大學(xué)生論文干細(xì)胞研究綜述.

1、學(xué)號：20101310108本科畢業(yè)論文題目:院系:專業(yè):班級:學(xué)生姓名：導(dǎo)師姓名：干細(xì)胞的研究應(yīng)用發(fā)展與存在問題生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院生物工程2010級生工（二）班王姣刑雪琨二C一四年六月畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）誠信聲明書本人聲明：本人所提交的畢業(yè)論文腫瘤生物治療的研究進(jìn)展 是本人在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下獨(dú)立研究、寫作的成果，論文中所引用他人 的無論以何種方式發(fā)布的文字、研究成果，均在論文中加以說明；有 關(guān)教師、同學(xué)和其他人員對本文的寫作、修訂提出過并為我在論文中 加以米納的意見、建議，均已在我的致謝辭中加以說明并深致謝意。本論文和資料若有不實(shí)之處，本人承擔(dān)一切相關(guān)責(zé)任。論文作者： （簽字）時(shí)間：年月日指導(dǎo)教師已

2、閱： （簽字）時(shí)間：年月日摘要1Abstract 21干細(xì)胞介紹31.1干細(xì)胞的定義和分類 31.2干細(xì)胞特征31.3干細(xì)胞的調(diào)控機(jī)制 42干細(xì)胞應(yīng)用52.1干細(xì)胞研究意義及價(jià)值 52.2干細(xì)胞研究的應(yīng)用 62.2.1干細(xì)胞與臨床結(jié)合 62.2.2干細(xì)胞與基因工程結(jié)合 72.2.3干細(xì)胞的基礎(chǔ)研究 72.2.4干細(xì)胞與藥物學(xué)的結(jié)合 72.3干細(xì)胞應(yīng)用新思路新進(jìn)展 83干細(xì)胞研究面臨的問題 83.1干細(xì)胞研究需要攻克的技術(shù)難關(guān) 83.2干細(xì)胞研究需要正視的倫理問題 94我國應(yīng)對干細(xì)胞研究局勢的對策和建議 105展望106參考文獻(xiàn)12致謝15公 新鄉(xiāng)醫(yī)學(xué)院生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文第14頁干細(xì)胞的研

3、究應(yīng)用發(fā)展與存在問題摘要21世紀(jì)作為生命科學(xué)科學(xué)技術(shù)發(fā)展的飛速時(shí)期，干細(xì)胞應(yīng)用研究為生物經(jīng)濟(jì)時(shí)代 的到來將扮演重要角色之一，成為生命科學(xué)和臨床醫(yī)學(xué)具有強(qiáng)大生命力的重要領(lǐng)域，大有發(fā) 展之勢。由于干細(xì)胞具有自我更新和多向分化潛能的功能，使得人們用干細(xì)胞治療多種疾病 成為可能。首先對干細(xì)胞研究的歷史、最新進(jìn)展，干細(xì)胞的應(yīng)用加以介紹，然后分析研究前 景存在的問題和我國發(fā)展現(xiàn)狀，同時(shí)由此帶來了一些法律和倫理道德上的爭論本文將圍繞這 些問題加以闡述。關(guān)鍵詞 :胚胎干細(xì)胞；成體干細(xì)胞；可塑性；移植治療Application development and problems of stem cellsAbst

4、ractAs the 21st cen tury, the rapid developme nt of scie nee and tech no logy duri ng the life scie nces, the application of stem cell research for the arrival of the era of the bio-economy will play an important role as an important field of life sciences and clinical medicine has strong vitality,

5、great development potential. Because stem cells have self-renewal and differentiation potential of features that make people use stem cells to treat a variety of diseases possible. First of history, recent advances in stem cell research on stem cell applications to be introduced, and then analyzed t

6、he problems and prospects of the developme nt status quo, while some of the result ing legal and ethical debate on this article will elaborate on these issues.Key words: Embryonic Stem Cells ; Adult stem cells ; Plasticity; Transplantation therapy1干細(xì)胞介紹1.1干細(xì)胞的定義和分類通過查閱文獻(xiàn)獲知 2001年6月17日NIH在廣泛綜合了當(dāng)前世界上從事

7、干細(xì)胞研究的科學(xué)家1200多篇論文的基礎(chǔ)上，發(fā)表的干細(xì) 胞科學(xué)進(jìn) 展和前景指南(Stem cells: ScientificProgress and Future Research DirectionS 一書，對相關(guān)概念作了統(tǒng)一定義 1,2。干細(xì)胞(Stemcell)是來自胚胎、胎兒或成人的是有持久或終身自我更新能力的細(xì)胞，它能產(chǎn)生特異的細(xì)胞類型形成人體組織和器官。細(xì)胞是動(dòng)物機(jī)體內(nèi)的一種發(fā)育全能性細(xì)胞。根據(jù)其發(fā)育階段，可分為胚胎干細(xì)胞(Embryonic Stem Cell )和成體干細(xì)胞(Adult Stem Cell)。胚胎干細(xì)胞包 括ES纟田胞(Embry on ic Stem Cell

8、 )、EG纟田胞(Embry on ic Germ Cell );成體干細(xì)胞包括神經(jīng) 干細(xì)胞(Neural Stem Ce11, NSC)、血液干細(xì)胞(Hematopoietic Stem Cell, HSC)、骨髓間充 質(zhì)干細(xì)胞(Mesenchymal Stem Cell, MSC )、表皮干細(xì)胞(EP idexmis Stem Cell)等。多能干細(xì)胞(Pluripotent Stem cell )來自胚泡內(nèi)層細(xì)胞團(tuán)或胎兒生殖嵴，具有自我更新能力且維持正常染色體組型的細(xì)胞。多能干細(xì)胞能產(chǎn)生構(gòu)成人體生長的所有細(xì)胞類型(中、 內(nèi)、外胚層250種以上細(xì)胞)。胚胎干細(xì)胞(Embryonic ste

9、m cell)是來自胚泡(blastocyst，胚胎早期 45天)內(nèi)層細(xì) 胞團(tuán)(inner cell mass)的一組細(xì)胞， 從胚泡分離后可培養(yǎng)成胚胎干細(xì)胞。實(shí)驗(yàn)室中這些細(xì)胞本身不能發(fā)育成胚胎。胚胎生殖細(xì)胞(Embryonic germ cell )來源于59周胎兒性腺嵴上原始生殖細(xì)胞。后期發(fā)育的中性腺嵴(primordial germ cell )產(chǎn)生卵子或精子，胚胎干細(xì)胞和胚胎生殖細(xì)胞都是多能 干細(xì)胞，但它們的特性和特征不同。成體干細(xì)胞(adult stem cell):是一種具有終生自我復(fù)制(identical copies)或自我更新(self - renewal)能力的未分化細(xì)胞，它

10、分布于不同的組織，并可演變成為各種類型的組織細(xì)胞。成體干細(xì)胞分裂產(chǎn)生祖細(xì)胞(progenitor)或前體細(xì)胞(precursor cell)，然后再分化為 具有特定形態(tài)和功能的成熟”細(xì)胞，如具有收縮功能的肌細(xì)胞和有信息傳導(dǎo)功能的神經(jīng)樣細(xì) 胞，來源包括骨髓、血液、眼角膜和視網(wǎng)膜、腦、骨骼肌、齒髓、肝、皮膚、胃腸道黏膜層 和胰腺等，其中造血干細(xì)胞已用于治療某些疾病5。1.2干細(xì)胞特征干細(xì)胞是人體及其各種組織細(xì)胞的最初來源，具有高度自我復(fù)制能力、高度增殖和多向分化潛能。目前公認(rèn)的干細(xì)胞所應(yīng)具備的幾點(diǎn)主要的細(xì)胞生物學(xué)特點(diǎn)：(1 )具有自我更新能力與自我維持能力，也就是說它可以分裂，分裂后的子細(xì)胞與母細(xì)

11、胞一樣不但能保持其原有 的各種細(xì)胞生物學(xué)特性，而且還可以不斷地分裂下去。干細(xì)胞一旦形成，在機(jī)體內(nèi)終生都具有自我更新能力，不同于那些具有有限自我更新能力的祖細(xì)胞。這對于維持機(jī)體組織器官的穩(wěn)定性有很重要的意義。（2）具有多向分化的能力（多能性或全能性），即可以分化發(fā)育成各 種胚層組織的細(xì)胞（ES細(xì)胞），或者可以分化成為本系統(tǒng)各譜系的細(xì)胞（特定組織干細(xì)胞， 如造血干細(xì)胞）。（3）具有高度增殖能力，在體內(nèi)干細(xì)胞的高度擴(kuò)增具有非常重要的意義，如造血干細(xì)胞通過高度擴(kuò)增補(bǔ)充由于細(xì)胞正常衰老而喪失的細(xì)胞；同時(shí)由于干細(xì)胞雖具有多能 性但數(shù)量不多，因而只有通過體外擴(kuò)增才能對其進(jìn)行研究。因此干細(xì)胞高度擴(kuò)增不但對機(jī)體

12、 正常功能的維持起著非常重要的作用，而且對干細(xì)胞的研究和應(yīng)用也有著非常重要的作用。（4）既具有生理性的更新能力， 也具有對損傷或疾病導(dǎo)致的反應(yīng)與修復(fù)能力，如骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞等。（5）干細(xì)胞的自我更新與分化需要特定的微環(huán)境，即nitches，也就是說干細(xì)胞往哪一種方向分化，必須在該細(xì)胞生存的特定微環(huán)境前提下進(jìn)行分化。已有諸多的實(shí)驗(yàn)表明， 如將ES細(xì)胞種植入小鼠大腦內(nèi)，這些干細(xì)胞將向神經(jīng)系統(tǒng)分化6,7。胚胎干細(xì)胞（Embryonic Stem cell，ESC）因?yàn)槠涮攸c(diǎn)成為關(guān)注和研究的熱點(diǎn)。ES細(xì)胞具有以下特性： 全能性：在適宜條件下，胚胎干細(xì)胞可被誘導(dǎo)分化為各種細(xì)胞組織，這一特性使其在基礎(chǔ)研究

13、、移植治療和基因治療中具有誘人的應(yīng)用前景；無限增殖性：理論上，ES細(xì)胞在體外適宜條件下，能在未分化狀態(tài)下無限增殖，這為ES細(xì)胞進(jìn)行的研究和應(yīng)用提供了用之不竭的細(xì)胞來源；遺傳上可操作性：即可導(dǎo)入異源基因、 報(bào)告基因或標(biāo)志基因、誘導(dǎo)基因突變、基因打靶或?qū)祟~外的原有基因使之過度表達(dá)等，利用該特性可制作各種實(shí) 驗(yàn)?zāi)Ｐ筒⑦M(jìn)行各種基因功能分析 8。因此，ES細(xì)胞已成為研究胚胎發(fā)生發(fā)育、細(xì)胞分化和組 織形成、基因表達(dá)調(diào)控及遺傳病和癌癥發(fā)生和治療等工作的理想模型，同時(shí)必將對人類一系 列疾病的治療提供更為有效的方法?？伤苄裕╬lasticity）是指一定條件下來自于一種組織的成人干細(xì)胞產(chǎn)生另一種組織的特 異性

14、細(xì)胞的能力，如骨髓成人干細(xì)胞產(chǎn)生類似于神經(jīng)細(xì)胞9。成人干細(xì)胞與胚胎干細(xì)胞的共同點(diǎn)是，都能自我復(fù)制，并能分化成特定細(xì)胞類型，移植時(shí)均有免疫排斥反應(yīng)?？伤苄云鋵?shí) 是干細(xì)胞在不同微環(huán)境條件下表現(xiàn)出的一種靈活性作用。是干細(xì)胞為適應(yīng)環(huán)境而具備的一種 特性。干細(xì)胞是自我復(fù)制還是分化成為功能細(xì)胞，主要由于細(xì)胞本身的狀態(tài)和微環(huán)境因素所 決定。干細(xì)胞本身的狀態(tài)，包括調(diào)節(jié)細(xì)胞周期的各種周期素，周期素依賴酶，基因轉(zhuǎn)錄因子，響細(xì)胞不對稱分裂的細(xì)胞質(zhì)因子。微環(huán)境因素，包括干細(xì)胞與周圍細(xì)胞，干細(xì)胞與外基質(zhì)以 及干細(xì)胞與各種可溶性因子的相互作用。1.3干細(xì)胞的調(diào)控機(jī)制干細(xì)胞進(jìn)行自我復(fù)制的關(guān)鍵步驟就是它的不對稱性分裂。研究發(fā)

15、現(xiàn)，對干細(xì)胞調(diào)控的因 素有內(nèi)源性調(diào)控和外源性調(diào)控兩種。內(nèi)源性調(diào)控因子主要有細(xì)胞內(nèi)的一些結(jié)構(gòu)蛋白和多肽因 子，轉(zhuǎn)錄因子就是其中之一。如核轉(zhuǎn)錄因子Kb （NF-Kb ）可以直接刺激肌肉干細(xì)胞的增殖與分化，促進(jìn)傷后的肌肉進(jìn)行修復(fù)10。又如哺乳動(dòng)物胚胎細(xì)胞表達(dá)的轉(zhuǎn)錄因子Oct-4，在ES細(xì)胞的發(fā)生中，它通過誘導(dǎo)成纖維細(xì)胞生長因子（FGF-4） F的表達(dá)和分泌，影響干細(xì)胞周圍的滋養(yǎng)層細(xì)胞成熟，從而調(diào)節(jié)干細(xì)胞的進(jìn)一步分化11。細(xì)胞端粒體的長度也與干細(xì)胞的增殖與分化有著密切的關(guān)系，研究發(fā)現(xiàn)敲除了端粒體基因的小鼠造血干細(xì)胞的自我復(fù)制能力有顯著 下降，雄性小鼠的精原細(xì)胞發(fā)育也受到障礙。由于端粒體的長度影響染色體

16、的功能，從而影響到細(xì)胞的分化與增殖。外源性調(diào)控因子主要有一些細(xì)胞因子。一般而言至少有兩種細(xì)胞因 子在不同的組織甚至不同的種屬中調(diào)節(jié)干細(xì)胞的增殖和分化，如轉(zhuǎn)化生長因子TGF和 Wnt（編碼一組調(diào)節(jié)胚胎發(fā)育的分泌蛋白）家族，TGF對角膜緣干細(xì)胞的增殖和分化具有顯著的調(diào)節(jié)作用；TGF-?可促使間充質(zhì)干細(xì)胞（MSC ）向骨組織分化。 Wnt可通過阻止一種細(xì)胞粘 附分子?-3 Catenin的分解從而激活轉(zhuǎn)錄因子 Tef/Lef的表達(dá)，促進(jìn)干細(xì)胞的分化12。其他因 子如神經(jīng)營養(yǎng)因子（NTF ）,可促進(jìn)神經(jīng)干細(xì)胞向神經(jīng)元分化并促進(jìn)其存活、生長。此外，細(xì) 胞外基質(zhì)對干細(xì)胞也有調(diào)控作用，其整和素家族是介導(dǎo)干細(xì)

17、胞與細(xì)胞外基質(zhì)黏附的最主要的 受體，它由a和亞單位組成，其中 B亞單位的胞內(nèi)段具有酪氨酸酶的活性，參與細(xì)胞外基質(zhì) 的信息傳遞，從而可以直接激活多種生長因子受體，為干細(xì)胞的增殖提供合適的微環(huán)境13,14。而細(xì)胞外基質(zhì)又是通過B整和素的表達(dá)和激活來調(diào)節(jié)基底膜成分的變化及干細(xì)胞的微環(huán)境中分泌因子的含量，進(jìn)而影響干細(xì)胞的分布和分化方向的。2干細(xì)胞應(yīng)用2.1干細(xì)胞研究意義及價(jià)值干細(xì)胞是人體及其各種組織細(xì)胞的最初來源，具有高度自我復(fù)制能力、高度增殖和多向 分化潛能。因其高度可塑性和在組織器官移植、細(xì)胞治療、組織工程、新藥篩選以及生殖遺 傳工程方面的潛在應(yīng)用價(jià)值，近年來已成為生命科學(xué)研究領(lǐng)域中最熱點(diǎn)的課題之

18、一，并逐漸 成為基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)和臨床研究的新興領(lǐng)域。胚胎干細(xì)胞是細(xì)胞的源頭，具有多能或全能性，并能 夠無限分化，能夠制造機(jī)體需要的全部細(xì)胞，因此在醫(yī)學(xué)和生物學(xué)上具有巨大潛力，應(yīng)用前 景廣闊。當(dāng)前，對干細(xì)胞的分離和培養(yǎng)技術(shù)獲得了重大進(jìn)展，隨著利用胚胎干細(xì)胞衍生的運(yùn) 動(dòng)神經(jīng)細(xì)胞讓癱瘓鼠獲得行走能力，以及利用胚胎干細(xì)胞培養(yǎng)的精子與卵細(xì)胞結(jié)合而生育出 幼鼠，標(biāo)志著干細(xì)胞技術(shù)正從一種實(shí)驗(yàn)室概念，轉(zhuǎn)變成能夠看得見的現(xiàn)實(shí)15,16。干細(xì)胞研究正在向現(xiàn)代醫(yī)學(xué)各個(gè)領(lǐng)域交叉滲透，干細(xì)胞技術(shù)為核心的替代或再生治療為束手無策的、嚴(yán) 重危害人類健康的各種慢性或退行性疾病的治療與康復(fù)帶來了希望。但關(guān)于干細(xì)胞研究是論 理學(xué)之爭也

19、一刻也沒有停止過。人類干細(xì)胞研究取得真正里程碑式的突破是在1998年，這一年 University of Wisconsin- Madison 的 James Thomson從人早期胚胎（胚泡 Blastocyst）的內(nèi) 層細(xì)胞團(tuán)分離培養(yǎng)出第一例人胚胎干細(xì)胞株；同時(shí)Johns Hopkins University的John Gearhart培養(yǎng)成功第一例人類胚胎生殖細(xì)胞株（Embryonic germ cell）,建立了人多能干細(xì)胞細(xì)胞株，從此干細(xì)胞研究取得了飛躍式發(fā)展17。2.2干細(xì)胞研究的應(yīng)用2.2.1干細(xì)胞與臨床結(jié)合組織器官的損傷以及功能障礙是危害人類健康的主要因素之一，很多人類疾病與特

20、定器官、組織、細(xì)胞的病變或受損有關(guān)，如心血管疾病、糖尿病、惡性腫瘤、帕金森氏癥、嚴(yán)重?zé)齻?、脊髓損傷、肝硬化等。移植治療目前已經(jīng)成為臨床上治療疾病的一個(gè)重要的治療手段 如器官的移植、細(xì)胞的移植等，而干細(xì)胞移植是移植治療中的重中之重。干細(xì)胞移植不僅能 加快組織器官的修復(fù)與愈合，而且還能使組織器官的修復(fù)達(dá)到最高境界：解剖結(jié)構(gòu)與生理功 能的徹底恢復(fù)。目前臨床上進(jìn)行的替代治療多來自于供體捐獻(xiàn)，例如從流產(chǎn)胎兒腦組織中分 離多巴胺能神經(jīng)元移植治療帕金森氏癥患者18，或從健康供者胰腺分離胰島組織移植治療I糖尿病患者以及肝、腎等供體器官移植19。然而，供體來源匱乏是當(dāng)前替代治療面臨的最大困境。尋找新的移植物來源

21、成為當(dāng)務(wù)之急。由于具有多向分化潛能，干細(xì)胞被認(rèn)為是替代治療最佳的“種子細(xì)胞”。干細(xì)胞分化的多種細(xì)胞類型可用于細(xì)胞替代治療，將其與組織工程技術(shù)結(jié)合，在實(shí)驗(yàn)室中培育出可用于移植的各種組織和器官。在醫(yī)學(xué)的應(yīng)用理論上講，干細(xì)胞 可以用于臨床細(xì)胞移植治療各種疾病和構(gòu)建人工組織或器官，應(yīng)用干細(xì)胞治療疾病較傳統(tǒng)方法具有很多優(yōu)點(diǎn)：低毒性或無毒性，一次藥有效；不需要完全了解疾病發(fā)病的確切機(jī)理；不存在傳播疾病的風(fēng)險(xiǎn)；還可能應(yīng)用自身干細(xì)胞移植，避免產(chǎn)生免疫排斥反應(yīng)20。臨床上常有大面積燒傷皮膚的移植治療臨床上常有大面積燒、創(chuàng)傷的患者因無法迅速恢 復(fù)其皮膚的屏障功能，導(dǎo)致體液的大量喪失、感染而致死。如果在治療大面燒、

22、創(chuàng)傷患者時(shí)， 在患者的創(chuàng)面上移植體外培養(yǎng)擴(kuò)增的干細(xì)胞（表皮干細(xì)胞或ES細(xì)胞）或由其形成的全層皮膚組織，那么患者的癥狀相比傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)療法將得到很大改善21。在治療肌肉損傷方面也為我們帶來了曙光，不管是橫紋肌還是平滑肌，一旦受創(chuàng)部位的肌膜受到損傷，只能以纖維瘢痕進(jìn)行修復(fù)，且修復(fù)后的肌纖維雖然可以修復(fù)但是其功能的恢 復(fù)范圍非常的有限。尤其是心肌，毫無再生能力，一旦發(fā)生壞死就難以修復(fù)。干細(xì)胞的出現(xiàn) 和應(yīng)用，將大大改觀肌肉組織創(chuàng)傷后的修復(fù)方式，使瘢痕愈合成為歷史，目前利用骨髓干細(xì) 胞移植修復(fù)心肌實(shí)驗(yàn)研究已經(jīng)取得成功22,23。近年來，瑞典的神經(jīng)學(xué)家應(yīng)用從流產(chǎn)胎神經(jīng)組織的移植治療瑞典的神經(jīng)學(xué)家應(yīng)用從流產(chǎn) 胎

23、兒腦中分離的神經(jīng)干細(xì)胞，將其移植入帕金森病患者的大腦內(nèi)進(jìn)行移植治療，結(jié)果發(fā)現(xiàn)有 一半以上患者癥狀得到明顯的改善，并且在對術(shù)后10年的患者跟蹤調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，患者中移植的經(jīng)干細(xì)胞仍然存活并繼續(xù)產(chǎn)生多巴胺24。在遺傳病的治療上，干細(xì)胞的應(yīng)用也為我們解決了部分醫(yī)學(xué)難題。遺傳性疾病的根治是幾個(gè)世紀(jì)以來人們一直夢寐以求的，現(xiàn)在根據(jù)胎兒具有宮內(nèi)免疫耐受性的特點(diǎn)，利用干細(xì)胞 進(jìn)行宮內(nèi)植治療遺傳性疾病，已經(jīng)使這一夢想成為了現(xiàn)實(shí)。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道利用胎兒造血干細(xì)胞 進(jìn)行宮內(nèi)移植，成功地治療了純合子a型地中海貧血癥并且未發(fā)現(xiàn)有嵌和體25。另1996年Wengler等用胎兒父親的骨髓造血干細(xì)胞經(jīng)宮內(nèi)移植，治療X連鎖癥伴性的嚴(yán)

24、重免疫陷病XSCID也取得了成功26。此外利用造血干細(xì)胞進(jìn)行骨髓移植治療造血系統(tǒng)疾病以及癌癥等疾病早已成了臨床上的重要治療手段。相信隨著干細(xì)胞技術(shù)的不斷發(fā)展，干細(xì)胞與臨床的結(jié)合將會越來越廣泛, 造福人類，減輕患者痛苦。2.2.2干細(xì)胞與基因工程結(jié)合近十年來，有關(guān)將外源基因?qū)爰?xì)胞的技術(shù)有很大的發(fā)展，但是外源基因能成功整合入細(xì)胞基因組并長期穩(wěn)定表達(dá)的效率并不高，而干細(xì)胞具有很強(qiáng)的自我擴(kuò)增能力，能夠耐受基因?qū)牒箝L時(shí)間的篩選過程，一旦與外源基因整合，單個(gè)穩(wěn)定表達(dá)的細(xì)胞就能無限擴(kuò)增成為 穩(wěn)定的轉(zhuǎn)基因細(xì)胞系用于研究，從而避免了體細(xì)胞增殖能力有限，需要反復(fù)導(dǎo)入的問題。因 此，可以利用干細(xì)胞作為基因治療的

25、載體進(jìn)行移植27,28。由于對基因的改造和修飾可以在體外培養(yǎng)的細(xì)胞中完成，減少了基因直接用于人體治療的未知不良影響，是生產(chǎn)轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的 高效載體。利用胚胎干細(xì)胞作載體使外源基因的整合篩選等工作能在細(xì)胞水平上進(jìn)行，使操 作簡便可靠。利用干細(xì)胞克隆動(dòng)物可以克服許多用體細(xì)胞克隆無法克服的弊端，如提高成功率、降低早衰率。Wakayama等曾利用長期傳代（30以上）的小鼠ES細(xì)胞克隆出31只小鼠，存活14 只，可見存活率有了大大地提高29。2.2.3干細(xì)胞的基礎(chǔ)研究胚胎干細(xì)胞是認(rèn)識人胚胎早期發(fā)育、解釋遺傳缺陷并預(yù)防和糾正遺傳缺陷的關(guān)鍵環(huán)節(jié)?？梢砸愿杉?xì)胞作為模型，在體外再現(xiàn)從內(nèi)細(xì)胞團(tuán)分化至各個(gè)組織器官發(fā)育

26、的過程，為研究人 類早期發(fā)育的機(jī)制提供了平臺。這將有助于闡明某些早期胚胎發(fā)育缺陷的相關(guān)機(jī)制，幫助我們找到預(yù)防與治療的方法，有助于我們利用發(fā)現(xiàn)的關(guān)鍵基因和因子定向誘導(dǎo)干細(xì)胞向特定的 功能細(xì)胞分化等，這為發(fā)育生物學(xué)研究提供了良好的體外模型系統(tǒng)30,31。因此，胚胎干細(xì)胞提供了在細(xì)胞和分子水平上研究個(gè)體發(fā)育過程中極早期事件的良好材料和方法。隨著分子生 物學(xué)的發(fā)展，通過比較胚胎干細(xì)胞不同發(fā)育階段的干細(xì)胞和分化細(xì)胞的基因轉(zhuǎn)錄和表達(dá)，可確定胚胎發(fā)育及細(xì)胞分化的分子機(jī)制、發(fā)現(xiàn)新基因。結(jié)合基因打靶技術(shù)，可發(fā)現(xiàn)不同基因在生命活動(dòng)中的功能等32。2.2.4干細(xì)胞與藥物學(xué)的結(jié)合目前藥物的篩選大多采用整體動(dòng)物模型或細(xì)

27、胞株作為進(jìn)行藥理、毒理的檢測系統(tǒng)。動(dòng)物 模型具有物種間的差異，不能完全代表人體反應(yīng)，而大多數(shù)人細(xì)胞株多為永生化的腫瘤細(xì)胞 系，難以反映正常人類細(xì)胞的反應(yīng)性。以干細(xì)胞體外分化作為正常人類發(fā)育的模型，可用于 檢測藥物對發(fā)育的影響，或正常體細(xì)胞，可用于檢測藥物對不同細(xì)胞的毒理作用33。干細(xì)胞及其相關(guān)技術(shù)的發(fā)展有可能為現(xiàn)有的藥物篩選體系帶來革命性的進(jìn)步。高效新型藥物的發(fā)現(xiàn)、篩選及動(dòng)物和人類疾病的模型胚胎干細(xì)胞提供了新藥物的藥理藥效、毒理及藥物代謝等研究 的細(xì)胞水平的研究手段，利用胚胎干細(xì)胞體外分化的細(xì)胞組織檢驗(yàn)篩選新藥，可大大減少藥物實(shí)驗(yàn)所需實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的數(shù)量及其人群數(shù)量，胚胎干細(xì)胞還可用來研究動(dòng)物和人類

28、疾病的發(fā)生機(jī)制和發(fā)展過程以便找到有效和持久的治療方法34,35。德國Axiogenesis生物技術(shù)開發(fā)了被命名為R.E.Tox的干細(xì)胞研究技術(shù)。這種技術(shù)用的不是活體實(shí)驗(yàn)動(dòng)物，而是由小鼠的胚胎干 細(xì)胞培育出來的可以用來測試物質(zhì)毒性的心臟細(xì)胞來測試某種物質(zhì)是否對人類有毒性36。2.3干細(xì)胞應(yīng)用新思路新進(jìn)展近年來隨著對腫瘤研究的不斷進(jìn)展。人們發(fā)現(xiàn)許多腫瘤的發(fā)生都與成體干細(xì)胞有著密切 的關(guān)系，并提出了腫瘤干細(xì)胞(tumor stem cells，TSC)的概念37。實(shí)驗(yàn)證實(shí)腫瘤干細(xì)胞是 形成不同分化程度腫瘤細(xì)胞和腫瘤不斷擴(kuò)大的源泉，并通過很多試驗(yàn)，在多種器官的腫瘤中 已證實(shí)了腫瘤干細(xì)胞的存在38。目前

29、對腫瘤干細(xì)胞的認(rèn)識還處于初始階段，精確定義腫瘤干 細(xì)胞目前還有困難，但普遍認(rèn)為具有以下幾方面的特性可認(rèn)定為腫瘤干細(xì)胞：在腫瘤組織中 具有致瘤性的細(xì)胞；其表面標(biāo)志與非致瘤性腫瘤細(xì)胞有顯著差異，形成腫瘤的組成與原腫瘤 成分相同或相似，并具有自我更新能力。腫瘤細(xì)胞異質(zhì)性的現(xiàn)象只有用腫瘤干細(xì)胞的理論才 能解釋。腫瘤干細(xì)胞是腫瘤的根源，消滅了腫瘤干細(xì)胞就意味著消滅了腫瘤。根據(jù)腫瘤干細(xì) 胞理論，當(dāng)前腫瘤治療應(yīng)該針對腫瘤干細(xì)胞，只要?dú)⑺滥[瘤干細(xì)胞，即使腫瘤體積沒有縮小,但由于其他腫瘤細(xì)胞增殖能力有限，腫瘤終將逐漸退化、消失，人類就能夠真正治愈腫瘤。 干細(xì)胞的理論將治療的重心轉(zhuǎn)向腫瘤干細(xì)胞，在信息途徑的研究中

30、尋找新的診治靶點(diǎn)是方向 之一 39,40。通過對干細(xì)胞生物學(xué)特性的研究，有可能在細(xì)胞水平上進(jìn)一步認(rèn)清腫瘤的發(fā)病機(jī) 制，并最終找出治療腫瘤的新方法，對于腫瘤的診斷、治療及判斷、預(yù)防將產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。3干細(xì)胞研究面臨的問題3.1干細(xì)胞研究需要攻克的技術(shù)難關(guān)近年來，隨著研究水平和手段的不斷更新和發(fā)展，干細(xì)胞研究取得了突破性進(jìn)展，某些 方面已有初步的應(yīng)用，但是許多理論問題亟待解決。首先，針對目前研究的兩個(gè)主要領(lǐng)域成體干細(xì)胞和胚胎干細(xì)胞是，有關(guān)兩者誰更適合成為未來替代治療的“種子細(xì)胞”一直存在著爭論。人胚胎干細(xì)胞之所以倍受矚目，在于它具有 成體干細(xì)胞無可比擬的優(yōu)勢：可在體外無限增殖并能分化為體內(nèi)任何一種細(xì)

31、胞類型。形象地說，胚胎干細(xì)胞將可能成為一個(gè)取之不盡、用之不竭的人類零部件加工廠，但胚胎干細(xì)胞真正應(yīng)用于臨床還有很多問題亟待解決。第一，胚胎干細(xì)胞不能直接用于移植，其自然的分化具有多向性。當(dāng)前面臨的挑戰(zhàn)是如何誘導(dǎo)胚胎干細(xì)胞定向分化為特異的細(xì)胞類型，以及移植后如何促進(jìn)移植物與機(jī)體其他細(xì)胞的功能整合。第二，胚胎干細(xì)胞分化產(chǎn)物的移植仍然屬于 同種異體移植，為避免移植后的免疫排斥，可能的方法包括：“治療性克隆”，即將患者體細(xì)胞核移植入去核卵母細(xì)胞中構(gòu)建重構(gòu)胚，再從中分離胚胎干細(xì)胞，獲得的胚胎干細(xì)胞具有與受體細(xì)胞完全一致的基因型，從而避免了免疫排斥；通過基因工程技術(shù)敲除引起免疫反應(yīng)的關(guān)鍵基因（如 MHC基

32、因）；或?qū)⑼慌咛ジ杉?xì)胞系誘導(dǎo)分化所獲得的造血干細(xì)胞與待移 植細(xì)胞一起移植，誘導(dǎo)患者免疫耐受，都是可能避免排斥發(fā)生的途徑。這些技術(shù)依然不成熟 還有待于更多的研究。一方面，目前取得的進(jìn)展都是在闡明干細(xì)胞的生物學(xué)特性，以及對干細(xì)胞的選擇性分化 和生長，然而如何對干細(xì)胞進(jìn)行很好控制還沒弄清楚。此外，干細(xì)胞分化的啟動(dòng)信號，比如 化學(xué)刺激、基質(zhì)或底物偶連刺激、物理因子的作用、機(jī)械刺激等，這些都還存在爭議，必須 進(jìn)行闡明。另一方面，將干細(xì)胞應(yīng)用于臨床，可能會帶來許多問題。盡管應(yīng)用干細(xì)胞治療疾病具有很多的優(yōu)點(diǎn)：無毒性或低毒性；不需要了解疾病發(fā)病的機(jī)制；應(yīng)用自身的干細(xì)胞移植還可 以避免產(chǎn)生排斥反應(yīng)，有著非常廣

33、泛的應(yīng)用前景。但是它也存在著許多的困難：（1）種子細(xì)胞的來源，ES細(xì)胞雖然已經(jīng)建系，但是它的應(yīng)用卻受到社會倫理學(xué)的制約，橫向分化的發(fā)現(xiàn)打破了干細(xì)胞只能來源于胚胎或受精卵細(xì)胞的限制，但目前僅有幾種成體干細(xì)胞找到了存在 的部位。（2）干細(xì)胞的分化機(jī)制尚未清楚，只有搞清楚干細(xì)胞的分化機(jī)制才能充分利用它的 強(qiáng)可塑性，完美實(shí)現(xiàn)細(xì)胞替代。（3）體外培養(yǎng)的細(xì)胞組織能否適應(yīng)體內(nèi)的環(huán)境繼續(xù)生長還未得到確切的證明，體外培養(yǎng)是一種優(yōu)化的培養(yǎng)環(huán)境，它不受其他因素的干擾，而體內(nèi)細(xì)胞組 織的生長則受到神經(jīng)、體液和周圍環(huán)境的影響。（4）干細(xì)胞在體外培養(yǎng)的過程中易于分化難以保持其原始狀態(tài)。（5）不能在實(shí)際應(yīng)用中避免免疫排斥反

34、應(yīng)。此外，在干細(xì)胞的分離、提 純、鑒定、生物支架等方面尚存在著許多有待解決的難題。最后，當(dāng)對細(xì)胞有了大量需求時(shí)，那么干細(xì)胞將通過何種最佳方式進(jìn)行增殖，需要什么樣的新式生物反應(yīng)技術(shù)，以及從適當(dāng)?shù)臉?biāo)準(zhǔn)機(jī)體獲得干細(xì)胞時(shí)需要什么樣的過程質(zhì)量控 制，怎樣對干細(xì)胞進(jìn)行盡可能好的傳代，以利用它們進(jìn)行治療。在大多數(shù)情況下，單獨(dú)移植干細(xì)胞，是最好的策略。但有些情況 ，將細(xì)胞附著在某種結(jié)構(gòu)上（比如 ，將細(xì)胞種植在 一個(gè)支架上）會更好。這種支架可能是一種合成材料 ，也可能是一種天然生物材料。細(xì)胞在 不同培養(yǎng)系統(tǒng)中的表現(xiàn)也不同，這還需做更深入的研究。3.2干細(xì)胞研究需要正視的倫理問題干細(xì)胞研究不斷取得突破性進(jìn)展的時(shí)候

35、，科學(xué)與倫理之爭也將其推到了風(fēng)口浪尖，各國也紛紛建立法律限制其發(fā)展。這對于今后研究和應(yīng)用無疑是一個(gè)巨大的阻礙。由于目前胚 胎干細(xì)胞的獲取主要還是來自早期發(fā)育的胚胎，而在這一階段則涉及到許多對生命和“人” 的界定倫理問題。為獲取 ES細(xì)胞殺死人胚，從人胚中獲取胚胎干細(xì)胞是不道德的，因?yàn)槿?的生命沒有得到珍重，人的胚胎也是獲取生命的一種形式，無論目的如何高尚，破壞是不可想象的。理論上，用體細(xì)胞核轉(zhuǎn)移的方法生成自體干細(xì)胞引起的爭議會少一些。由于實(shí)驗(yàn)用 的卵細(xì)胞是去核和未受精的，它無不同個(gè)體的遺傳物質(zhì)融合，未發(fā)生受精過程，所以用這種 方法制造的干細(xì)胞在道德和倫理上更容易被人們接受47,48。但體細(xì)胞核

36、轉(zhuǎn)移產(chǎn)生的胚泡也有可能克隆出一個(gè)個(gè)體，即克隆人。如果不加限制地放任干細(xì)胞技術(shù)的發(fā)展，對人類未必是一 件好事。我們有理由相信，隨著干細(xì)胞研究的日益深入、成果的不斷涌現(xiàn)，作為對自然科學(xué) 研究具有一定指導(dǎo)意義的生命倫理學(xué)也會隨著干細(xì)胞的研究而不斷發(fā)展，并積極地促進(jìn)干細(xì) 胞研究領(lǐng)域的健康發(fā)展，在所涉及的倫理問題上找到一個(gè)大家公認(rèn)的“平衡點(diǎn)”和需要大家 共同遵守的準(zhǔn)則。歷史經(jīng)驗(yàn)也告訴我們，許多重大的科學(xué)發(fā)現(xiàn)和進(jìn)展往往對傳統(tǒng)的道德觀念， 包括倫理學(xué)產(chǎn)生劇烈的沖擊。我們應(yīng)當(dāng)促使科學(xué)與道德協(xié)調(diào)發(fā)展，堅(jiān)持科學(xué)研究的宗旨，為人類的生存、幸福和發(fā)展，堅(jiān)持趨利避害，堅(jiān)持公正的恒久道義。配套的相關(guān)國家政策法規(guī) 的制定，

37、應(yīng)當(dāng)盡快完善干細(xì)胞研究的各項(xiàng)法規(guī)，使干細(xì)胞研究走上正規(guī)化、 法律化的道路49。4我國應(yīng)對干細(xì)胞研究局勢的對策和建議首先，我國應(yīng)繼續(xù)加大干細(xì)胞、治療性克隆及誘導(dǎo)性多能干細(xì)胞的研究力度。我國人口 眾多，尤其早期人口增長過快，使我國比發(fā)達(dá)國家更早進(jìn)入到老齡化社會，而老年性疾病的 防治措施與策略對我國建設(shè)和諧社會具有重要的影響。考慮我國的基本國情和發(fā)展趨勢，我 國迫切需要繼續(xù)積極推進(jìn)干細(xì)胞的研究工作，以期干細(xì)胞替代治療能夠早日應(yīng)用于臨床，重 視治療性克隆的研究。再有，加大資助干細(xì)胞庫的建立幅度，建立規(guī)?；?、正規(guī)化、干細(xì)胞庫，重點(diǎn)建立臨床級別的干細(xì)胞庫。加強(qiáng)開放以及和其他國家干細(xì)胞庫的交流、合作，進(jìn)行國

38、際資源整合，使我國在該領(lǐng)域具有一定的國際影響力。加大對干細(xì)胞研究領(lǐng)域的科技投入，建立中央政府、地方政府和科研單位的多渠道良性投入體系，加大優(yōu)勢研發(fā)隊(duì)伍、 基地、項(xiàng)目的結(jié)合，加強(qiáng)共享，提高資源使用效率，加強(qiáng)科學(xué)研究與成果轉(zhuǎn)化的結(jié)合 50,51。同時(shí)，要加強(qiáng)項(xiàng)目的應(yīng)變反應(yīng)機(jī)制，跟蹤重大科技項(xiàng)目國際研究最新進(jìn)展，加強(qiáng)信息時(shí)效性，設(shè)立重大科技項(xiàng)目的應(yīng) 變反應(yīng)機(jī)制，實(shí)施項(xiàng)目的動(dòng)態(tài)管理，將管理和技術(shù)有機(jī)融合。建立和完善國家在干細(xì)胞治療 等方面的法律法規(guī)，建立干細(xì)胞、組織工程產(chǎn)品臨床試驗(yàn)和臨床應(yīng)用的行業(yè)準(zhǔn)入制度。5展望生命科學(xué)技術(shù)作為未來行業(yè)發(fā)展的主流，干細(xì)胞研究毫無疑問必將在未來主流中占據(jù)重 要位置。我們

39、相信，在我國政府的大力支持與宏觀調(diào)控下，我國干細(xì)胞研究領(lǐng)域的發(fā)展會越 來越好、越來越快，在積極參與國際競爭的同時(shí)， 能夠推動(dòng)國內(nèi)其他研究領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)化的布局， 最終建立從基礎(chǔ)研究到臨床應(yīng)用的完整產(chǎn)業(yè)鏈，在我國建設(shè)和諧化社會的整體思想指導(dǎo)下發(fā) 揮重要作用。6參考文獻(xiàn)1 NIH. Stem Cells: Scientific Progress and Future Research Directions. (August 6, 2001)2 NIH. NIH Publishes Final Guidelines for Stem Cell Research. ( August 23, 2000).3

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