细胞生物学论文
摘 要： 对细胞增殖分化的深入研究促成了自体细胞再生技术的提出与推进。已经证实了自体细胞再生技术的可能。目前我们已经在基因表达与免疫学方面取得了突破, 尤其是发现自体细胞再生受到免疫炎症细胞所分泌的细胞因子的调节。自体细胞再生技术减少了治疗过程中对机体的二次伤害, 通过“无创伤治疗”提高了治愈后病患机体功能恢复的水平, 并克服了一些医学伦理的问题, 这一技术最终将推动一次医疗理念的大的革新。
关键词： 自体细胞再生; 无创伤治疗; 免疫炎症反应;
细胞再生技术现在已经在生命科学邻域得到广泛的应用, 利用细胞核移植、单细胞克隆等方式, 科研技术人员一定可以使细胞在一定方向上增殖分化, 并筛选出所需要的, 具有特定形态和功能的细胞和组织。这一技术已经被普遍的利用在临床检验及病理分析, 还有药物耐受实验中, 但细胞再生技术离实现临床治疗还有很长的路要走, 其中具体原理还有待着广大科研及临床工作者去探索。
1 自体细胞再生技术的定义
传统临床治疗, 曾过度地依赖人为干预, 企图在手术、药物等材料支持下从外在改变病态机体状况。但人体结构过于精细, 人为干预很难准确地达到医疗目的, 且会对身体其他部位造成额外伤害。同时现在医疗卫生系统的同仁们已经意识到人体存在强大自我修复能力。随着基因、蛋白组学及分子生物学不断进步, 临床治疗思路也在发生转变。人们在思考着如何激发机体强大的自我修复能力, 以期最大程度地恢复机体原有结构与功能, 并减少治疗过程中对机体不必要的伤害。在此情况下, 自体细胞再生技术呼之欲出。
András Simon与Elly M.Tanaka在前人一系列对蝾螈等两栖动物的动物实验中, 总结了“断肢再生”现象。在创伤表面, 蝾螈会产生调节因子 (如MMPs蛋白酶家族) 调节细胞再生, 同时神经系统影响着创伤处细胞增殖。KGF (一类神经衍生物质) 在背根神经节的表达, 延轴突传递诱导Sp9在伤口表皮表达。并且, 当去神经化时候, AG蛋白可促进伤口表皮细胞增殖, 定向生成芽基。而伤口细胞定向分化成肢的具体机制还不清楚, 目前发现一些信号通路 (hedgehog, WNT和FGF等) 参与了肢体发育完整再生的调控。这可能与表观遗传及基因局部进化有关。这些动物在幼体和成年期基因表达存在记忆性, 而人类的这种功能在胚胎时期就已经退化[1]。
我们设想, 利用人体内自生细胞, 辅以药物、生物材料等, 诱导其增殖与定向分化, 得到我们所需的完整组织甚至器官, 恢复病患正常身体功能, 并减少对机体造成的伤害, 造福社会。自体细胞再生, 关键在于要利用病患自身的细胞组织, 尤其是受到损伤部位的细胞, 在自身体内恢复正常的结构与功能。
2 自体细胞再生技术在临床实验中尝试
(1) 禹林昌等人在急性早幼粒白血病的治疗和研究中发现, 全反式维甲酸 (ATRA) 诱导HL-60细胞定向粒系分化过程中, PADI4促进HL-60细胞向粒系分化, 而且PADI4可能是通过促进MAPK信号通路中p42/44磷酸化而发挥作用, 最终影响造血干细胞正常增殖分化[2]。
(2) 肝脏具有强大的再生功能, 研究肝细胞再生机制对自体细胞再生修复机体结构功能技术理论具有重大意义。改善肝细胞再生障碍是缓解肝损伤的重要手段之一, 促进肝细胞再生能力修复是治疗各类慢性肝损伤性疾病的重要途经。周步高等人在研究中发现, 利用葛根素在大鼠体内有恢复肝功能、抗炎和抗纤维化、提高免疫水平的功能, 恢复病理下肝细胞的正常的再生能力[3]。另外, 黄民等人在对正常大鼠肝脏进行的ALPPS一期术后发现, 肝脏组织中细胞增殖指标Ki-67与肝内卵圆细胞 (干/祖细胞) 标志物OV-6表达水平提高, 肝右中叶再生率 (HRR) 提高, 转氨酶与炎症因子水平均明显提高。肝脏干/祖细胞和/或肝细胞在刺激下不断增殖分化, 从而完成肝脏的再生修复, 有助于肝脏切除手术后肝脏完整再生[4]。再者, 杨献光等人综合前人成果, 认为先天免疫细胞, 如巨噬细胞、树突细胞、NK细胞、NKT细胞所分泌的TNF-α、IFN-γ、IL-6、IL-12等细胞因子作用于肝细胞, 通过相应信号通路共同调控肝脏再生过程, 极大减少肝炎、肝硬化、脂肪肝和酒精性肝病等疾病对肝脏细胞组织器官的伤害[5]。
(3) 神经系统的衰退原本被认为是不可逆的, 而且给病患生活带来极大不便。现在, 利用自体细胞再生技术, 我们通过特定基因表达, 最大程度还原神经组织结构, 进而恢复其功能。冯蔚枫等人在针对小鼠腹外斜肌膜制备的肌外膜导管 (EMC) 研究中发现, 在早期脱细胞后, 细胞外基质可在短时间内激活宿主炎症再生反应, 而其某种细胞外基质降解产物加速了M2巨噬细胞的极化, 最终促进小鼠坐骨神经的再生。这一发现完善自体神经移植手术后恢复的理论, 推动周围损伤修复治疗的发展[6]。另外, 尉杰忠等人证实, 药物法舒地尔 (Fasudil) 通过促进APP/PS1双转基因小鼠中枢神经系统p-Tau蛋白水平下调, 增加可溶性APP水平, 促进胆碱能神经元再生, 动员内源性神经干细胞增殖, 从而改善APP/PS1双转基因小鼠空间认知功能, 为阿尔茨海默病的治疗策略及药物研究提供新的思路[7]。再者, 李艳芬等人发现, IL-17A腺病毒载体, 以中枢神经系统中的小胶质细胞、星形胶质细胞及神经元等为靶细胞, 调节炎症因子的分泌, 在小鼠视神经节细胞和视神经中表达, 并且能够促进受损视神经再生, 从免疫学的角度探究了自体细胞再生的机制[8]。
在种种临床实验中, 科研工作者们已经证实, 自体细胞再生在人体的可行度, 目前正在积极地探索其中的机理。增殖分化是细胞的本能, 也是细胞再生技术的理论基础。保持原有组织细胞正常的结构与功能, 是激发组织器官内干细胞 (主要单能干细胞) 再生功能的基础。从胚胎发育开始, 人类的细胞增殖分化功能被逐步抑制。细胞增殖分化的抑制, 可能与基因片段甲基化, 以及表观遗传现象有关。今后的研究应重在解除这种抑制。
同时, 免疫系统在自体细胞再生的过程发挥着重要作用。在创伤部位, 炎症细胞及免疫细胞所产生的因子参与了细胞增殖分化的活动。这一点与蝾螈“断肢再生”处的现象相似, 而人类细胞其中的具体机理还有待探索。在创伤处炎症细胞会分泌细胞因子, 作为信号引导对创伤处的修复。通过对炎症细胞产生的此类因子的研究, 科学家们正在研究其中的生物化学机理, 探索其中的遗传密码, 且需留意细胞增殖分化再生的过程中的细胞信号传导通路, 从抗原抗体的角度进行研究, 重启其增殖分化的能力, 并指导其定向再生修复, 最大程度恢复原有机体结构与功能。
3 自体细胞再生技术再临床中可解决的问题
自体细胞再生技术, 强调机体自身的修复功能, 规避了一些医学伦理问题, 减少了对机体的额外伤害。在临床方面其作用可以被归结为“无创伤治疗”, 解决了临床治疗上许多现实的问题:
3.1 恢复创伤所导致的机能破坏
在临床治疗中, 很多疾病因为对身体造成了不可逆伤害 (截肢、梗死、免疫排斥等) , 导致病患生活机能严重下滑, 甚至导致死亡。在自体细胞再生技术的支持下, 治疗理念也在发生转变:从之前杀灭、除去病态、坏死细胞到用自身体内所产生的、新的正常细胞组织器官来替代, 重在恢复正常的结构与功能活性, 以期提高病患治愈后的生活质量。
3.2 降低解剖结构复杂处外科手术的风险
在内脏血管丰富处的外科手术风险较大, 容易对身体造成不必要的甚至致命的伤害。可借用自体细胞再生修复机体结构功能技术, 通过机体自身调节, 靠机体自身能力恢复, 减少外界干预, 降低对机体的破坏。
3.3 克服医学治疗中伦理问题
异体的干细胞治疗被夸大了治疗效果, 绝大部分取材会对供体胚胎造成破坏, 引起受体免疫排斥等不良反应, 再加之科学理论不成熟且缺乏监管, 造成严重社会问题[9] (我国在2012年叫停了干细胞移植治疗在临床上的应用) 。同时, 我国目前器官供体短缺严重, 且异体器官移植所造成的免疫排斥现象, 会严重影响器官移植治疗效果。自体细胞再生技术, 不必破坏人类胚胎, 克服了供体短缺的问题, 并且避免了异体移植所带来的免疫排斥反应, 提高了治疗质量。
自体细胞再生技术成熟, 将克服一些医学伦理问题, 改变医疗模式, 推进医疗事业进步。一旦克服了技术障碍, 再加上道德伦理的支持, 并跟上合理合情的法律法规及社会监管, 自体细胞再生技术在未来将有更广阔的发展前景。
参考文献：
[1] András Simon, Elly M. Tanaka.Limb regeneration[J]. WIREsDev Biol. 2013, 2:291-300.
[2] 禹林昌, 宋冠华, 张之勇, 等.全反式维甲酸诱导HL-60细胞分化分子机制探论[J].中华肿瘤防治杂志, 2015 (6) :924-928.
[3] 周步高, 邹勇, 王馨, 等.葛根素对损伤后肝细胞再生障碍大鼠的肝保护作用评价[J].中华中医药杂志, 2017 (5) :2046-2049.
[4] 黄民, 黄粲宸, 肖乐, 等. ALPPS一期术后肝内干/祖细胞的变化及其与肝再生的关系[J].中国普通外科杂志, 2018 (2) :210-218.
[5] 杨献光, 夏聪, 李帅洪, 等.先天免疫细胞与肝脏再生[J].中国免疫学杂志, 2018 (6) :939-943.
[6] 冯蔚枫, 陆海滨, 徐筑秋, 等.肌外膜导管中细胞对周围神经再生影响的实验研究[J].中国修复重建外科杂志, 2018 (5) :617-624.
[7] 尉杰忠, 闫玉清, 谷青芳, 等.法舒地尔通过促进APP/PS1双转基因小鼠神经再生改善认知功能[J].中国病理生理杂志, 2018 (7) :1153-1161.
[8] 李艳芬, 叶晓阳, 陈晓帆, 等.白细胞介素17A在视神经损伤模型小鼠神经再生中的作用[J].中国组织工程研究, 2018 (12) :1883-1888.
[9] 缪航.干细胞治疗乱象的社会建构与责任反思[J].自然辩证法通讯.2015, 1:106-110.