详细解释：
美国Wake Forest大学组织工程专家Atala(见图)领导的研究小组从羊水中分离出具有治疗潜力的羊水干细胞系
干细胞对许多严重疾病和各种类型损伤的治疗具有很大的应用潜力。然而,目前干细胞研究领域的焦点却集中在以研究与治疗为目的干细胞来源和细胞系方面。目前干细胞研究的2大主要来源:一是成体干细胞,另一则是因损害胚胎而倍受争议的胚胎干细胞。2007年1月7日,美国的研究人员于Nat Biotechnol(2007,25:100)上发表的一项研究显示,从羊水中可以分离出多能干细胞(这些干细胞可以分化为多种类型的细胞)。这一重要的研究发现为获取干细胞提供了第三种路径,这一新的干细胞类型不仅容易获取,而且避开了伦理学争议,同时具有很大的治疗性应用前景。
领导这项研究的美国Wake Forest大学组织工程专家Atala称,这种干细胞“既不是胚胎干细胞,也不是成体干细胞,它界于两者之间”。胚胎干细胞具有多能性,也就是说,它可以分化为各种类型的成体细胞。胚胎干细胞系被认为是干细胞最有价值的来源。而他们研究发现,羊水干细胞比胚胎干细胞更容易获取,它可通过羊水穿刺获取。羊水穿刺检查是产前诊断的一种方法,手术简单易行。据估计羊水干细胞约占羊水样本细胞总数的1%。另外羊水干细胞也可从胎盘中获取,而胎盘往往在胎儿出生后就被丢弃。
羊水干细胞的高分化潜力被证实
据报道,美国Wake Forest大学和哈佛大学的研究人员从羊水(来自19名接受产前遗传学检查的妊娠妇女)中提取了干细胞并建立了稳定的细胞系。他们将这些细胞命名为羊水干细胞(AFS)细胞系。这些细胞能够进行充分的自我更新,在适当的条件下,能够从不同的胚胎层细胞系分化形成多种细胞类型。美国洛杉矶儿童医院泌尿科的 De Filippo称,这项研究是首次全面地证实其特性和分化潜力。奥地利维也纳大学的遗传学家Henstschl?覿ger( 其研究小组于2003年首先从羊水中分离出干细胞)评论说, 要确定这些细胞是否真正具有分化潜力是很重要的问题,Atala小组发表的论文证实,羊水干细胞具有很大的治疗潜力,这的确是干细胞研究的一大突破。
研究人员在其研究论文中写到,他们在人和鼠的羊水中分离出有胚胎干细胞和成体干细胞表达标志物的羊水干细胞(Amniotic Fluid-derived Stem-cell, AFS)。羊水干细胞具有良好的多能性。通过逆转录病毒标记的克隆人体细胞系可以被诱导分化成胚胎各胚层的细胞类型,包括脂肪细胞、骨细胞、肌细胞、内皮细胞、神经元细胞和肝细胞系。人羊水干细胞来源的分化细胞表现出特定的功能,包括神经元细胞系可分泌神经递质,肝细胞系产生尿素,骨细胞系可形成组织工程骨骼。
然而,荷兰莱登大学医学中心的免疫血液病学家Willem Fibbe说:“我们已可以从其他来源和组织中获得多能性干细胞,而羊水干细胞只是一个新的来源。如果其他来源的这些细胞都具有多能分化的潜质,与脐带血来源干细胞、脂肪组织来源干细胞和骨髓来源干细胞相比,我们有什么理由更倾向于选择羊水干细胞呢?”
Atala解释说,这些未分化的羊水干细胞在没有饲养细胞的情况下就可迅速生长,在36小时内即实现细胞数倍增,而且未显示出有致瘤特性。这些细胞系在经过250次倍增之后,仍然保持长端粒和正常核型。这方面羊水干细胞显示出优势,而胚胎干细胞由于扩增速度快,可能发展为肿瘤;成体干细胞虽不会发展为肿瘤,但其生长十分缓慢。
澳大利亚干细胞中心的Trounson 也在该研究论文配发的评论中指出, 羊水干细胞是人体干细胞一个新的、具有很高实用价值的来源。它们比成体干细胞生长的速度更快,并且具有更高的分化度。如果研究者的发现被将来其他独立的研究所证实,那么就更有理由对羊水干细胞的特性和应用进行进一步的研究。另外,羊水干细胞也表现出相对低的免疫原性,可能与在妊娠过程中免疫原性受到抑制有关,这种特性就可避免母亲对胎儿发生免疫排斥反应。如果事实如此,这将更有利于进行同种异体之间的移植。
羊水干细胞能取代胚胎干细胞吗?
Atala所带领的研究小组花了数年的时间来确定这些细胞是否是真正的干细胞。他们观察到,在孕有男婴的供体羊水中提取出的干细胞系总有Y染色体的存在。这提示,这些羊水干细胞来自胎儿。细胞表面标志物也提示羊水干细胞处于胚胎干细胞和成体干细胞之间的中间期。
哈佛大学的干细胞研究人员Daley博士指出,尽管该项研究是干细胞研究的重大进展,但羊水干细胞并不能替代人胚胎干细胞,因为后者可以使人们了解许多关于人体发育早期的重要问题。人体胚胎干细胞的一个具有标志性的特性就是它们具有分化为超过220种不同类型细胞的能力。Atala博士本人同样表示,他们仍不清楚从羊水干细胞到底可以获得多少种不同类型的细胞。
英国皇家学院的干细胞研究专家Minger教授认为,尽管干细胞的其他来源对研究有帮助,但干细胞研究中必须为胚胎干细胞留有一席之地。他说,该研究是一项有意义的工作,但还需要大规模的研究来证实。他指出,还不清楚这些干细胞长期储存后是否仍然可用。
羊水干细胞的应用前景
将来,如同建立脐带血干细胞库那样,也可建立羊水干细胞库,羊水细胞也可冷藏。Atala说,一个有10万份样本的干细胞存储库理论上可以满足99% 美国人口的遗传学配型需求,从而使移植更为可行。而目前美国每年有超过400万名婴儿降生,羊水无疑是稳定的干细胞新来源。
一些使用羊水干细胞开展的人体组织试验性研究也正在进行中。去年11月份瑞士学者在美国心脏学会(AHA)科学年会上报告,他们从羊水中提取干细胞,并用其成功培育出人类心脏瓣膜。由于该瓣膜来源于胎儿的自体细胞,因此移植后不会产生排斥反应,而且瓣膜还可以和机体同步生长,基本上与自体瓣膜无异。这项研究结果提示,将来或许可以在先天性瓣膜疾病胎儿出生前就利用其干细胞预制出心脏瓣膜,在其出生时直接进行瓣膜移植以彻底治愈疾病。不过,这种组织工程心脏瓣膜尚处于研究起步阶段,离真正的临床应用尚有差距。
目前,由于人们仍不能确定羊水干细胞到底能培育出多少种类型的细胞,而且研究还在初步阶段,广泛开展临床试验可能还需要数年时间。Atala称,他们花了 7年时间也仅研究出这些细胞的特性。关于羊水干细胞仍然有许多问题仍没有弄清,如为什么羊水干细胞不导致肿瘤?为什么移植时触发非常低的免疫反应?他计划下一步研究羊水干细胞的治疗性应用问题,希望将这些细胞诱导分化为心脏、胰腺和肾脏中的组织,并期望这些羊水干细胞能为组织工程和器官组织修复提供有价值的来源。
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