撰文/陳世棟醫師;整理/編輯部
幹細胞從1960年代被發現,到現在己經有將近五十幾年的歷史了,隨著科技的發展,幹細胞在臨床上的應用也愈來愈多,例如最近有關新冠肺炎的輔助性治療、僵直性脊椎炎、腦梗塞、心臟梗塞等的病人都有不錯的效果,甚至對於很多慢性病也有不錯的實驗數據,除了疾病之外,幹細胞在抗衰老和亞健康上的角色也是愈來愈明顯,我今天就簡單的介紹幹細胞在臨床上治療的效果。
什麼是幹細胞?
既然聊到幹細胞,我們還是簡單的回顧幹細胞的基本知識,所謂的幹細胞指的來自於胚胎、胎兒或成人體內具有在一定條件下,無限制我更新與增殖分化能力的一類細胞,能產生表現型與基因型和自己完全相同的子細胞,也能產生組成機體組織、器官的已特化的細胞,同時還能分化為組細胞。
一般來說,在幹細胞和其終末分化的子代細胞之間存在著被稱為「定向祖細胞」的中間祖細胞群,它們具有有限的擴增能力和限制性分化潛能。這些祖細胞群的功能是增加子細胞的數量。有數據顯示,人體所有的細胞大約七年會更換一次,這意謂著身體原有的細胞在七年之內都會凋亡,凋亡後的細胞由祖細胞補充,祖細胞不夠由幹細胞再來補充。當細胞替換的或補充的功能愈來愈不足,老化的現象就開始出現了。
幹細胞的分類
接下來我們談到幹細胞的分類,幹細胞根據發育階段可以分為胚胎幹細胞和成體幹細胞,胚胎幹細胞是指由胚胎內細胞團或原始生殖細胞經體外抑制培養而篩選出的細胞;也可利用體細胞核轉移技術來獲得,也就是所謂的iPS逆轉幹細胞,理論上我們可以誘導分化為有機體中所有種類的細胞,這就是曾經我們以為人可以透過幹細胞來達到器官置換的願望,但時至今日,我們對於細胞何以可以轉化成特定器官的祖細胞的機轉和原因,我們仍是知之有限。
成體幹細胞是指存在於一種已經分化組織中的未分化細胞,這種細胞能夠自我更新並且能特化形成組成該類型組織的細胞。如同上述提到的幹細胞、祖細胞和特化細胞。成體幹細胞存在於機體的各種組織器官中,已發現的成體幹細胞有:造血幹細胞、骨髓間充質幹細胞、神經幹細胞、肝幹細胞、肌肉衛星細胞、皮膚表皮幹細胞、腸上皮幹細胞、視網膜幹細胞、胰臟幹細胞等。
根據不同的分化潛能分類,幹細胞可以分為全能幹細胞、多功能幹細胞、單能幹細胞。全能幹細胞:具有自我更新和分化形成任何類型細胞的能力,有形成完整個體的分化潛能,如胚胎幹細胞,具有與早期胚胎細胞相似的形態特徵和很強的分化能力,可以無限增殖並分化成為全身200多種細胞類型,進一步形成機體的所有組織、器官。多能幹細胞:顧名思義,多能幹細胞具有產生多種類型細胞的能力,但卻失去了發育成完整個體的能力,發育潛能受到一定的限制。例如,造血幹細胞可分化出至少12種血細胞,骨髓間充質幹細胞可以分化為多種中胚層組織的細胞(如:骨、軟骨、肌肉、脂肪等)及其他胚層的細胞(如:神經元)。科學家們趨向於將分化潛能更廣的幹細胞稱為多潛能幹細胞,如骨髓間充質幹細胞,而將向某一類型組織的不同細胞分化的幹細胞稱為多能幹細胞,如造血幹細胞、神經細胞等。單能幹細胞(也稱:專能/偏能幹細胞):常被用來描述在成體組織、器官中的一類細胞,意思是此類細胞只能向單一方向分化,產生一種類型的細胞。在許多已分化組織中的成體幹細胞是典型的單能幹細胞,在正常的情況下只能產生一種類型的細胞。如上皮組織基底層的幹細胞、肌肉中的成肌細胞又叫衛星細胞。這種組織是處於一種穩定的自我更新的狀態。然而,如果這種組織受到傷害並且需要多種類型的細胞來修復時,則需要啟動多潛能幹細胞來修復受傷的組織。
多向分化潛能和自我更新是幹細胞的基本特點。
具體來講,幹細胞具有以下一些生物學特點▼
〈1〉屬非終末分化細胞,終生保持未分化或低分化特徵,缺乏分化標記。
〈2〉在機體的數目位置相對恒定。
〈3〉具有自我更新能力。
〈4〉能無限地分裂、增殖,可在較長時間內處於靜止狀態,幹細胞可連續分裂幾代。
〈5〉具有多向分化潛能,能分化為各種不同類型的組織細胞;也具有分化發育的可塑性,在特定環境下,能被誘導分化成在發育上無關的細胞類型,其分化受所處周圍微環境的影響。
〈6〉分裂的慢週期性。
〈7〉幹細胞通過兩種方式生長,一種是對稱分裂,形成兩個相同的幹細胞,另一種是非對稱分裂方式,非對稱分裂中一個保持親代的特徵,仍作為幹細胞保留下來,另外一個子細胞不可逆的走向分化的終端成為功能專一的分化細胞。
以上是幹細胞的相關基本知識,我們下期再討論幹細胞的在抗衰老或亞健康治療領域的部份,文章如有疏漏,請諸位先進和專家們不吝指教。
陳世棟 醫師
從事醫療工作多年,是義大利DEKA公司激光溶脂國際訓練講師及以色列ALMA(深藍)國際訓練講師,為中國整形美容外科學全書《微創美容外科學》編者之一,也是台灣美容醫學醫學會理事及美容外科教育長,長期從事醫學美容臨床及教學工作。本身有外科、內科及醫學工程專業背景,專研於先進的醫美技術開發,在激光溶脂、自體脂肪移植、幹細胞治療、端粒酶抗衰老治療及複合式無痕微整形等都有非常精湛的研究。