近年来,胚胎干细胞与成体干细胞在细胞生物学以及再生医学研究领域倍受重视。然而,尽管胚胎干细胞具有其他细胞无法企及的全能性,但致瘤性、同种异体移植后的免疫排斥性以及无法避免的伦理争议等因素在很大程度上限制了其在临床的应用,而成体干细胞在组织中含量较少,缺乏特异性的表面标志的特点也成为其临床应用的桎梏。相较而言,羊膜上皮细胞也具备胚胎干细胞特性,有较强的分化能力及可塑性,又没有风险和伦理问题,且含量丰富,容易获取,拥有诸多胚胎干细胞和成体干细胞不具备的优点,从而成为现在国内外研究和临床应用的热点。
什么是人羊膜上皮细胞
羊膜是胎盘的最内层组织,位于胎儿绒毛膜的表面,是与发育中的胎儿联系紧密的胚胎发育早期产物,也是母体与胎儿之间进行物质交换的重要组织。羊膜为半透明的薄膜,有韧性,无神经、血管、淋巴管,包裹着羊水和胎儿,提供胚胎生长发育的环境。其厚度仅为0.02~0.5mm,由上皮层、基底层和基质层(结缔组织层)组成。
人羊膜上皮细胞(humanAmnioticEpithelialCells,hAECs)是由胎盘靠近胎儿一侧的羊膜组织分离而来的上皮细胞,具有多能干性、有无限增殖性和抗炎特性,无致瘤性和免疫原性,是再生医学和细胞治疗临床应用的理想种子细胞。
人羊膜上皮细胞的特点
1、无免疫排斥反应、移植无需配型
由于羊膜组织是来源于胎儿的产物,暴露于母体免疫系统监视下,使得移植后不会产生免疫原性。此外,人羊膜上皮细胞同时表达具有免疫抑制活性HLA-E、-G抗原。正是由于羊膜上皮细胞这些特点,使其临床治疗时可多次输注而不会引起任何免疫排斥反应。
2、分泌多种神经递质和神经营养因子
神经发育生物学研究认为神经发生早期,羊膜组织直接与神经上皮联系,向羊水中释放神经递质及神经营养因子,在神经系统发育过程中起着重要作用。羊膜上皮细胞具有神经细胞生物化学方面的特性,能合成和分泌多巴胺(DA),细胞膜上表达多巴胺受体D1和D2,质膜上也有多巴胺转运蛋白表达。此外,羊膜上皮细胞能分泌神经营养因子(如BDNF、NT-3、NGF等)和其他神经递质与调质(如儿茶酚胺、乙酰胆碱、去甲肾上腺素、组胺、五羟色胺、尿紧张素、神经紧张素和生长激素抑制素等)。羊膜上皮细胞不仅能自身分化神经组织,而且也能分泌多种神经递质和神经营养因子,促使宿主自身干细胞功能的活跃及自身修复。
3、具有向三个胚层分化的潜能
羊膜上皮细胞可表达早期干细胞的一些标记,这说明既然羊膜形成于胚胎内细胞团发育早期,就有可能保留未成熟低分化的干细胞,仍保留多分化潜能。目前,已有越来越多的研究结果表明,人羊膜上皮细胞在体外很容易诱导分化为神经细胞,也可不经体外诱导,直接移植到体内治疗神经损伤及退行性疾病。因此,在治疗神经系统疾病和损伤方面,羊膜上皮细胞显然具有更多的向神经细胞分化的潜能。
4、无致瘤性
研究表明,与干细胞相比,羊膜上皮细胞缺乏端粒酶,这决定了其在体外扩增不超过6代。正是由于羊膜上皮细胞的这个特点,使其可成功避免干细胞临床应用的致瘤性问题。
5、来源广泛、无伦理问题
羊膜上皮细胞来源于新生儿产后废弃物羊膜,为胎盘表面一层可剥离的生物膜,没有胚胎干细胞应用带来的伦理学问题。此外,一张羊膜至少可获1×个羊膜上皮细胞,而一个病人单次治疗仅需1×个,也就是说一张羊膜满足多个病人使用。
羊膜上皮细胞适用的疾病人羊膜上皮细胞因为其无致瘤性、无免疫排斥性、安全性高、含量丰富、容易获取、不引起伦理争议而获得医学界广泛好评。目前为止,人羊膜上皮细胞已经应用在多种疾病中,疗效显著。其中最为被研究者津津乐道的是其在自身免疫性疾病和神经系统损伤性疾病方面的疗效。羊膜上皮细胞可以分化成神经细胞,分泌多种神经递质和神经营养因子来修复受损以及退化的神经系统疾病,如:老年痴呆、帕金森氏病、多发性硬化、脑出血、脑中风等,这是其他干细胞以及免疫细胞所不具备的。同时,人羊膜上皮细胞通过旁分泌表达广谱抗炎因子,表达多种生长因子,来针对性的抑制自身免疫病的异常炎症。这为自身免疫性疾病开辟了一种新的有针对性的治疗方法。为自身免疫性疾病患者,如系统性红斑狼疮、类风湿性关节炎等带来了更好的治疗方法。除此之外,人羊膜上皮细胞对于非神经系统的损伤性疾病:如糖尿病、肺和肝的纤维化病变、心肌梗死、急性肝损伤、放射性损伤唾液腺、口腔颌骨缺损等疾病都有一定的疗效。近期,国内外的研究者都把研究目标放在了卵巢早衰和角膜修复方面,所以,人羊膜上皮细胞的前景是不可估量的。
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