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【转载】 细胞王国一文了解干细胞与免疫细胞的区别
Date: 2018-05-30

一直有很多朋友提出疑问,对于细胞治疗中的两大热点——“干细胞”和“免疫细胞”究竟有何异同不很明白。今天我们来为大家详细解答,欢迎文末留言提问交流~










干细胞(左)和免疫细胞(右)

 

1.两者功能有什么不同?

 

我们知道,我们的身体是一个由细胞构成的王国,极其精密复杂,同时又高度有序。

 

任何伟大的王国都既需要能干建设者,也需要勇猛防卫兵。我们身体细胞王国也不例外。

 

一言蔽之: 干细胞是建设者,免疫细胞是防卫兵

 

当我们的人体还在成长时,干细胞是细胞王国的建设者,通过分化源源不断提供新生细胞,增加我们身体细胞的数量;

 

当我们成年后身体不再成长,干细胞又会扮演细胞王国的维护者,及时替换和更新衰老或受损的细胞。

 

干细胞是建设者

 

当有外敌入侵,如细菌和病毒,免疫细胞就会扮演细胞王国的军队,快速反应,将其清除。

 

如果细胞王国中出现叛变分子,如正常细胞突变为癌细胞,免疫细胞就会扮演安保系统,将其识别并清除。

 

免疫细胞是防卫者


当外敌入侵过多,或王国内叛变分子太多,免疫细胞没有能力全部清除时,我们的身体就会生病。

 

不幸的是,当我们不断变老(30岁以后),体内干细胞和免疫细胞的数量及活力均会不断减弱。

 

幸运的是,科学家开发了基于干细胞和免疫细胞的生物医学技术,为我们的健康保驾护航。

 

2.两者如何分类?

 

现在,让我们来进一步分别了解干细胞和免疫细胞,他们都分哪些种类,不同种类功能有何差异:

 

1按照分化潜能分类,干细胞分为:全能干细胞、多能干细胞和专能干细胞。

 


 


 












如果把人体比喻为一棵树,深埋大地的种子就是全能干细胞(天然的胚胎干细胞和人工制备的诱导多能干细胞),可以分化出完整的人体,就如同种子可以发育成长为一颗参天大树;

 

大树的主要枝干可以比喻为多能干细胞,主要成员间充质干细胞,可以分化为神经细胞、心肌细胞、肝细胞、肌肉细胞、软骨细胞、成骨细胞、脂肪细胞、血管内皮细胞等多系统的功能细胞,就如同每个树冠能生出的葱郁的枝桠、树叶和果实;

 

末端的枝干是专能干细胞,如造血干细胞,只能分化为血液系统的红细胞、白细胞、血小板等,就如同末端枝干能生长出果实和树叶。

 

人体成熟的功能细胞,如皮肤细胞,心肌细胞、肾细胞等,就如同大树枝桠末端的叶子和果实,随着季节的变化不断凋零,需要干细胞不断分化补充和更新,以维持生命的运转。

 

2接下来说一下免疫细胞,主要阐述一下目前临床应用较多的自然杀伤细胞(NK cell)、细胞因子诱导的杀伤细胞(CIK)和最近特别火的CAR-T细胞(全称是Chimeric Antigen Receptor T-Cell Immunotherapy,指的是嵌合抗原受体T细胞免疫疗法)。

 

NK细胞是固有免疫,可以随时清楚体内衰老、变异的细胞,就像是警察,随时维持社会治安。

 

CIK是进一步增强自身免疫力,弥补NK细胞的相对不足,就像是坏人太多就需要武警出动来帮忙。

 

CAR-T是肿瘤蛋白基因修饰的免疫T细胞。在肿瘤细胞被NK细胞和CIK细胞追杀的过程中,有些肿瘤细胞在战争中学会伪装自己,不再被NK和CIK细胞识别。于是就有了CAR-T,可以靶向性杀死这些狡猾伪装的肿瘤细胞。因此,CAR-T就像是带走明确任务的军队,能够彻底歼灭敌人。

 

CAR-T用于血液肿瘤治疗

 

需要注意的是,目前CAR-T只能用于治疗部分血液肿瘤患者,还不能用于实体肿瘤的治疗,如肺癌、肝癌、乳腺癌等。



















未来肿瘤治疗的希望,必然是构建在基于免疫疗法的联合治疗之上。


3.提取方式有何不同?

 

干细胞可以从多种人体组织中提取。以目前临床应用最广泛的间充质干细胞为例,最初是从骨髓中提取的,后来在血液、脂肪、牙髓等多种人体组织都能提取到。14年前(2004年),科学家发现,间充质干细胞最丰富最优质的天然来源是通常被丢弃的胎盘。

 

 美国 Celularity 公司统计

 

间充质干细胞的巨大潜能有待开发

 

目前,免疫细胞的来源主要是血液,包括成人的外周血和婴儿的脐带血。血液中含有大量功能成熟的免疫细胞,在我们的身体内不停循环,时刻保护我们的健康。

 

4.疾病治疗方面有何不同?

 

前面说到,干细胞是细胞王国的建设者,当我们的身体细胞有创伤,需要被替换或修复时,就需要干细胞发挥治疗作用。例如,当身体发生严重外伤时,或者发生糖尿病、冠心病、老年痴呆、肝硬化等慢性病时,本质上是那些器官的细胞受到了损伤,这时就可以输注干细胞进行治疗。

 

例如:一项脐带间充质干细胞UCMSCs治疗终末期肝硬化患者26例的研究, 结果显示移植后可改善患者的肝纤维化程度. 金旭鹏等通过静脉推注UCMSCs治疗失代偿期肝硬化24例, 结果提示UCMSCs移植可显著改善失代偿期肝硬化患者肝功能及临床症状, 并能促进肝脏修复.










脐带间充质干细胞移植前后各期生活指标比较







脐带间充质干细胞移植前后CT检查结果比较

 

免疫细胞是防卫军,主要发挥2方面的治疗作用:

 

(1)清除衰老细胞,以防止衰老细胞集聚对人体造成伤害;

 

(2)癌症治疗,输入体内可以杀死患者体内失控的癌细胞,如前面提到的CIK细胞和CAR-T细胞。

 

5.干细胞如何与免疫细胞“交流”?


干细胞定期会与免疫细胞互作。作为防御入侵病原体的主要防线,免疫细胞被认为是维持体内稳态、促进损伤愈合的关键元素。


干细胞还会有规律地同机体中运动扩散的免疫细胞“军队”相互作用,从传统角度来讲免疫系统被认为是机体抵御病原体入侵的最主要的防线。


如今科学家们认为免疫系统对于组织恒定和组织愈合非常必要,甚至是在感染不存在的情况下依然如此,研究者认为,多种免疫细胞可以帮助控制干细胞的行为。


不过,在某些情况下,免疫细胞甚至会攻击正常组织,促进癌变细胞的增殖和扩散。掌握免疫系统对于干细胞功能发挥的影响,有利于科学家们更好的应用干细胞治疗多种疾病,例如贫血、多发性硬化症、肌肉萎缩症和心脏衰竭。


6.免疫细胞参与干细胞分化:维持体内平衡


维持体内平衡的重要分支是细胞的持续更新,而干细胞巢内的免疫细胞对于细胞更新过程至关重要:


骨髓中的巨噬细胞被证实直接与红血球母细胞(erythroblast)互作。如果这种直接互作过程受阻,红血球母细胞将不能正常成熟,补充血液中的红细胞,最终易引发再生障碍性贫血。


可以发现免疫细胞会调控干细胞功能的行使,维持细胞增殖和凋亡的“收支平衡”。


7.免疫细胞与干细胞“合作”:应对伤害


越来越多的研究揭示免疫细胞是干细胞研究领域不可忽视的部分,是启动组织再生、损伤修复的关键元素。


科学家还发现了一个暗含干细胞、免疫细胞互作风云的有趣场所——毛囊。来自于南加州大学的Cheng Ming Chuong团队发现,去除老鼠背上所有的毛后,所有受损的毛囊都会分泌 CCL2蛋白。该蛋白作为一种“求救信号”,负责吸引巨噬细胞迁移至毛囊之处,并分泌肿瘤坏死因子(TNF),启动毛囊干细胞再生出新的头发。















结语:21世纪是生命科学的时代,未来干细胞和免疫细胞的应用将成为临床治疗中的常见手段。让我们一起关注细胞治疗领域的发展,共同见证生命科学新纪元。


本文综合整理自:我的细胞中心、生物探索




参考资料:

[1]. J.E. Heredia et al., “Type 2 innate signals stimulate fibro/adipogenic progenitors to facilitate muscle regeneration,” Cell, 153:376-88, 2013.

[2]. D. Burzyn et al., “A special population of regulatory T cells potentiates muscle repair,” Cell, 155:1282-95, 2013.

[3]. L. Boulter et al., “Macrophage-derived Wnt opposes Notch signaling to specify hepatic progenitor cell fate in chronic liver disease,” Nat Med, 18:572-79, 2012.

[4]. S.L. Pull et al., “Activated macrophages are an adaptive element of the colonic epithelial progenitor niche necessary for regenerative responses to injury,” PNAS, 102:99-104, 2005.

[5]. V.E. Miron et al., “M2 microglia and macrophages drive oligodendrocyte differentiation during CNS remyelination,” Nat Neurosci, 16:1211-18, 2013.

[6].C.-C.Chen et al.,“Organ-level quorum sensing directs regeneration in hair stem cell populations,”Cell, 161:277-90, 2015.


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