什麼是幹細胞

ABOUT STEM CELL

section-seprator

幹細胞(stem cells)是指在生命形成過程中最起初也是最原始的細胞,具有可自我複製、分裂成與本身相同的細胞特性,及利用分化(differentiation)轉變成多種具特定功能體細胞(somatic cell),例如神經細胞、心臟細胞或皮膚細胞等。在發育成熟之後,幹細胞仍擔負各組織及器官的細胞更新及受傷修復等重責大任。

幹細胞分化示意圖

根據幹細胞所處的發育階段,可將幹細胞分為胚胎幹細胞(embryonic stem cell)和成體幹細胞(somatic stem cell),若依幹細胞的分化潛能可分為四類:

全能幹細胞
(Totipotent Stem Cell)

在胚胎發育早期,受精卵分裂發育成為八個細胞的階段,此時每個細胞均具有發展成完整個體的能力,例如胚胎幹細胞。

多功能幹細胞
(Pluripotent Stem Cell)

多功能幹細胞可分化成三個胚層 (內胚層、中胚層與外胚層)之細胞與組織的能力,如心臟幹細胞、胰臟幹細胞。

多潛能幹細胞
(Multipotent Stem Cell)

多潛能幹細胞再往下分化,可分化成特定組織的幹細胞,如造血幹細胞、間質幹細胞等。

單能幹細胞
(Unipotent Stem Cell)

單能幹細胞只能變成單一細胞類型。最典型的例子就是血液幹細胞,血液幹細胞能分化成人體所有的血球及免疫球細胞。

幹細胞之組織修復與再生療法

由正常細胞功能去修補受損組織或器官功能的概念,大致上可從輸血或是骨髓移植說起。輸血是很常見的方式,當受傷造成大量流失血液須進行手術的時候,可藉由補充正常人血漿,補充體內失去的血液,維持身體機能。而骨髓移植則是將正常人的骨髓組織,移植到造血功能異常的病患體內,目前已使用人體周邊血幹細胞移植技術來取代骨髓移植,這些都是使用正常細胞取代的方式來得到治療的方式,亦可以說是幹細胞於組織修復與再生療法的雛形。

基於幹細胞具備細胞複製與分化能力,故運用幹細胞來修補人體器官的損傷或治療疾病的再生醫學,也成為再生醫學領域最被期待的細胞來源。

間質幹細胞療法

目前對於間質幹細胞(Mesenchymal Stem Cells , MSCs)在組織修復與再生療法方面,也已是生物醫學關注的焦點和研究熱點,有非常多科學家投入臨床應用研究。

間質幹細胞來自於骨髓、脂肪、臍帶、胎盤與羊膜等,具有自我更新、多重分化潛能、較易於分離與培養與體外增生速度較快的多重特性,並可誘導分化成為肝臟、軟骨、肌肉、神經系統細胞等,使得間質幹細胞在細胞治療的臨床應用可行性大幅提升。舉凡帕金森氏症、阿茲海默症、心血管疾病、糖尿病、關節炎、脊椎損傷…等現都有發現有極佳的表現及效果。

當人體的器官因老化或疾病而導致受損、功能喪失,現階段是以藥物延緩病情或被動式的依靠人體自然修復,或等待異體移植手術方式來延續生命。而在已開發國家中,主要的死亡原因皆是與老化相關的疾病,如心血管疾病、神經退化、癌症等,運用幹細胞做治療的再生醫學所扮演的角色也日顯重要。

未來再生醫學若與類器官培養、3D列印、生物支架材料與基因編輯等技術相互結合搭配後,對於治療遺傳性疾病及體外培養出可移植使用的組織或器官將不再是傳說與神話。