本文作者：中科院上海生命科學研究院的Snowy博士，研究方向是干細胞的分化、調(diào)控及應用。
干細胞在衰老過程中扮演什么角色？
隨著年齡的增長，人體逐漸走向衰老。宏觀上，身體各項機能會不可逆衰退，如記憶力下降、反應遲鈍、激素分泌異常等退行性變化，對細菌病毒等的防御能力逐漸減退，容易出現(xiàn)高血壓、高血糖、高血脂、腦功能減退等各種疾病。
微觀上，各個組織器官內(nèi)可以分化為功能細胞的原始細胞，即干細胞逐漸減少，無法滿足機體需要，分化產(chǎn)生的新細胞無法完全替代和修復損傷或衰老的細胞。因此，干細胞減少是機體產(chǎn)生衰老表象的根本原因，如何增加體內(nèi)的干細胞數(shù)量以延緩衰老也是目前備受關注的問題。
那么什么是干細胞？
干細胞是體內(nèi)可以自我更新復制，也可以分化產(chǎn)生其他終末分化細胞（功能細胞，如神經(jīng)細胞、胰島細胞、肝細胞、肌肉細胞等）的一類未分化（胚胎干細胞）或分化狀態(tài)較低（成體干細胞）的原始細胞。
正常狀態(tài)下，干細胞處于休眠狀態(tài)，但在機體損傷或衰老等條件刺激下，干細胞被損傷因子激活，分化產(chǎn)生功能細胞，以替換損傷或衰老的細胞，進而使機體組織器官的再生和衰老維持一個動態(tài)平衡。
機體成長時期，干細胞的再生能力強于組織器官的衰退，衰老被抑制；隨著年齡的增長，干細胞逐漸減少（如造血干細胞，隨著年齡的增長，其造血能力逐漸降低），其再生能力弱于組織器官的衰退，機體表現(xiàn)出衰老體征。
干細胞如何抗衰老？
那么干細胞到底如何抗衰老呢？
上文我們提到干細胞可以分化為終末功能細胞，替代、補充、修復損傷或衰老的細胞；
干細胞可以分泌一些細胞因子，如表皮生長因子（促進組織纖維和膠原蛋白的合成，強化纖維結(jié)構(gòu)，改善細胞代謝，延緩皮膚衰老）、血管內(nèi)皮生長因子（促進血管生成，豐富血管網(wǎng)絡，改善組織器官和肌膚營養(yǎng)狀態(tài)）、神經(jīng)細胞生長因子（促進中樞及周圍神經(jīng)元的發(fā)育、分化、生長、再生及功能特性的表達）、成纖維細胞因子（大大提高細胞的增殖能力）等；
干細胞還可以分泌細胞外膜泡，如外泌體等，外泌體中含有大量的蛋白因子及非編碼RNA，也可以促進機體各個組織器官修復，延緩衰老。
選讀：什么是外泌體？外泌體（exosome）是機體細胞分泌的30-150nm的小膜泡，首次發(fā)現(xiàn)于1980年，最初被認為是細胞排泄廢物的一種方式。大量研究表明，外泌體里含有很多蛋白因子和非編碼RNA，進而調(diào)節(jié)細胞的功能。外泌體的成分隨分泌細胞類型而異，其功能也有差異。例如，人胚胎干細胞分泌的外泌體可以延緩血管內(nèi)皮細胞的衰老，促進其增殖、遷移、形成血管 [1]。
什么是干細胞療法？
前面提到干細胞減少是機體衰老的根本原因，干細胞的確可以通過多方面的功能抗擊衰老，因而科學家們提出通過向機體回輸自體來源的干細胞來促進損傷修復、組織再生和抗擊衰老，即干細胞療法。
目前可用于干細胞療法的細胞有胚胎干細胞/誘導多能性干細胞，成體干細胞，如脂肪干細胞、臍帶血源的間充質(zhì)干細胞、骨髓間充質(zhì)干細胞等。
胚胎干細胞/誘導多能干細胞
胚胎干細胞（Embryonic stem cells, ESCs/ES）是從早期胚胎或原始性腺中分離得到的一類細胞，在體外可以自我復制更新，在體外或體內(nèi)均可以分化為幾乎所有類型的細胞。雖然最初以為，ESCs是干細胞療法最理想的細胞來源，但ESCs不易獲得，且存在一些倫理學問題，異體間具有一定的免疫原性，進入體內(nèi)易形成畸胎瘤。這些屬性大大降低了ESCs用于干細胞療法的可能。
誘導多能干細胞（induced pluripotent stem cells, iPS/iPSCs）是于2006年由日本的兩位科學家Kazutoshi Takahashi和Shinya Yamanaka報道，將4個轉(zhuǎn)錄因子(Oct4, Sox2, Klf4 和c-Myc）轉(zhuǎn)入終末分化的成纖維細胞，使其重編程為類似ESCs的一類細胞類型。Shinya Yamanaka最終因此而獲得2012年諾貝爾獎。
iPS來源于自體的細胞，雖然用于移植治療的時候，不易引起免疫排斥，也不難獲得，但也會形成畸胎瘤，因此也不可直接用于干細胞療法。
成體干細胞
成體干細胞是存在于已分化組織內(nèi)的未分化細胞，特定條件下可以自我更新和分化，但分化能力弱于ESC和iPS，僅可分化為特定組織類型的細胞。如神經(jīng)干細胞在體內(nèi)僅可分化為神經(jīng)譜系的細胞，但不能分化為胰島細胞或心臟細胞等。
脂肪干細胞（Adipose-derived stromal cells， ADSC/ASC），可以從脂肪組織內(nèi)分離得到，雖然分化能力受限，但可以分泌大量細胞因子（cytokines），如SCF、SDF-1、G-CSF和IL-6，與造血干細胞（hematopoietic stem cell，HSC）細胞膜上的受體結(jié)合，促進HSC的自我更新和分化；ASC還可以通過一些信號通路的配體調(diào)節(jié)細胞外基質(zhì)（extracellular matrix，ECM），為HSC的增殖和自我更新提供良好的環(huán)境；此外，ASC也可以分泌細胞外膜泡（extracellular vesicles，EVs），內(nèi)含大量的脂質(zhì)、蛋白和RNA，如miRNA33（microRNA，mRNA）和miRNA145，調(diào)控HSC的細胞周期、凋亡和衰老[2]。
間充質(zhì)干細胞（mesenchymal stem cells，MSC）是存在于機體幾乎所有器官，在體內(nèi)外可以自我復制更新，具有分化為脂肪、骨、軟骨、肌肉、肌腱、韌帶、神經(jīng)、肝、心肌、內(nèi)皮等多種類型細胞潛能的一類細胞。
MSC還具有造血支持和免疫調(diào)控等功能，是一個非常理想的可用于干細胞療法的種子細胞。MSC除具有多向分化潛能外，還可以不斷分泌細胞因子、生長因子和免疫調(diào)節(jié)因子等，直接激活全身組織器官內(nèi)的干細胞，促進其自我更新和分化，提高機體修復和再生能力，進而改善疾病狀態(tài)、修復損傷和延緩衰老[3]。
臨床上用于干細胞療法的MSC多來源于自體骨髓或臍帶血， 骨髓來源的干細胞雖然具有較好的抗擊衰老能力，但取材不便，而臍帶血來源的MSC取材較早，較其他MSC具有更好的分化能力，非常適合用于衰老、心血管疾病、神經(jīng)退行性疾病等的治療。目前，多個國家已著手建立臍帶血干細胞庫，以預防成長過程可能患的重大疾病，就如同公民在剛出生時便為自己的健康買了“終身保險”。
小結(jié)
作為轉(zhuǎn)化醫(yī)學應用的一個重要分支，干細胞療法雖具備一定潛力，但目前，并非所有的臨床研究均取得預期的效果，干細胞行業(yè)屬于新興產(chǎn)業(yè)，需要規(guī)范管理，確保其來源、制備、存儲、多能性評估等過程的安全性，因此，干細胞療法還有很長的路要走，我們?nèi)孕枥潇o理智對待。
本篇文章客觀敘述了干細胞的一些潛力，不過別心動太早，對于“干細胞治療”的種種市場亂象，時光派將在后續(xù)發(fā)文中一一扒出，敬請期待！同時歡迎在評論區(qū)與時光派科研團隊進行探討~懂得更多，才能避雷避坑，科學抗衰老！
參考文獻：
[1]Chen B, Sun Y, Zhang J, Zhu Q, Yang Y, Niu X, et al. Human embryonic stem cell-derived exosomes promote pressure ulcer healing in aged mice by rejuvenating senescent endothelial cells. Stem Cell Res Ther. 2019;10:142.
[2] Zhang J, Liu Y, Yin W, Hu X. Adipose-derived stromal cells in regulation of hematopoiesis. Cell Mol Biol Lett. 2020;25:16.
[3] Zarei F, Abbaszadeh A. Application of Cell Therapy for Anti-Aging Facial Skin. Curr Stem Cell Res Ther. 2019;14:244-248.