stem cell-封面.tif


       近年來,國外興起將「細胞治療」應用於癌症、器官修復…等等,但礙於台灣的法律及倫理道德問題,使得細胞治療的發展仍停滯不前。細胞治療可追溯至1945年,當年美軍在日本廣島投下原子彈,除爆炸帶來的死傷,也有很多人因骨髓中的幹細胞受損,造成骨髓功能枯竭而死亡,這促使「骨髓移植」開啟第一代的細胞治療。

 

為什麼幹細胞受損,會造成這麼大的損害呢?

       因為幹細胞是人類最初始的細胞,為細胞的源頭,充滿了活力,具有兩大特色,一是有「自行再生」的能力,二是有「分化成各種細胞」的潛能。因此,當幹細胞受損代表無法執行自行再生及分化的作用,最終細胞皆邁向老化、死亡。

 

在人體內的幹細胞種類包含:

1. 萬能幹細胞 (Totipotent stem cell)

當一個受精卵在輸卵管形成後,起始分裂的16個細胞叫做全能幹細胞具有發展成獨立個體的能力及形成完整個體的分化潛能,如胚胎幹細胞(ES細胞),受精卵就是最高層次的胚胎幹細胞。

2. 全能幹細胞 (Pluripotent stem cell)

是萬能幹細胞的後裔,無法發育成一個個體,但具有可以發育成多種組織的細胞。具有分化出多種細胞組織的潛能,如造血幹細胞、神經細胞。一種或多種組織的起源細胞,它能分化出多種類型細胞,但無法分化出足以構成完整個體的所有細胞。

3. 多功能幹細胞 (Multipotent stem cell)

只能分化成特定組織或器官等特定族群的細胞,例如血球,包括紅血球、白血球和血小板。

4. 專一性幹細胞 (Unipotent stem cell)

只能產生一種細胞類型;但是,具有自更新屬性,將其與非幹細胞區分開。只能向一種或兩種密切相關的細胞類型分化,如上皮組織基底層的幹細胞,肌肉中的成肌細胞

stem cell-category.tif

圖一、幹細胞種類
 

       全能幹細胞可以變成身體所有的器官、組織,由中胚層、內胚層及外胚層慢慢分化成不同細胞,各胚層細胞再分化成不同器官、組織,下圖為示意圖:

stem cell-胚層.tif
stem cell-各胚層發育細胞.tif
圖二、各胚層分化器官、組織、細胞

       其中,中胚層細胞包含了間質幹細胞 (Mesenchymal stem cell,簡稱MSC),屬於多功能幹細胞,最終MSC會分化成脂肪、骨骼、軟骨、肌肉、靭帶甚至神經、血管、心臟、胰臟的β細胞以及腎臟等。

 

間質幹細胞—特性

1) 具有黏著性-沾黏到有膠質的物質上

2) 具有特殊的表面抗原:SSEA-4、EPO-R、STRO-1、CD146、CD29、CD116、CD102、CD105、CD90、CD73、SH3。

3) 可以分化成中胚層組織,如:骨骼、軟骨、脂肪、血管、肌肉等。

4) 具有免疫調節

 

間質幹細胞—功能

1) 幫忙恢復及修復受傷的組織

2) 幫忙造血幹細胞 (Hemopoetic stem cell) 能順利地移植至受體中

3) 調節移植後的免疫反應

MSC在修補組織的工作上,並非擔任重要一職MSC只是負責協調並喚醒各組織的前驅細胞 (Progenitor cell) 進行修補

 

間質幹細胞—免疫調節

MSC具有免疫細胞最重要的辨識系統:主要組織相容性抗原複合體I及II (major histocompability complex I/II,簡稱MHC I/ MHC II),同時表面抗原中還含有 (1) 淋巴球相關功能抗原、(2) 血管內皮細胞沾黏因子、(3) 細胞內沾黏因子不僅可抑制T細胞的活性,同時可調節CD4、CD8的活性,同時也間接抑制樹突細並減少這些細胞分泌一些發炎反應的細胞激素

舉例來說:

1. MSC的免疫調節T細胞的機轉是經由TGF-β的訊息,然後利用indoleamine-2,3-dioxygenase (IDO),IDO可將色胺酸轉變成 kynurenin,造成局部色胺酸缺乏及累積kynurenin,進而抑制T細胞生長,達到免疫抑制作用。

2. 前列腺素是花生四烯酸 (Arachidonic acid) 代謝過程中的產物之一,它是一個效果很好的免疫抑制劑,可以抑制T細胞的生長、IL-2的產生,而且是誘導活化第二型輔助T細胞的輔助因子。活化的MSC會分泌前列腺素(prostaglandins E2)來修飾巨噬細胞 (macrophage)以及分泌IL-10,並抑制單核細胞 (Monocyte) 分化變成樹突細胞 (Dendritic cells)。

       不過在MSC進行上述作用時,有一個很重要的點決定免疫調節是否成功啟動,也就是MSC的數量一定要足夠,至少MSC:造血幹細胞>1:10以上,不過這在正常人體是不太可能存在的,必須要進行體外培養增生至一定數量後,在輸入體內作用

 

間質幹細胞—來源

既然上述提及MSC數量需要足夠才能開啟免疫調節功能,那勢必要了解一下哪裡可以取得MSC?

MSC的來源最多的是骨髓腔,從骨髓抽出1c.c.的骨髓液中,造血幹細胞與間質幹細胞的比例約為10000:1,看似很少,但是卻是人體內含有最多MSC的地方了其次是臍帶血、脂肪組織、關節液等等。因此,如果要藉助MSC來做治療,需要藉由體外培養來增加數量,使得MSC應用的成功率能夠提高些。

 

臨床應用

目前運用間質幹細胞到臨床治療的成功案例有:

1. 間質幹細胞使用於治療急性排斥反應 (Graft versus host disease,簡稱GVHD)

已知GVHD是一種可能致命的免疫排斥反應,影響約50%接受異源性血液生成幹細胞移植治療白血病與淋巴癌等癌症的病人;在許多病例中,急性GVHD對類固醇的治療反應不佳,間質幹細胞可以透過2種機轉調控發炎反應,分別是降低抗發炎細胞激素的產生及增加抗發炎細胞激素的濃度;同時也會降低T細胞複製速率及功能反應。

2. Le Blanc教授是間質幹細胞應用在臨床的先驅,於2005年從一個足月死胎中分離出間質幹細胞,注入另一位28週懷孕中的胎兒,因為該胎兒有先天性成骨不全症 ( osteogenesis imperfecta ),然後32週生下來後,不僅沒有任何排斥反應,並於九個月後骨骼大多都有成長及成熟。

3. Andrea Augella的研究團隊,利用老鼠模型的類風濕性關節炎,而另以間質幹細胞治療,效果非常明顯改善了關節的發炎反應。

4. 2009年南加大的施淞濤教授與南京大學風溼免疫科的孫凌雲教授在幹細胞期刊共同發表了一篇利用骨髓間質幹細胞異體移植治療全身紅斑性狼瘡(SLE)的動物實驗及人體實驗,雖然只有四個病人,但這是全世界第一篇利用間質幹細胞治療SLE成功的文章,把SLE病人的自體免疫系統調整回來以外,許多器官的功能也都有明顯恢復。

 

       上述為應用MSC進行治療的案例,儘管如此,在治療過程中,仍有治療失敗的個案,且比例不低。因此未來以MSC作為治療疾病的部分,仍需要經由多方考量,並了解治療過程可能需要自行承擔的風險,再進行最終的選擇。雖然MSC治療尚未純熟,不過上述成功案例給許多先天疾病、自體免疫、骨髓移植等,帶來一道可以治癒疾病的曙光

 

 

 

 

 

Golden叔叔

 

 

Reference

  1. 簡介間質幹細胞的基礎研究與臨床運用-高雄市鳳山區柏愛診所 熊仲川
  2. http://www.vectorite.com.tw/newsDetail.asp?id=30#.Wlbct6iWbIU
  3. 幹細胞的臨床應用-兒童血液腫瘤科主任 巫康熙

基因叔叔 發表在 痞客邦 留言(0) 人氣()