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支撐人體健康運轉的兩大系統:乾細胞與免疫細胞

「一切生命的關鍵問題都要到細胞中去找答案!」

—— 美國生物學家E.B.Wilson

大家應該都知道,我們的身體其實就是一個由細胞構成的王國,極其精密複雜,同時又高度有序。任何強大的國家都需要高效的建設系統和完善的警察系統。我們身體的細胞王國也不例外。

總的來說: 乾細胞就是建設系統,而免疫細胞就是警察系統。

乾細胞是建設系統

當我們的人體還在成長時,乾細胞是細胞王國的建設者,通過分化源源不斷提供新生細胞,增加我們身體細胞的數量;

當我們成年後身體不再成長,乾細胞又會扮演細胞王國的維護者,及時替換和更新衰老或受損的細胞。

免疫細胞是警察系統

當有外敵入侵,如細菌和病毒,免疫細胞就會扮演細胞王國的警察,快速反應,將其清除。

如果細胞王國中出現叛變分子,如正常細胞突變為癌細胞,免疫細胞就會扮演國安特工,將其識別並清除。

當外敵入侵過多,或王國內叛變分子太多,免疫細胞沒有能力全部清除時,我們的身體就會生病。當我們不斷變老(30歲以後),體內乾細胞和免疫細胞的數量及活力均會不斷減弱。

幸運的是,科學家開發了基於乾細胞和免疫細胞的生物醫學技術,為我們的健康保駕護航。

二、兩者如何分類?

現在,讓我們來進一步分別了解乾細胞和免疫細胞,他們都分哪些種類,不同種類功能有何差異:

1、按照分化潛能分類,乾細胞分為:全能乾細胞、亞全能乾細胞、多能乾細胞和專能乾細胞。

如果把人體比喻為一棵樹,深埋大地的種子就是,全能乾細胞(天然的胚胎乾細胞和人工製備的誘導多能乾細胞),可以分化出完整的人體,就如同種子可以發育成長為一顆參天大樹。

亞全能乾細胞就是大樹的主乾、樹根,主要來源是提取8-12周早期成體乾細胞。亞全能乾細胞是乾細胞族系中不需要任何體外誘導方式就能獲得的分類200多種類型的細胞。近年來,有研究資料顯示,亞全能乾細胞的分化能力是間充質乾細胞20-50倍,體外實驗顯示間充質乾細胞僅能增殖分化到第8代,而亞全能乾細胞能增殖到第30代,同時對自身不引起任何變化,是現如今能夠提取到的最安全的、增殖能力最強,分化能力最強的可用於臨床的王牌乾細胞。

多能乾細胞是大樹的主要小枝乾,主要成員是間充質乾細胞。間充質乾細胞在體外必須誘導才能形成必須的神經乾細胞、心肌乾細胞、胰島乾細胞.....這些誘導形成的乾細胞進入體內後可以分化為神經細胞、心肌細胞、肝細胞、肌肉細胞、軟骨細胞、成骨細胞、脂肪細胞、血管內皮細胞等多系統的功能細胞;間充質乾細胞僅有40%能轉化成專能乾細胞,而這些專能乾細胞僅有60%能有形成所需要的功能細胞,就如同每個樹冠能生出的蔥鬱的枝椏、樹葉和果實;

而專能乾細胞就是大樹末端的枝椏,如神經乾細胞,只能分化為神經系統的功能細胞,就如同末端枝乾能生長出果實和樹葉。人體成熟的功能細胞,如皮膚細胞,心肌細胞、腎細胞等,就如同大樹枝椏末端的葉子和果實,隨著季節的變化不斷凋零,需要乾細胞不斷分化補充和更新,以維持生命的運轉。

2、接下來說一下免疫細胞,主要闡述一下目前臨床應用較多的自然殺傷細胞(NK cell)、細胞因子誘導的殺傷細胞(CIK)和最近特別火的CAR-T細胞(全稱是Chimeric Antigen Receptor T-Cell Immunotherapy,指的是嵌合抗原受體T細胞免疫療法)。

NK細胞是固有免疫,可以隨時清除體內衰老、變異的細胞,就像是警察,隨時維持社會治安。

CIK是進一步增強自身免疫力,彌補NK細胞的相對不足,就像是壞人太多就需要特警出動來幫忙。

CAR-T是腫瘤蛋白基因修飾的免疫T細胞。在腫瘤細胞被NK細胞和CIK細胞追殺的過程中,有些腫瘤細胞在戰爭中學會偽裝自己,不再被NK和CIK細胞識別。於是就有了類似刑偵部隊CAR-T,可以靶向性殺死這些狡猾偽裝的腫瘤細胞。因此,CAR-T就像是帶著明確任務的軍隊,能夠徹底殲滅敵人。

需要注意的是,目前CAR-T只能用於治療部分血液腫瘤患者,還不能用於實體腫瘤的治療,如肺癌、肝癌、乳腺癌等。

三、兩者間的關係

1、提取方式有何不同?

乾細胞可以從人體多種組織中提取。目前臨床應用中療效最好、安全性最高的是亞全能乾細胞,亞全能乾細胞取自無免疫排斥的8-12周早期成體乾細胞,擁有巨大的開發潛能。

免疫細胞的來源主要是血液,包括成人的外周血和嬰兒的臍帶血。血液中含有大量功能成熟的免疫細胞,在我們的身體內不停循環,時刻保護我們的健康。

2、疾病治療方面有何不同?

前面說到,乾細胞是細胞王國的建設者,當我們的身體細胞有創傷,需要被替換或修復時,就需要乾細胞發揮治療作用。例如,當身體發生嚴重外傷時,或者發生糖尿病、冠心病、老年癡呆、肝硬化等慢性病時,本質上是那些器官的細胞受到了損傷,這時就可以輸注乾細胞進行治療。

例如:一項臍帶間充質乾細胞UCMSCs治療終末期肝硬化患者26例的研究, 結果顯示移植後可改善患者的肝纖維化程度. 金旭鵬等通過靜脈推注UCMSCs治療失代償期肝硬化24例, 結果提示UCMSCs移植可顯著改善失代償期肝硬化患者肝功能及臨床癥狀, 並能促進肝臟修復.

免疫細胞是警察系統,主要發揮2方面的治療作用:

(1)清除衰老細胞,以防止衰老細胞集聚對人體造成傷害;

(2)癌症治療,輸入體內可以殺死患者體內失控的癌細胞,如前面提到的CIK細胞和CAR-T細胞。

3、乾細胞如何與免疫細胞「交流」?

乾細胞定期會與免疫細胞互動。作為防禦入侵病原體的主要防線,免疫細胞被認為是維持體內穩態、促進損傷癒合的關鍵元素。

乾細胞還會有規律地同機體中運動擴散的免疫細胞「警察」相互作用,從傳統角度來講免疫系統被認為是機體抵禦病原體入侵的最主要的防線。

如今科學家們認為免疫系統對於組織恆定和組織癒合非常必要,甚至是在感染不存在的情況下依然如此,研究者認為,多種免疫細胞可以幫助控制乾細胞的行為。

不過,在某些情況下,免疫細胞甚至會攻擊正常組織,促進癌變細胞的增殖和擴散。掌握免疫系統對於乾細胞功能發揮的影響,有利於科學家們更好的應用乾細胞治療多種疾病,例如貧血、多發性硬化症、肌肉萎縮症和心臟衰竭。

4、免疫細胞參與乾細胞分化:維持體內平衡

維持體內平衡的重要分支是細胞的持續更新,而乾細胞巢內的免疫細胞對於細胞更新過程至關重要:

骨髓中的巨噬細胞被證實直接與紅血球母細胞(erythroblast)互作。如果這種直接互作過程受阻,紅血球母細胞將不能正常成熟,補充血液中的紅細胞,最終易引發再生障礙性貧血。

可以發現免疫細胞會調控乾細胞功能的行使,維持細胞增殖和凋亡的「收支平衡」。

5、免疫細胞與乾細胞「合作」:應對傷害

越來越多的研究揭示免疫細胞是乾細胞研究領域不可忽視的部分,是啟動組織再生、損傷修復的關鍵元素。

科學家還發現了一個暗含乾細胞、免疫細胞互作風雲的有趣場所——毛囊。來自於南加州大學的Cheng Ming Chuong團隊發現,去除老鼠背上所有的毛後,所有受損的毛囊都會分泌 CCL2蛋白。該蛋白作為一種「求救信號」,負責吸引巨噬細胞遷移至毛囊之處,並分泌腫瘤壞死因子(TNF),啟動毛囊乾細胞再生出新的頭髮。

結語:21世紀是生命科學的時代,未來乾細胞和免疫細胞的應用將成為臨床治療中的常見手段。讓我們一起關注細胞治療領域的發展,共同見證生命科學新紀元。

「20世紀是藥物治療的時代,21世紀則是細胞治療的時代!」

—— 美國著名生物學家戴利


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