就像是分层管理明确的公司,越高阶可以行使的权力越多、能力越强。依照分化能力由高至低,分成全能干细胞、多能干细胞、多潜能干细胞、单能干细胞。位阶最高的全能干细胞(如:受精卵)可以透过分化,制造生物体胎盘与各种细胞,也就是可以形成生命个体(如:人类)。其次是多能干细胞,分化出生物体各式各样的细胞,但是没有办法分化形成个体,例如胚胎干细胞。第三层是多潜能干细胞,专责分化制造几种特定细胞,例如造血干细胞分化产生各种血球细胞。位阶最低的单能干细胞,仅能分化形成单种细胞,例如淋巴干细胞。

▲不同分化能力的干细胞(注1),由能力高至能力低排列。
▲不同分化能力的干细胞(注1),由能力高至能力低排列。

不同来源的干细胞

干细胞依来源分类,分为胚胎干细胞、成体干细胞、诱导性多能干细胞及核转移干细胞。前两者自然存在于生物体内,后两者是生物学家利用人工技术制造而成。胚胎干细胞是精卵结合后形成受精卵,受精卵为全能干细胞。受精卵经过数次分裂成为囊胚期胚胎,部分细胞逐渐发展为胚胎干细胞;分化能力属于多能干细胞,透过分裂与分化渐渐发育形成生命个体。

成体干细胞则是个体发育后,分布在身体组织或器官中的干细胞,属于多潜能干细胞,在器官受伤时,透过自我更新及分化能力迅速修复受损部位。例如间质干细胞就是成体干细胞的一种,分布在组织或器官里面,像是骨髓、脂肪和牙齿等。

诱导性多能干细胞顾名思义是透过诱导而产生的干细胞,将已完成分化的体细胞还原回到分化前的干细胞,具有干细胞分化的能力。这种把体细胞还原为干细胞的技术,是日本京都大学教授山中伸弥于2006年发现,并因此获得2012年诺贝尔生理医学奖。

核转移干细胞是将体细胞的细胞核植入已去核的卵母细胞,经过培养产生的胚胎干细胞。

细胞治疗的救星——干细胞

前面提及的造血干细胞,就是来自我们常听到骨髓移植的骨髓!骨髓移植是相当先进的医学科技,用于治疗以往被认为不可能治愈的疾病,例如急慢性白血病和血癌。此外,间质干细胞对于抗衰老及发炎,也逐渐落实应用到临床医学,治疗帕金森氏症、阿兹海默症、脊椎创伤及肝硬化等疾病。卫生福利部于2019年10月修正《特定医疗技术检查检验医疗仪器施行或使用管理办法》,更进一步放宽干细胞治疗适用范围,让更多患者受惠。

但医学界对不同干细胞作用机制还是无法完全掌握,致使临床应用仍有诸多限制。例如干细胞注入体内如何修补组织的机制。此外,从人体分离出的干细胞数量有限,如何利用体外培养扩增干细胞数量,仍是有待突破的瓶颈。距离干细胞治疗要普遍应用,还有一段路要走。

注1:干细胞分化

受精卵发育成为特定组织或器官细胞的过程,胚胎干细胞经历「分化」而逐渐丧失发展成其他类型细胞的可能性。发育成熟的生物体内,干细胞数量稀少,仅若干组织还存有干细胞,保留分化成为其他类型细胞的能力。

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