一、基本介绍
造血干细胞( Hemopoietic Stem cell ,HSC)的干,译自英文“ stem ”,意为“树”、“干”和“起源”。类似于一棵树干可以长出树杈、树叶,并开花和结果等。通俗地讲,造血干细胞是指尚未发育成熟的细胞,是所有造血细胞和免疫细胞的起源。因此是多功能干细胞,医学上称其为“万用细胞”,也是人体的始祖细胞。干细胞是具有自我复制和多向分化潜能的原始细胞,是机体的起源细胞,是形成人体各种组织器官的祖宗细胞。
造血干细胞有两个重要特征:其一,高度的自我更新或自我复制能力;其二,可分化成所有类型的血细胞。造血干细胞采用不对称的分裂方式:由一个细胞分裂为两个细胞。其中一个细胞仍然保持干细胞的一切生物特性,从而保持身体内干细胞数量相对稳定,这就是干细胞自我更新。而另一个则进一步增殖分化为各类血细胞、前体细胞和成熟血细胞,释放到外周血中,执行各自任务,直至衰老死亡,这一过程是不停地进行着的。
二、造血原理:
由造血干细胞定向分化、增殖为不同的血细胞系,并进一步生成血细胞。人类造血干细胞首先出现于胚龄第2~3周的卵黄囊,第4周胎盘开始发挥造血功能。在胚胎早期(第2~3月)造血功能延伸至肝、脾,第5个月又从肝、脾迁至骨髓。在胚胎发育期,胎盘是一个重要的造血组织,胚胎末期一直到出生后,骨髓成为造血干细胞的主要来源。造血干细胞具有具有自身复制和分化两种功能。在胚胎和迅速再生的造血组织中,造血干细胞多处于增殖周期之中;而在正常骨髓中,则多数处于静止期(G0期),当机体需要时,其中一部分分化成熟,另一部分进行分化增殖,以维持造血干细胞的数量相对稳定。造血干细胞进一步分化发育成不同血细胞系的定向干细胞。定向干细胞多数处于增殖周期之中,并进一步分化为各系统的血细胞系,如红细胞系、粒细胞系、单核-吞噬细胞系、巨核细胞系以及淋巴细胞系。由造血干细胞分化出来的淋巴细胞有两个发育途径,一个受胸腺的作用,在胸腺素的催化下分化成熟为胸腺依赖性淋巴细胞,即T细胞;另一个不受胸腺,而受腔上囊(鸟类)或类囊器官(哺乳动物)的影响,分化成熟为囊依赖性淋巴细胞或骨髓依赖性淋巴细胞,即B细胞。并分别由T、B细胞引起细胞免疫及体液免疫。如机体内造血干细胞缺陷,则可引起严重的免疫缺陷病。
造血干细胞是血细胞(红细胞、白细胞、血小板等)的鼻祖,是未充分分化细胞,具有良好的分化增殖能力,干细胞可以救助很多患有血液病的人们(如白血病)。造血系统原始细胞如出现恶性增生便形成白血病,而治疗白血病的方法就是将这些恶性细胞全部杀灭。但是化疗不分敌我,在杀灭癌细胞的同时也杀死了正常的造血干细胞,导致人体血细胞缺乏,危及病人生命。为了让病人尽快恢复造血功能,挽救病人的生命就需要输注造血干细胞,但如果两个人免疫标记相差太大就会造成过强的排异反应,使得移植失败,病人死亡。自体储存造血干细胞就可以避免这类情况的发生,在小孩出生时期将脐带血或胎盘造血干细胞进行储存,当本人病人需要移植,可直接到胎盘造血干细胞申请,用于自身疾病的治疗。
三、主要作用
生命科学是二十世纪发展最为迅猛的学科之一,已经成为自然科学中最引人注目的领域。 1957 年,美国华盛顿大学多纳尔·托玛斯发现正常人的骨髓移植到病人体内,可以治疗造血功能障碍。这一技术的发现,使多纳尔·托玛斯本人荣获了诺贝尔奖。
这一技术很快得到全世界的认可,并已成为根治白血病等病的主要手段。造血干细胞移植技术的发现和应用为人类战胜疾病带来新的希望。特别是21世纪初人类开始的生命方舟计划对于造血干细胞移植技术的发现和应用取得了突破性的进展。
(二)、治疗疾病
造血干细胞移植是现代生命科学的重大突破。造血干细胞移植可治疗恶性血液病,部分恶性肿瘤,部分遗传性疾病等 75 种致死性疾病。包括急性白血病、慢性白血病、骨髓增生异常综合征、造血干细胞疾病、骨髓增殖性疾病、淋巴增殖性疾病、巨噬细胞疾病、遗传性代谢性疾病、组织细胞疾病、遗传性红细胞疾病、遗传性免疫系统疾病、遗传性血小板疾病、浆细胞疾病、地中海贫血、非血液系统恶性肿瘤、急性放射病等。
因为有了造血干细胞移植技术,世界各地成千上万患有以上疾病的患者,重新燃起了生命的希望。
(三)、胎盘造血干细胞的用途:
胎盘组织中造血干细胞的含量是脐带血中造血干细胞含量的8-10倍,可供小孩自用几次,甚至可提供给多个成人患者的治疗。胎盘造血干细胞移植能有效解决了骨髓或动员后外周血来源不足,脐带血中造血干细胞数量不够成人使用等技术难题,将有望取代骨髓、动员后外周血和脐带血用于异基因或同基因(小孩本人的)造血干细胞移植。
胎盘造血干细胞移植可以用来治疗多种血液系统疾病和免疫系统疾病,包括血液系统恶性肿瘤(如白血病、多发性骨髓瘤、骨髓异常增生综合症、淋巴瘤等)、血红蛋白病、骨髓造血功能衰竭(如再生障碍性贫血)、先天性代谢性疾病、先天性免疫缺陷疾患、自身免疫性疾患等多种疾病。
四、造血干细胞的来源
一般造血干细胞来源于三个渠道:
1 、骨髓造血干细胞。
2 、外周造血干细胞。
3 、脐带血造血干细胞。
4、胎盘来源造血干细胞
中华骨髓库目前主要开展外周血造血干细胞采集。
目前,全国只有汉氏联合开展采集胎盘造血干细胞,并且获得国家相关专利证书。
不同来源造血干细胞的比较:
造血干细胞的来源有:骨髓造血干细胞、外周血造血干细胞、脐带血造血干细胞、胎盘组织造血干细胞。四种来源的细胞对比见下表。
移植方式 | 外周血造血干细胞 | 骨髓造血干细胞 | 脐带血造血干细胞 | 胎盘造血干细胞 |
成份 | 较为单一的造血干细胞 | 除造血干细胞外还有其他血液成份 | 除造血干细胞外还有其他血液成份 | 除造血干细胞外,还有其他血液成分和其他种类干细胞 |
采集方法 | 在上臂血管采集 | 在髓骨上钻孔采集 | 收集脐带血 | 收集胎盘 |
移植应用 | 普遍 | 较少 | 只适用30KG以下儿童 | 可满足1-2个成人使用 |
配型程度 | 严格 | 严格 | 不严格 | 不严格 |
移植后反应 | 严重 | 更严重 | 轻 | 轻 |
用药 | 需要 | 需要 | 不需要 | 不需要 |
成本 | 低 | 高 | 很高 | 很高 |
采集及恢复时间 | 2-4天 | 半年 | -- | -- |
保存 | 无需保存 | 无需保存 | 实体保存 | 实体保存 |
胎盘组织中造血干细胞的含量是脐带血中造血干细胞含量的8-10倍,可能供小孩自用几次,甚至可能提供给1-2个成人患者的治疗。 |