干细胞疗法：概述、益处和风险 (2024)

这种创新方法处于医学研究的前沿，旨在通过其在再生医学中的潜力大幅改善患者的健康结果。

我们的重点是深入研究正在进行的研究，评估其安全性和有效性，预示着治疗各种疾病的新时代。

干细胞是一种独特的细胞类型，具有自我更新和分化成各种特殊细胞类型的能力。这些细胞存在于不同的组织中，在身体的修复和再生过程中发挥着至关重要的作用。

例如，在植物的维管形成层中，具有木质部特性的细胞引导相邻的维管形成层细胞充当干细胞。

在再生医学领域，干细胞具有巨大的潜力。例如，从人类多能干细胞分化而来的胰岛素分泌β细胞有可能被用作治疗胰岛素依赖性糖尿病的细胞疗法。然而，干细胞也可能容易受到免疫反应的影响，这可能导致它们的损伤或死亡。

图1-全球发表的干细胞研究

干细胞疗法是再生医学的开创性方法，利用干细胞修复和再生体内不同组织的独特能力。再生是通过免疫调节和炎症减少而发生的。

• 干细胞疗法在治疗一系列疾病方面显示出有希望的结果，从多发性硬化症、帕金森病、克罗恩病和心肌梗塞和心力衰竭等心脏病，到骨关节炎的潜在治疗。

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虽然新的干细胞疗法不一定能治愈这些疾病，但前提是让身体能够很好地自我治愈，以减轻长期需要的症状。在许多情况下，这种效应可以显着提高患者的生活质量并延缓疾病进展。

图2 – 间充质干细胞的艺术家描绘

干细胞疗法是再生医学的一种，利用干细胞或其衍生物来刺激人体自身的愈合过程并修复受损、患病或受伤的组织。

这种方法代表了移植领域一个充满希望的新领域，因为它利用细胞的力量而不是依赖有限的供体器官供应。

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干细胞疗法利用干细胞的自我更新、免疫调节、抗炎、信号传导和分化特性来影响体内的积极变化。

干细胞移植是患者接受健康干细胞来替代受损干细胞的过程。干细胞可能来自患者自己的身体（自体）或来自捐赠者（同种异体）。在移植前，患者接受高剂量的化疗，有时还接受放射治疗，为身体移植做好准备。接下来是清除并替换骨髓干细胞。自体干细胞移植比同种异体干细胞移植具有一些优势，例如预防潜在的血癌。 

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干细胞移植适用于什么条件？

干细胞移植用于治疗患有危及生命的癌症或由异常血细胞引起的血液疾病的患者，例如多种白血病、淋巴瘤和睾丸癌。

它还可用于治疗多发性骨髓瘤和某些类型的白血病等疾病，在这些疾病中，干细胞移植可以通过称为移植物抗肿瘤的效应直接对抗癌症。

造血干细胞已被用来治愈数千名癌症患者，但这种治疗存在严重的风险。美国国家骨髓捐赠计划拥有可通过造血干细胞移植治疗的疾病的完整清单。

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干细胞可以通过多种方式施用；IV干细胞疗法（静脉注射）、鞘内注射（直接进入椎管）、将干细胞注射到问题部位（膝盖、臀部、手等）。

干细胞研究发现，给药方法可能对患者产生不同的影响，在选择给药途径之前应充分考虑。

什么是干细胞注射？

干细胞注射是再生医学的一种形式，利用干细胞的独特特性来修复体内受损或患病的组织。这些注射剂已成功应用于治疗各种疾病，包括自身免疫性疾病、炎症和神经系统疾病。

干细胞疗法的潜力在于其能够利用干细胞的再生能力，减少炎症并调节免疫系统，最终可能提高患者的生活质量并减缓疾病进展。虽然研究仍在继续探索干细胞注射的全部潜力，但早期的临床结果表明这种创新治疗方案在再生医学领域的前景广阔。

干细胞静脉注射疗法：干细胞静脉输注涉及将物质直接注入患者的血液中。在间充质干细胞 (MSC) 的背景下，这一过程成为多发性硬化症 (MS) 等疾病创新疗法的关键组成部分。

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输注将以其再生和免疫调节特性而闻名的间充质干细胞直接输送给患者。这种方法是专门为利用间充质干细胞的独特功能而设计的，例如修复受损的神经组织和调节免疫系统，旨在达到传统药物无法提供的治疗效果。

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干细胞研究是一个快速发展的领域，有可能彻底改变许多疾病的治疗。干细胞的潜在应用涵盖广泛的医疗条件。以下干细胞治疗疾病列表基于来自国家医学图书馆 ( www.ncbi.nlm.nih.gov ) 等来源的同行评审数据，其中概述了干细胞治疗的疾病和病症干细胞疗法：

1. 白血病和淋巴瘤
2. 镰状细胞性贫血
3. 帕金森病
4. 脊髓损伤
5. 1型糖尿病
6. 心脏病
7. 中风
8. 伯恩斯
9. 类风湿关节炎
10. 多发性硬化症
11. ALS（肌萎缩侧索硬化症）
12. 阿尔茨海默氏病
13. 囊性纤维化
14. 终末期肝病
15. 慢性炎症系统性疾病
16. 缺血性疾病
17. 皮肤病
18. 退行性疾病
19. 失代偿性肝硬化和暴发性肝衰竭
20. 再生障碍性贫血
21. 阵发性睡眠性血红蛋白尿
22. 范可尼贫血
23. 纯红细胞再生障碍性贫血
24. 赫勒综合症
25. 肾上腺脑白质营养不良
26. 异染性脑白质营养不良
27. 戈谢病
28. 严重联合免疫缺陷
29. 威斯科特-奥尔德里奇综合征
30. 慢性肉芽肿病
31. 系统性红斑狼疮
32. 干燥综合症
33. 系统性硬化症
34. 脊髓性肌肉萎缩症
35. 创伤性脑损伤
36. 缺血性心脏病
37. 扩张型心肌病
38. 充血性心力衰竭
39. 周围动脉疾病
40. 2型糖尿病
41. 肝硬化
42. 急性肝衰竭
43. 慢性肾病
44. 急性肾损伤
45. 慢性阻塞性肺疾病
46. 特发性肺纤维化
47. 骨关节炎
48. 软骨缺损
49. 成骨不全
50. 骨折和骨不连
51. 克罗恩病
52. 溃疡性结肠炎
53. 移植物抗宿主病
54. 严重烧伤
55. 大疱性表皮松解症
56. 年龄相关性黄斑变性
57. 色素性视网膜炎
58. 角膜疾病

• 干细胞疗法是再生医学中一个快速发展的领域，在治疗各种疾病和医疗状况方面已显示出有希望的结果。各种类型的干细胞，包括造血干细胞、间充质干细胞和诱导多能干细胞，已用于临床试验和治疗。

干细胞具有自我更新能力和分化成各种细胞类型的能力，在再生医学和医学研究领域具有巨大的潜力。干细胞的应用大致可分为以下几个领域：

值得注意的是，干细胞研究和治疗仍然是一个不断发展的领域，在开发的早期阶段或正在进行临床试验时有许多潜在的应用。干细胞技术的持续研究和进步将为新的治疗方法铺平道路，改善患有各种疾病的患者的治疗结果和生活质量。

干细胞可以从多种来源获得，包括：脐带组织、脐带血、骨髓、脂肪组织、胎盘组织、牙髓和胚胎。

干细胞主要有两种类型：来自胚胎的胚胎干细胞和来自完全发育的组织（例如大脑、皮肤、脐带组织和骨髓）的成体干细胞。

第三种类型的人类工程干细胞（诱导多能干细胞）是在实验室中被改造得更像胚胎干细胞的成体干细胞。有几种不同类型的干细胞，包括：

• 胚胎干细胞（ESC）
• 成体干细胞（ASC）
• 诱导多能干细胞 (iPSC)

1、胚胎干细胞（多能干细胞）

胚胎干细胞（ESC）是一种源自囊胚内细胞团的干细胞，囊胚是胚胎发育的早期阶段。胚胎干细胞位于内细胞团中，被科学家称为全能细胞。人类胚胎干细胞可以分化成体内的任何细胞类型，并有可能用于各种医疗目的，包括组织修复和再生医学。

胚胎干细胞通常被称为人类多能干细胞，它可以产生许多不同的细胞类型。这与“多能”干细胞形成对比，“多能”干细胞只能分化成有限数量的细胞类型。多能干细胞是非特化的，不具备使它们能够在特定组织中执行专门功能的特定特征（例如形状或基因表达模式）。

• 胚胎干细胞通常在实验室中作为“干细胞系”生长，它们是可以维持和扩增以增加多能干细胞总量的人类细胞培养物。已经建立了几种人类胚胎干细胞系并用于研究目的。

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围绕胚胎干细胞的争议

胚胎干细胞的使用是一个有争议的话题，因为需要破坏胚胎才能获得它们。这引起了伦理问题，许多国家的法律和指南规范了胚胎干细胞的使用。尽管存在这些争议，但对胚胎干细胞的研究使人们更好地了解了细胞分化。胚胎干细胞有潜力用于开发针对多种疾病和病症的新疗法。

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小鼠胚胎干细胞研究显示独特的分化细胞类型

2002年，《自然》杂志发表了一项使用小鼠胚胎干细胞 (mESC) 的研究。在这项研究中，作者证明mESC可用于在培养物中产生功能性神经元。

为了产生神经元，研究人员用生长因子和其他信号分子的组合处理胚胎干细胞，诱导细胞分化为神经元。由此产生的神经元能够与其他神经元形成功能性突触或连接，并以类似于发育中大脑中的神经元的方式对刺激作出反应。

• 这项研究表明，胚胎干细胞具有分化为功能性神经元的潜力，这提高了胚胎干细胞可用于研究神经系统发育和开发神经系统疾病疗法的可能性。

值得注意的是，这项研究是在实验室进行的，需要更多的研究来充分了解胚胎干细胞的潜力，并利用这些细胞开发安全有效的疗法。

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可以在临床环境中使用胚胎干细胞吗？

虽然胚胎干细胞在实验室研究和动物模型中显示出巨大的前景，但它们尚未广泛用于人类治疗。这是因为在更广泛使用它们之前，需要解决许多道德和技术挑战。

围绕使用胚胎干细胞的主要伦理问题之一是它们源自人类胚胎，这引发了对胚胎道德地位的质疑。此外，获得胚胎干细胞的过程需要破坏胚胎，这遭到一些人出于道德或宗教原因的反对。

在胚胎干细胞更广泛地用于治疗之前，还需要克服一些技术挑战。例如，科学家需要开发控制胚胎干细胞分化为特定细胞类型的方法，并且需要找到防止细胞在移植到体内时形成癌细胞的方法。

2. 成体干细胞

成体干细胞是在全身各种组织中发现的未分化细胞，可以分化成不同的细胞类型。这些细胞在维持它们所在的组织方面发挥着至关重要的作用，并有可能用于组织修复和再生医学。

干细胞研究发现，成体干细胞存在于完全发育的组织和器官中，这与胚胎干细胞不同，胚胎干细胞源自囊胚的内细胞团。成体干细胞的分化能力比胚胎干细胞更有限，并且它们通常被称为“专能”而不是“多能”。

• 成体干细胞有几种不同类型，包括产生血细胞的造血干细胞和可以分化成骨、软骨和脂肪细胞的间充质干细胞。造血干细胞也称为围产期干细胞， 也可以源自脐带血细胞 – 这种类型的干细胞必须与患者的HLA相匹配，以避免免疫排斥。

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成体细胞已被广泛研究

成体干细胞，也称为成体干细胞，已成为许多科学研究的主题，并有潜力用于治疗多种疾病和病症，包括糖尿病、帕金森病、脊髓损伤和慢性炎症。甚至有助于减缓整体衰老过程。

值得注意的是，使用成体干细胞仍然是一个活跃的研究领域。需要更多的研究来充分了解这些细胞的潜力，并利用成体干细胞开发安全有效的疗法。

成体干细胞在现代医学治疗中的应用

间充质干细胞（MSC）是许多身体组织中的一种成体干细胞，包括骨髓、脂肪组织和肌肉。间充质干细胞可以分化为骨、软骨和脂肪细胞。

间充质干细胞已显示出作为多种疾病和病症的再生疗法的前景。在临床前和临床研究中，间充质干细胞已被证明具有抗炎和免疫调节作用，可引发积极的免疫反应。它们已被用于治疗人类疾病，包括自身免疫性疾病、退行性神经系统疾病、脊髓损伤、关节疼痛和其他影响人类状况的疾病。

• 使用间充质干细胞进行干细胞治疗的主要好处之一是它们可以轻松地从各种来源获得并在实验室中进行扩增。间充质干细胞的免疫排斥风险也较低，因为它们的免疫原性低于其他干细胞。

总体而言，使用间充质干细胞进行干细胞治疗对于治疗各种疾病和病症具有广阔的前景。虽然需要更多的研究来充分了解这些细胞的潜力并开发使用间充质干细胞的安全有效的治疗方法，但早期结果令人鼓舞。间充质干细胞有潜力成为再生医学领域的宝贵工具。

图4-成体干细胞

什么是间充质干细胞？

MSC是成体干细胞，具有自我更新、免疫调节、抗炎、信号传导、细胞分裂和分化特性。间充质干细胞的自我更新能力的特点是它们能够在特定的组织或器官中分裂和发育成多种专门的细胞类型。 

当置于细胞培养物中并进行体外受精时，间充质干细胞可能会成为独特的干细胞类型并产生更多的干细胞。（体外受精可以帮助干细胞在实验室环境中生长。间充质干细胞还可以替代受损或患病的细胞。 

间充质干细胞图

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间充质干细胞从哪里来？

间充质干细胞可以从许多不同的来源获得。干细胞研究表明，这些细胞包括脂肪（脂肪组织）、脐带组织、胎盘组织、脐带血或骨髓。

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间充质干细胞可以成为神经干细胞

间充质干细胞可以分化成组织特异性干细胞，包括骨细胞、软骨细胞、心肌细胞、脑细胞和脂肪组织细胞。虽然间充质干细胞通常不被认为是神经细胞，但一些研究表明间充质干细胞在某些条件下可以分化成具有神经特征的细胞。

一项研究发现，用特定生长因子处理并暴露于神经诱导培养基的间充质干细胞可以分化成具有神经元和神经胶质细胞特征的细胞，神经胶质细胞是支持和保护神经系统神经元的细胞类型。

脐带组织来源的间充质干细胞 (UC-MSC)

UC-MSC可来源于多种区域，包括沃顿胶、脐带内膜和脐带血管周围区域。作为一种常见的废弃组织，脐带含有丰富的间充质基质细胞来源，因此可以通过非侵入性方式获得 (5)。

“UC-MSC是最原始的MSC类型，其Oct4、Nanog、Sox2和KLF4标记物的较高表达表明了这一点。” (6)

脐带组织来源的间充质干细胞具有分化成不同细胞类型的能力，并且在上述三种类型的干细胞（脂肪、骨髓、脐带组织）中具有最高的增殖率。(7)

与脂肪组织和骨髓来源的MSC类似，UC-MSC能够分泌生长因子、细胞因子和趋化因子，从而改善不同的细胞修复机制。（4）。这些功能都有助于MSC的抗炎和免疫调节特性。

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非侵入性细胞产品

UC-MSC的采集过程是非侵入性的，因为它不需要从患者体内提取。间充质干细胞直接取自道德捐赠的人类脐带区域。

与BMSC和ASC相比，UC-MSC还具有较高的增殖潜力，这意味着它们在体外扩增更有效，从而在获得更多细胞数量时效率更高。(15)

研究发现，UC-MSCs与细胞增殖（EGF）、PI3K-NFkB信号通路（TEK）和神经发生（RTN1、NPPB和NRP2）相关的基因在UC-MSCs中上调（受体数量增加）。到 BM-MSC 中。(15)

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为什么要使用脐带组织？

脐带组织富含间充质干细胞，可用于帮助治愈、再生和治疗多种疾病。源自脐带组织的间充质干细胞（MSC）已显示出避免人体免疫系统产生负面反应的能力，使细胞能够移植到广泛的人群中而不必担心排斥反应。

这些移植物可能能够极大地提高人体的自然愈合能力，并具有强大的抗炎和免疫抑制反应。

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临床试验和间充质干细胞

间充质干细胞由于其自我更新、分化、抗炎和免疫调节等特性而被广泛应用于治疗各种疾病。体外（在实验室环境中进行）和体内（在活体中进行）研究支持了对MSC 治疗在临床应用中的机制、安全性和有效性的理解。(3)

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• 根据Biehl等人最近进行的一项研究，“干细胞的两个决定性特征是永久的自我更新和分化成专门的成体细胞类型的能力。” (1)

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分化（成为新的细胞类型）

干细胞可以成为人体内许多不同的细胞和组织。干细胞成熟为新型细胞的过程称为分化。这个过程是干细胞治疗最关键的方面，因为细胞会成为人体愈合所需的细胞类型。 

干细胞也能自我复制；这种能力使细胞能够繁殖成与自身相同的副本。例如，如果干细胞用于治疗神经损伤，治疗期间施用的细胞可以变成神经细胞，然后自行复制以指数级增加神经细胞。

间充质干细胞是多能干细胞，可以自我更新并分化成不同的细胞类型。换句话说，间充质干细胞可以变成多种不同的细胞类型，包括：脂肪组织、软骨、肌肉、肌腱/韧带、骨骼、神经元和肝细胞 (8)

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3. 诱导多能干细胞

诱导多能干细胞（iPSC）经过基因重编程，具有胚胎干细胞的特征。它们是通过使用病毒载体或其他方法将特定基因引入成体细胞（例如皮肤细胞）而产生的。由此产生的细胞被称为iPSC，可以自我更新并分化成体内的任何细胞类型，类似于胚胎干细胞。

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• iPSC的主要优点之一是它们可以从患者自身的细胞中产生，这消除了与使用胚胎干细胞或供体干细胞相关的免疫排斥风险。这使得iPSC成为个性化医疗和组织修复的潜在有用工具。

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iPSC一直是许多科学研究的主题。它们有潜力用于各种医疗目的，包括药物开发和测试、疾病建模和基于细胞的疗法。然而，需要更多的研究来充分了解iPSC的潜力并利用这些细胞开发安全有效的治疗方法。

值得注意的是，iPS细胞的使用是一个相对较新的研究领域，需要更多的研究来充分了解这些细胞的潜力并开发使用iPSC的安全有效的疗法。

干细胞可以如何使用？

间充质干细胞由于其自我更新、分化、抗炎和免疫调节特性而广泛应用于各种干细胞治疗。体外（在实验室环境中进行）和体内（在活体中进行）研究支持了对MSC治疗在临床应用中的机制、安全性和有效性的理解。(3)

干细胞如何针对靶向炎症

干细胞作为多种疾病的潜在疗法的治疗用途已得到广泛探索，用间充质干细胞进行的临床试验数量在过去几年中呈指数级增长。(4)

干细胞具有独特的内在特性，可以吸引它们产生体内炎症。研究表明，干细胞治疗可以再生受损或患病的组织，减少炎症并调节免疫系统，促进更好的健康和生活质量。间充质干细胞通过旁分泌效应（细胞信号传导以改变现有细胞的行为）或直接细胞间接触影响组织修复来实现这一点。

• “ MSC能够特异性地迁移和播种到受损的组织部位，在那里它们可以分化成功能细胞来替代受损或患病的细胞”(4)

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• MaoF等人进行的基于干细胞的研究。发现源自脐带组织 (MSC) 的间充质干细胞通过涉及自我更新和分化的机制促进组织再生，支持血管生成和组织细胞存活，并限制炎症。”(3) 

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身体会排斥干细胞吗？

脐带组织来源的间充质干细胞在体内不存在任何排斥风险。它们是年轻的、免疫特权的、未分化的细胞，在体内没有排斥反应，因为它们尚未被“认领”。 

也没有与它们相关的血液制品，无需进行捐献者匹配；它们被普遍接受。这些细胞寻找体内的炎症并开始治愈受损的组织。间充质脐带组织干细胞已在世界各地的诊所进行了数千次注射，没有发生排斥反应（移植物抗宿主病）。

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干细胞疗法有多成功？

干细胞治疗是一个相对较新且发展迅速的领域。干细胞治疗的成功率可能因治疗类型、所治疗的疾病或病症以及疾病的阶段而异。一般来说，干细胞疗法被认为是许多病症的安全有效的治疗选择，并且许多临床试验已经显示出有希望的结果。

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干细胞疗法能持续多久？

干细胞治疗改善的持续时间可能会根据治疗类型、所治疗的疾病或病症以及疾病的阶段而有所不同。一些研究表明，干细胞疗法的效果可以持续数年甚至无限期，而其他研究则表明，效果可能更短暂。

某些类型的干细胞疗法可能需要多次治疗才能获得最佳效果。值得注意的是，干细胞治疗是一个复杂的领域，效果的持续时间因患者而异。

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什么是再生细胞疗法？

再生细胞疗法是医疗保健领域的一个先锋领域，它利用人体的自然愈合机制来恢复因年龄、疾病、损伤或先天缺陷而丧失的组织和器官功能。该领域的关键参与者是间充质干细胞（MSC），这是一种在多种组织中发现的多能成体干细胞，包括骨髓、脐带组织和脂肪组织。

• 通过利用间充质干细胞的独特特性，再生细胞疗法正在彻底改变医疗保健方法，并为许多医疗状况带来巨大潜力。

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未来的前景与挑战

虽然干细胞疗法在治疗各种疾病方面具有巨大的潜力，但仍有许多挑战需要克服，包括肿瘤形成的风险、免疫排斥以及对大量细胞的需求。研究和临床转化的进步对于解决这些问题和充分发挥干细胞治疗的潜力至关重要。

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以前无法治疗的神经退行性疾病现在可能可以通过先进的干细胞疗法进行治疗。再生医学及其益处可能是延长人类寿命的关键。