人类亚全能干细胞是
人体发育过程中存留于多种组织中的其分化能力接近于全能的成体干
细胞。
干细胞按照分化潜能分类,大致可以分为全能干细胞,
多能干细胞和组织干细胞。在
人体发育过程中成体组织是否依然存留胚胎发育后近于全能干细胞亚群?
中国医学科学院赵春华教授最早提出了 “人类亚全能干细胞学说”概念,并先于国际同行从人多种胎儿组织中如骨髓、胰腺、肺、皮肤和骨骼肌、脂肪等分离获得原始干细胞群体(Flk1+Lin-亚全能干细胞)。经一系列实验研究发现亚全能干细胞均具相似细胞表型、重要基因型和表观遗传学特征,在单克隆细胞水平上通过体内外实验证实:亚全能干细胞能参与向三个胚层多系统分化为成熟组织细胞,如皮肤、神经、肺、肝脏组织、造血细胞、肌肉细胞、成骨细胞等,实现机体多种组织病变或损伤的再生修复与功能重建。
亚全能干细胞为人类体内存在为数不多的三胚层分化潜能干细胞,
成体干细胞潜能具有等级结构性(Hierarchy),亚全能干细胞位于成体干细胞分化潜能等级结构金字塔的最上层,亚全能干细胞在
胚胎发育为成体后仍具有全能
基因组及表观遗传组学特性,但逐渐丢失部分原始干细胞表型,其中
组织特异性基因在适当的微环境下可以被“激活”,机体需要时进入
细胞增殖周期,亚全能干细胞具有较强自我复制、分化与增殖潜能,以维持人体组织发育和
新陈代谢的
平衡。全基因组ChIP-seq和Solexa测序等高通量技术解析亚全能干细胞全基因组组蛋白修饰谱和小RNA表达谱数据库,证实了亚全能干细胞保留了与全能干细胞相似的三胚层分化关键基因组蛋白修饰活化状态,及小RNA表达谱,阐明了亚全能干细胞具三胚层分化潜能的基因及
表观遗传学分子基础,“亚全能干细胞学说”陆续得到国际同行学者印证。
亚全能干细胞具有重要调节免疫的功能并可诱导
特异性免疫耐受。亚全能干细胞免疫原性低,可抑制
树突状细胞(DC)分化和成熟、并可诱导调节性DC,参与重要复杂
免疫细胞网络调控与平衡。体内外研究表明亚全能干细胞能通过分泌特定的
细胞因子及通过诱导产生调节性DCs亚群,参与复杂T、B、NK、DC等免疫细胞网络调控而调节淋巴细胞的活化、增殖,以及
树突细胞的功能。亚全能干细胞在体内形成稳定嵌合体,可诱导特异性免疫耐受,为干细胞在
器官移植以及
自身免疫性疾病治疗等方面提供了新的理论依据。
总之在特定的体内外微环境条件下,人体亚全能干细胞兼有多组织分化、再生修复、功能重建、重要双向免疫调节等特征,为心、脑、血管疾病、
糖尿病、
肝功能衰竭、恶性血液病、
自身免疫性疾病、退行性疾病、疑难杂症等多种疾病的治疗拓展了新的治疗技术或临床方案,也预示着人体亚全能干细胞将在医疗实践方面有着广阔的前景和应用价值。