【精品】資料搜集與調(diào)查報(bào)告——干細(xì)胞研究進(jìn)展與人類健康

1、生物必修1開放性作業(yè)生物必修1開放性作業(yè)資料搜集與調(diào)查報(bào)告干細(xì)胞研究進(jìn)展與人類健康目錄1.【基本概念】21.1 干細(xì)胞(stem cells, sc)21.2 胚胎干細(xì)胞21.3 成體干細(xì)胞31.4 造血干細(xì)胞31.5 神經(jīng)干細(xì)胞31.6肌肉干細(xì)胞(muscle stem cell)42.【基礎(chǔ)應(yīng)用】42.1 內(nèi)源性調(diào)控4（1）細(xì)胞內(nèi)蛋白對(duì)干細(xì)胞分裂的調(diào)控4（2）轉(zhuǎn)錄因子的調(diào)控42.2 外源性調(diào)控5（1）分泌因子5（2）膜蛋白介導(dǎo)的細(xì)胞間的相互作用5（3）整合素（integrin）與細(xì)胞外基質(zhì)52.3 干細(xì)胞的可塑性53.【種類劃分】63.1 全能干細(xì)胞63.2 萬能干細(xì)胞63.3 多能干細(xì)胞

2、63.4 專一性干細(xì)胞64.【研究情況】64.1 干細(xì)胞研究的歷史情況64.2 干細(xì)胞研究的意義74.3 nih關(guān)于胚胎干細(xì)胞研究的指導(dǎo)原則85.【人體干細(xì)胞】95.1 人體干細(xì)胞分兩種類型：96.【關(guān)于干細(xì)胞研究的觀點(diǎn)】107.【后記】121.【基本概念】1.1 干細(xì)胞(stem cells, sc)是一類具有自我復(fù)制能力(self-renewing)的多潛能細(xì)胞，在一定條件下，它可以分化成多種功能細(xì)胞。干細(xì)胞有兩種分類方法，一是根據(jù)干細(xì)胞所處的發(fā)育階段分為胚胎干細(xì)胞(embryonic stem cell，es細(xì)胞)和成體干細(xì)胞(somatic stem cell)。第二種分類方法是根據(jù)干

3、細(xì)胞的發(fā)育潛能分為三類：全能干細(xì)胞(totipotent stem cell,tsc)、多能干細(xì)胞（pluripotent stem cell）和單能干細(xì)胞（unipotent stem cell）。胚胎干細(xì)胞的發(fā)育等級(jí)較高，是全能干細(xì)胞，而成體干細(xì)胞的發(fā)育等級(jí)較低，是多能或單能干細(xì)胞。干細(xì)胞(stem cell)是一種未充分分化，尚不成熟的細(xì)胞，具有再生各種組織器官和人體的潛在功能，醫(yī)學(xué)界稱之為“萬用細(xì)胞”。 干細(xì)胞是一類具有自我更新和分化潛能的細(xì)胞。它包括胚胎干細(xì)胞和成體干細(xì)胞。干細(xì)胞的發(fā)育受多種內(nèi)在機(jī)制和微環(huán)境因素的影響。目前人類胚胎干細(xì)胞已可成功地在體外培養(yǎng)。最新研究發(fā)現(xiàn)，成體干細(xì)胞可

4、以橫向分化為其他類型的細(xì)胞和組織，為干細(xì)胞的廣泛應(yīng)用提供了基礎(chǔ)。在胚胎的發(fā)生發(fā)育中，單個(gè)受精卵可以分裂發(fā)育為多細(xì)胞的組織或器官。在成年動(dòng)物中，正常的生理代謝或病理損傷也會(huì)引起組織或器官的修復(fù)再生。胚胎的分化形成和成年組織的再生是干細(xì)胞進(jìn)一步分化的結(jié)果。胚胎干細(xì)胞是全能的，具有分化為幾乎全部組織和器官的能力。而成年組織或器官內(nèi)的干細(xì)胞一般認(rèn)為具有組織特異性，只能分化成特定的細(xì)胞或組織。 然而，這個(gè)觀點(diǎn)目前受到了挑戰(zhàn)。 最新的研究表明，組織特異性干細(xì)胞同樣具有分化成其他細(xì)胞或組織的潛能，這為干細(xì)胞的應(yīng)用開創(chuàng)了更廣泛的空間。 干細(xì)胞具有自我更新能力（self-renewing），能夠產(chǎn)生高度分化的功

5、能細(xì)胞。干細(xì)胞按照生存階段分為胚胎干細(xì)胞和成體干細(xì)胞 。 1.2 胚胎干細(xì)胞 胚胎干細(xì)胞（embryonic stem cell， es細(xì)胞）。 胚胎干細(xì)胞當(dāng)受精卵分裂發(fā)育成囊胚時(shí)，內(nèi)層細(xì)胞團(tuán)（inner cell mass）的細(xì)胞即為胚胎干細(xì)胞。胚胎干細(xì)胞具有全能性，可以自我更新并具有分化為體內(nèi)所有組織的能力。早在1970年martin evans已從小鼠中分離出胚胎干細(xì)胞并在體外進(jìn)行培養(yǎng)。而人的胚胎干細(xì)胞的體外培養(yǎng)直到最近才獲得成功。 進(jìn)一步說，胚胎干細(xì)胞（es細(xì)胞）是一種高度未分化細(xì)胞。它具有發(fā)育的全能性，能分化出成體動(dòng)物的所有組織和器官，包括生殖細(xì)胞。研究和利用es細(xì)胞是當(dāng)前生物工程領(lǐng)

6、域的核心問題之一。es細(xì)胞的研究可追溯到上世紀(jì)五十年代，由于畸胎瘤干細(xì)胞（ec細(xì)胞）的發(fā)現(xiàn)開始了es細(xì)胞的生物學(xué)研究歷程。 目前許多研究工作都是以小鼠es細(xì)胞為研究對(duì)象展開的，如：德美醫(yī)學(xué)小組在去年成功的向試驗(yàn)鼠體內(nèi)移植了由es細(xì)胞培養(yǎng)出的神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞。此后，密蘇里的研究人員通過鼠胚細(xì)胞移植技術(shù)，使癱瘓的貓恢復(fù)了部分肢體活動(dòng)能力。隨著es細(xì)胞的研究日益深入，生命科學(xué)家對(duì)人類es細(xì)胞的了解邁入了一個(gè)新的階段。在98年末，兩個(gè)研究小組成功的培養(yǎng)出人類es細(xì)胞，保持了es細(xì)胞分化為各種體細(xì)胞的全能性。這樣就使科學(xué)家利用人類es細(xì)胞治療各種疾病成為可能。然而，人類es 細(xì)胞的研究工作引起了全世界范圍內(nèi)

7、的很大爭議，出于社會(huì)倫理學(xué)方面的原因，有些國家甚至明令禁止進(jìn)行人類es細(xì)胞研究。無論從基礎(chǔ)研究角度來講還是從臨床應(yīng)用方面來看，人類es細(xì)胞帶給人類的益處遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于在倫理方面可能造成的負(fù)面影響，因此要求展開人類es細(xì)胞研究的呼聲也一浪高似一浪。 1.3 成體干細(xì)胞 成年動(dòng)物的許多組織和器官，比如表皮和造血系統(tǒng)，具有修復(fù)和再生的能力。成體干細(xì)胞在其中起著關(guān)鍵的作用。在特定條件下，成體干細(xì)胞或者產(chǎn)生新的干細(xì)胞，或者按一定的程序分化，形成新的功能細(xì)胞，從而使組織和器官保持生長和衰退的動(dòng)態(tài)平衡。過去認(rèn)為成體干細(xì)胞主要包括上皮干細(xì)胞和造血干細(xì)胞。最近研究表明，以往認(rèn)為不能再生的神經(jīng)組織仍然包含神經(jīng)干細(xì)胞,說

8、明成體干細(xì)胞普遍存在，問題是如何尋找和分離各種組織特異性干細(xì)胞。成體干細(xì)胞經(jīng)常位于特定的微環(huán)境中。微環(huán)境中的間質(zhì)細(xì)胞能夠產(chǎn)生一系列生長因子或配體，與干細(xì)胞相互作用，控制干細(xì)胞的更新和分化。 1.4 造血干細(xì)胞 造血干細(xì)胞是體內(nèi)各種血細(xì)胞的唯一來源，它主要存在于骨髓、外周血、臍帶血中。今年年初，協(xié)和醫(yī)大血液學(xué)研究所的龐文新又在肌肉組織中發(fā)現(xiàn)了具有造血潛能的干細(xì)胞。造血干細(xì)胞的移植是治療血液系統(tǒng)疾病、先天性遺傳疾病以及多發(fā)性和轉(zhuǎn)移性惡性腫瘤疾病的最有效方法。 在臨床治療中，造血干細(xì)胞應(yīng)用較早，在20世紀(jì)五十年代，臨床上就開始應(yīng)用骨髓移植（bmt）方法來治療血液系統(tǒng)疾病。到八十年代末，外周血干細(xì)胞移

9、植（pbsct）技術(shù)逐漸推廣開來，絕大多數(shù)為自體外周血干細(xì)胞移植（apbsct），在提高治療有效率和縮短療程方面優(yōu)于常規(guī)治療，且效果令人滿意。與兩者相比，臍血干細(xì)胞移植的長處在于無來源的限制，對(duì)hla配型要求不高，不易受病毒或腫瘤的污染。 在今年初，東北地區(qū)首例臍血干細(xì)胞移植成功，又為中國造血干細(xì)胞移植技術(shù)注入新的活力。隨著臍血干細(xì)胞移植技術(shù)的不斷完善，它可能會(huì)代替目前apbsct的地位，為全世界更多的血液病及惡性腫瘤的患者帶來福音 1.5 神經(jīng)干細(xì)胞 神經(jīng)干細(xì)胞關(guān)于神經(jīng)干細(xì)胞研究起步較晚，由于分離神經(jīng)干細(xì)胞所需的胎兒腦組織較難取材，加之胚胎細(xì)胞研究的爭議尚未平息，神經(jīng)干細(xì)胞的研究仍處于初級(jí)階

10、段。理論上講，任何一種中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病都可歸結(jié)為神經(jīng)干細(xì)胞功能的紊亂。腦和脊髓由于血腦屏障的存在使之在干細(xì)胞移植到中樞神經(jīng)系統(tǒng)后不會(huì)產(chǎn)生免疫排斥反應(yīng)，如：給帕金森氏綜合癥患者的腦內(nèi)移植含有多巴胺生成細(xì)胞的神經(jīng)干細(xì)胞，可治愈部分患者癥狀。除此之外，神經(jīng)干細(xì)胞的功能還可延伸到藥物檢測方面，對(duì)判斷藥物有效性、毒性有一定的作用。 實(shí)際上，到目前為止，人們對(duì)干細(xì)胞的了解仍存在許多盲區(qū)。2000年年初美國研究人員無意中發(fā)現(xiàn)在胰腺中存有干細(xì)胞；加拿大研究人員在人、鼠、牛的視網(wǎng)膜中發(fā)現(xiàn)了始終處于“休眠狀態(tài)的干細(xì)胞” ；有些科學(xué)家證實(shí)骨髓干細(xì)胞可發(fā)育成肝細(xì)胞，腦干細(xì)胞可發(fā)育成血細(xì)胞。 隨著干細(xì)胞研究領(lǐng)域向深度和

11、廣度不斷擴(kuò)展，人們對(duì)干細(xì)胞的了解也將更加全面。21世紀(jì)是生命科學(xué)的時(shí)代，也是為人類的健康長壽創(chuàng)造世界奇跡的時(shí)代，干細(xì)胞的應(yīng)用將有廣闊前景。 1.6肌肉干細(xì)胞(muscle stem cell)可發(fā)育分化為成肌細(xì)胞(myoblasts)，后者可互相融合成為多核的肌纖維，形成骨骼肌最基本的結(jié)構(gòu)。2.【基礎(chǔ)應(yīng)用】干細(xì)胞的調(diào)控是指給出適當(dāng)?shù)囊蜃訔l件，對(duì)干細(xì)胞的增值和分化進(jìn)行調(diào)控，使之向指定的方向發(fā)展。 2.1 內(nèi)源性調(diào)控 干細(xì)胞自身有許多調(diào)控因子可對(duì)外界信號(hào)起反應(yīng)從而調(diào)節(jié)其增殖和分化，包括調(diào)節(jié)細(xì)胞不對(duì)稱分裂的蛋白，控制基因表達(dá)的核因子等。另外，干細(xì)胞在終末分化之前所進(jìn)行的分裂次數(shù)也受到細(xì)胞內(nèi)調(diào)控因子的

12、制約。 （1）細(xì)胞內(nèi)蛋白對(duì)干細(xì)胞分裂的調(diào)控 干細(xì)胞分裂可能產(chǎn)生新的干細(xì)胞或分化的功能細(xì)胞。這種分化的不對(duì)稱是由于細(xì)胞本身成分的不均等分配和周圍環(huán)境的作用造成的。細(xì)胞的結(jié)構(gòu)蛋白，特別是細(xì)胞骨架成分對(duì)細(xì)胞的發(fā)育非常重要。如在果蠅卵巢中，調(diào)控干細(xì)胞不對(duì)稱分裂的是一種稱為收縮體的細(xì)胞器，包含有許多調(diào)節(jié)蛋白，如膜收縮蛋白和細(xì)胞周期素a。收縮體與紡錘體的結(jié)合決定了干細(xì)胞分裂的部位，從而把維持干細(xì)胞性狀所必需的成分保留在子代干細(xì)胞中。 （2）轉(zhuǎn)錄因子的調(diào)控 在脊椎動(dòng)物中，轉(zhuǎn)錄因子對(duì)干細(xì)胞分化的調(diào)節(jié)非常重要。比如在胚胎干細(xì)胞的發(fā)生中，轉(zhuǎn)錄因子oct4是必需的。oct4是一種哺乳動(dòng)物早期胚胎細(xì)胞表達(dá)的轉(zhuǎn)錄因子，

13、它誘導(dǎo)表達(dá)的靶基因產(chǎn)物是fgf-4等生長因子，能夠通過生長因子的旁分泌作用調(diào)節(jié)干細(xì)胞以及周圍滋養(yǎng)層的進(jìn)一步分化。oct4缺失突變的胚胎只能發(fā)育到囊胚期，其內(nèi)部細(xì)胞不能發(fā)育成內(nèi)層細(xì)胞團(tuán) 1。另外白血病抑制因子（lif）對(duì)培養(yǎng)的小鼠es細(xì)胞的自我更新有促進(jìn)作用，而對(duì)人的成體干細(xì)胞無作用，說明不同種屬間的轉(zhuǎn)錄調(diào)控是不完全一致的。又如tcf/lef轉(zhuǎn)錄因子家族對(duì)上皮干細(xì)胞的分化非常重要。tcf/lef是wnt信號(hào)通路的中間介質(zhì)，當(dāng)與-catenin形成轉(zhuǎn)錄復(fù)合物后，促使角質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)化為多能狀態(tài)并分化為毛囊。 2.2 外源性調(diào)控 除內(nèi)源性調(diào)控外，干細(xì)胞的分化還可受到其周圍組織及細(xì)胞外基質(zhì)等外源性因素的影響

14、。 （1）分泌因子 間質(zhì)細(xì)胞能夠分泌許多因子，維持干細(xì)胞的增殖，分化和存活。有兩類因子在不同組織甚至不同種屬中都發(fā)揮重要作用，它們是tgf家族和wnt信號(hào)通路。比如tgf家族中至少有兩個(gè)成員能夠調(diào)節(jié)神經(jīng)嵴干細(xì)胞的分化。最近研究發(fā)現(xiàn)，膠質(zhì)細(xì)胞衍生的神經(jīng)營養(yǎng)因子（gdnf）不僅能夠促進(jìn)多種神經(jīng)元的存活和分化，還對(duì)精原細(xì)胞的再生和分化有決定作用。gdnf缺失的小鼠表現(xiàn)為干細(xì)胞數(shù)量的減少，而gdnf的過度表達(dá)導(dǎo)致未分化的精原細(xì)胞的累積3。wnts的作用機(jī)制是通過阻止-catenin分解從而激活tcf/lef介導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄，促進(jìn)干細(xì)胞的分化。比如在線蟲卵裂球的分裂中，鄰近細(xì)胞誘導(dǎo)的wnt信號(hào)通路能夠控制紡錘

15、體的起始和內(nèi)胚層的分化。 （2）膜蛋白介導(dǎo)的細(xì)胞間的相互作用 有些信號(hào)是通過細(xì)胞-細(xì)胞的直接接觸起作用的。-catenin就是一種介導(dǎo)細(xì)胞粘附連接的結(jié)構(gòu)成分。除此之外，穿膜蛋白notch及其配體delta或jagged也對(duì)干細(xì)胞分化有重要影響。在果蠅的感覺器官前體細(xì)胞，脊椎動(dòng)物的胚胎及成年組織包括視網(wǎng)膜神經(jīng)上皮、骨骼肌和血液系統(tǒng)中，notch信號(hào)都起著非常重要的作用。當(dāng)notch與其配體結(jié)合時(shí)，干細(xì)胞進(jìn)行非分化性增殖；當(dāng)notch活性被抑制時(shí)，干細(xì)胞進(jìn)入分化程序，發(fā)育為功能細(xì)胞4。 （3）整合素（integrin）與細(xì)胞外基質(zhì) 整合素家族是介導(dǎo)干細(xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì)粘附的最主要的分子。整合素與其配

16、體的相互作用為干細(xì)胞的非分化增殖提供了適當(dāng)?shù)奈h(huán)境。比如當(dāng)1整合素喪失功能時(shí)，上皮干細(xì)胞逃脫了微環(huán)境的制約，分化成角質(zhì)細(xì)胞。此外細(xì)胞外基質(zhì)通過調(diào)節(jié)1整合素的表達(dá)和激活，從而影響干細(xì)胞的分布和分化方向。 2.3 干細(xì)胞的可塑性 越來越多的證據(jù)表明，當(dāng)成體干細(xì)胞被移植入受體中，它們表現(xiàn)出很強(qiáng)的可塑性。通常情況下，供體的干細(xì)胞在受體中分化為與其組織來源一致的細(xì)胞。而在某些情況下干細(xì)胞的分化并不遵循這種規(guī)律。1999年goodell等人分離出小鼠的肌肉干細(xì)胞，體外培養(yǎng)5天后，與少量的骨髓間質(zhì)細(xì)胞一起移植入接受致死量輻射的小鼠中，結(jié)果發(fā)現(xiàn)肌肉干細(xì)胞會(huì)分化為各種血細(xì)胞系。這種現(xiàn)象被稱為干細(xì)胞的橫向分化（t

17、rans-differentiation）5。關(guān)于橫向分化的調(diào)控機(jī)制目前還不清楚。大多數(shù)觀點(diǎn)認(rèn)為干細(xì)胞的分化與微環(huán)境密切相關(guān)。可能的機(jī)制是，干細(xì)胞進(jìn)入新的微環(huán)境后，對(duì)分化信號(hào)的反應(yīng)受到周圍正在進(jìn)行分化的細(xì)胞的影響，從而對(duì)新的微環(huán)境中的調(diào)節(jié)信號(hào)做出反應(yīng)。 克隆豬、克隆羊，其技術(shù)的機(jī)制原理和干細(xì)胞是一致的。 3.【種類劃分】干細(xì)胞按能力可以分為以下四類：3.1 全能干細(xì)胞由卵和精細(xì)胞的融合產(chǎn)生受精卵。而受精卵在形成胚胎過程中四細(xì)胞期之前任一細(xì)胞皆是全能干細(xì)胞。具有發(fā)展成獨(dú)立個(gè)體的能力。也就是說能發(fā)展成一個(gè)個(gè)體的細(xì)胞就稱為全能干細(xì)胞。3.2 萬能干細(xì)胞是全能干細(xì)胞的后裔，無法發(fā)育成一個(gè)個(gè)體，但具有可

18、以發(fā)育成多種組織的能力的細(xì)胞。3.3 多能干細(xì)胞只能分化成特定組織或器官等特定族群的細(xì)胞（例如血細(xì)胞，包括紅血細(xì)胞、白血細(xì)胞和血小板）。3.4 專一性干細(xì)胞只能產(chǎn)生一種細(xì)胞類型；但是，具有自更新屬性，將其與非干細(xì)胞區(qū)分開。 4.【研究情況】4.1 干細(xì)胞研究的歷史情況干細(xì)胞的研究被認(rèn)為開始于1960年代，在加拿大科學(xué)家恩尼斯特莫科洛克和詹姆士堤爾的研究之后。1959年，美國首次報(bào)道了通過體外受精（ivf）動(dòng)物。60年代，幾個(gè)近親種系的小鼠睪丸畸胎瘤的研究表明其來源于胚胎生殖細(xì)胞（embryonic germ cells, eg細(xì)胞）,此工作確立了胚胎癌細(xì)胞（embryonic carcinom

19、a cells, ec細(xì)胞）是一種干細(xì)胞。1968年，edwards 和bavister 在體外獲得了第一個(gè)人卵子。70年代，ec細(xì)胞注入小鼠胚泡產(chǎn)生雜合小鼠。培養(yǎng)的sc細(xì)胞作為胚胎發(fā)育的模型，雖然其染色體的數(shù)目屬于異常。1978年，第一個(gè)試管嬰兒，louise brown 在英國誕生。1981年，evan, kaufman 和martin從小鼠胚泡內(nèi)細(xì)胞群分離出小鼠es細(xì)胞。他們建立了小鼠es細(xì)胞體外培養(yǎng)條件。由這些細(xì)胞產(chǎn)生的細(xì)胞系有正常的二倍型，像原生殖細(xì)胞一樣產(chǎn)生三個(gè)胚層的衍生物。將es細(xì)胞注入上鼠，能誘導(dǎo)形成畸胎瘤。19841988年，anderews 等人從人睪丸畸胎瘤細(xì)胞系tera

20、-2中產(chǎn)生出多能的、可鑒定的（克隆化的）細(xì)胞，稱之為胚胎癌細(xì)胞（embryonic carcinoma cells, ec細(xì)胞）。克隆的人ec細(xì)胞在視黃酸的作用下分化形成神經(jīng)元樣細(xì)胞和其他類型的細(xì)胞。1989年，pera 等分離了一個(gè)人ec細(xì)胞系，此細(xì)胞系能產(chǎn)生出三個(gè)胚層的組織。這些細(xì)胞是非整倍體的（比正常細(xì)胞染色體多或少），他們在體外的分化潛能是有限的。1994年，通過體外授精和病人捐獻(xiàn)的人胚泡處于2-原核期。胚泡內(nèi)細(xì)胞群在培養(yǎng)中得以保存其周邊有滋養(yǎng)層細(xì)胞聚集 ，es樣細(xì)胞位于中央。1998年美國有兩個(gè)小組分別培養(yǎng)出了人的多能( pluripotent )干細(xì)胞： james a. thom

21、son在 wisconsin大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的研究小組從人胚胎組織中培養(yǎng)出了干細(xì)胞株。他們使用的方法是：人卵體外受精后，將胚胎培育到囊胚階段，提取 inner cell mass細(xì)胞，建立細(xì)胞株。經(jīng)測試這些細(xì)胞株的細(xì)胞表面 marker 和酶活性，證實(shí)他們就是全能干細(xì)胞。用這種方法，每個(gè)胚胎可取得1520干細(xì)胞用于培養(yǎng)。 john d. gearhart在 johns hopkins大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的另一個(gè)研究小組也從人胚胎組織中建立了干細(xì)胞株。他們的方法是：從受精后59周人工流產(chǎn)的胚胎中提取生殖母細(xì)胞( primordial germ cell )。由此培養(yǎng)的細(xì)胞株，證實(shí)具有全能干細(xì)胞的特征。2000年，由

22、pera、 trounson 和 bongso 領(lǐng)導(dǎo)的新加坡和澳大利亞科學(xué)家從治療不育癥的夫婦捐贈(zèng)的胚泡內(nèi)細(xì)胞群中分離得到人es細(xì)胞，這些細(xì)胞體外增殖，保持正常的核型，自發(fā)分化形成來源于三個(gè)胚層的體細(xì)胞系。將其注入免疫缺陷小鼠錯(cuò)開內(nèi)產(chǎn)生畸胎瘤。2003，建立了人類皮膚細(xì)胞與兔子卵細(xì)胞種間融合的方法，為人胚胎干細(xì)胞研究提供了新的途徑。2004年，massachusetts advanced cell technology 報(bào)道克隆小鼠的干細(xì)胞可以通過形成細(xì)小血管的心肌細(xì)胞修復(fù)心衰小鼠的心肌損傷。這種克隆細(xì)胞比來源于骨髓的成體干細(xì)胞修復(fù)作用更快、更有效，可以取代40%的瘢痕組織和恢復(fù)心肌功能。這是

23、首次顯示克隆干細(xì)胞在活體動(dòng)物體內(nèi)修復(fù)受損組織。4.2 干細(xì)胞研究的意義分化后的細(xì)胞，往往由于高度分化而完全喪失了再分化的能力，這樣的細(xì)胞最終將衰老和死亡。然而，動(dòng)物體在發(fā)育的過程中，體內(nèi)卻始終保留了一部分未分化的細(xì)胞，這就是干細(xì)胞。干細(xì)胞又叫做起源細(xì)胞、萬用細(xì)胞，是一類具有自我更新和分化潛能的細(xì)胞?？梢赃@樣說，動(dòng)物體就是通過干細(xì)胞的分裂來實(shí)現(xiàn)細(xì)胞的更新，從而保證動(dòng)物體持續(xù)生長發(fā)育的。 干細(xì)胞根據(jù)其分化潛能的大小，可以分為兩類：全能干細(xì)胞和組織干細(xì)胞。前者可以分化、發(fā)育成完整的動(dòng)物個(gè)體，后者則是一種或多種組織器官的起源細(xì)胞。人的胚胎干細(xì)胞可以發(fā)育成完整的人，所以屬于全能干細(xì)胞。 早在19世紀(jì)，發(fā)

24、育生物學(xué)家就知道，卵細(xì)胞受精后很快就開始分裂，先是1個(gè)受精卵分裂成2個(gè)細(xì)胞，然后繼續(xù)分裂，直至分裂成有16至32個(gè)細(xì)胞的細(xì)胞團(tuán)，叫做桑椹胚。這時(shí)如果將組成桑椹胚的細(xì)胞一一分開，并分別植入到母體的子宮內(nèi)，則每個(gè)細(xì)胞都可以發(fā)育成一個(gè)完整的胚胎。這種細(xì)胞就是胚胎干細(xì)胞，屬于全能干細(xì)胞。骨髓、臍帶、胎盤和脂肪中則可以獲取組織干細(xì)胞。每個(gè)人的體內(nèi)都有一些終生與自己相伴的干細(xì)胞。但是，人的年齡越大，干細(xì)胞就越少。為了彌補(bǔ)干細(xì)胞的不足，一些科學(xué)家建議從胚胎或胎兒以及其他動(dòng)物身上獲取干細(xì)胞。進(jìn)行培養(yǎng)和研究。 干細(xì)胞的用途非常廣泛，涉及到醫(yī)學(xué)的多個(gè)領(lǐng)域。目前，科學(xué)家已經(jīng)能夠在體外鑒別、分離、純化、擴(kuò)增和培養(yǎng)人體

25、胚胎干細(xì)胞，并以這樣的干細(xì)胞為“種子”，培育出一些人的組織器官。干細(xì)胞及其衍生組織器官的廣泛臨床應(yīng)用，將產(chǎn)生一種全新的醫(yī)療技術(shù)，也就是再造人體正常的甚至年輕的組織器官，從而使人能夠用上自己的或他人的干細(xì)胞或由干細(xì)胞所衍生出的新的組織器官，來替換自身病變的或衰老的組織器官。假如某位老年人能夠使用上自己或他人嬰幼兒時(shí)期或者青年時(shí)期保存起來的干細(xì)胞及其衍生組織器官，那么，這位老年人的壽命就可以得到明顯的延長。美國科學(xué)雜志于1999年將干細(xì)胞研究列為世界十大科學(xué)成就的第一，排在人類基因組測序和克隆技術(shù)之前。 新加坡國立大學(xué)醫(yī)院和中央醫(yī)院通過臍帶血干細(xì)胞移植手術(shù)，根治了一名因家族遺傳而患上嚴(yán)重的地中海貧

26、血癥的男童，這是世界上第一例移植非親屬的臍帶血干細(xì)胞而使患者痊愈的手術(shù)。醫(yī)生們認(rèn)為，臍帶血干細(xì)胞移植手術(shù)并不復(fù)雜，就像給患者輸血一樣。由于臍帶血自身固有的特性，使得用臍帶血干細(xì)胞進(jìn)行移植比用骨髓進(jìn)行移植更加有效?，F(xiàn)在，利用造血干細(xì)胞移植技術(shù)已經(jīng)逐漸成為治療白血病、各種惡性腫瘤放化療后引起的造血系統(tǒng)和免疫系統(tǒng)功能障礙等疾病的一種重要手段?？茖W(xué)家預(yù)言，用神經(jīng)干細(xì)胞替代已被破壞的神經(jīng)細(xì)胞，有望使因脊髓損傷而癱瘓的病人重新站立起來；不久的將來，失明、帕金森氏綜合癥、艾滋病、老年性癡呆、心肌梗塞和糖尿病等絕大多數(shù)疾病的患者，都可望借助干細(xì)胞移植手術(shù)獲得康復(fù)。 同胚胎干細(xì)胞相比，成人身體上的干細(xì)胞只能發(fā)育

27、成20多種組織器官，而胚胎干細(xì)胞則能發(fā)育成幾乎所有的組織器官。但是，如果從胚胎中提取干細(xì)胞，胚胎就會(huì)死亡。因此，倫理道理問題就成為當(dāng)前胚胎干細(xì)胞研究的最大問題之一。美國政府明確反對(duì)破壞新的胚胎以獲取胚胎干細(xì)胞，美國眾議院甚至提出全面禁止胚胎干細(xì)胞克隆研究的法案。美國的一些科學(xué)家則對(duì)此提出了尖銳的批評(píng)，他們認(rèn)為，將干細(xì)胞用于醫(yī)學(xué)研究，在減輕患者痛苦方面很有潛力。如果浪費(fèi)這樣一個(gè)絕好的機(jī)會(huì)，結(jié)果將是悲劇性的。 我國的干細(xì)胞研究和應(yīng)用已經(jīng)具備了一定的基礎(chǔ)，早在20世紀(jì)60年代就開始了骨髓干細(xì)胞移植方面的研究，目前研究和應(yīng)用得最多的是造血干細(xì)胞。1992年，我國內(nèi)地第一個(gè)骨髓移植非親屬供者登記組在北京

28、成立，“中華骨髓庫”也正式接受捐贈(zèng)。2002年，北京建立了臍帶血干細(xì)胞庫。關(guān)于胚胎干細(xì)胞的研究，我國目前還沒有明確的法律規(guī)定。 4.3 nih關(guān)于胚胎干細(xì)胞研究的指導(dǎo)原則允許、從人胚中獲得新細(xì)胞系、使用私人資助、已經(jīng)獲得的來自人胚的細(xì)胞系進(jìn)行研究、從胎組織中獲得新細(xì)胞系禁止1、使用來自胎兒組織的細(xì)胞系進(jìn)行研究2、用干細(xì)胞創(chuàng)建人胚胎的研究3、將人胚胎干細(xì)胞與動(dòng)物胚胎結(jié)合的研究4、使用干細(xì)胞進(jìn)行生殖克隆5、來自為研究目的而專門創(chuàng)建的胚胎的干細(xì)胞有關(guān)研究 5.【人體干細(xì)胞】5.1 人體干細(xì)胞分兩種類型：一種是全功能干細(xì)胞，可直接克隆人體；另一種是多功能干細(xì)胞，可直接復(fù)制各種臟器和修復(fù)組織。人類寄希望

29、于利用干細(xì)胞的分離和體外培養(yǎng)，在體外繁育出組織或器官，并最終通過組織或器官移植，實(shí)現(xiàn)對(duì)臨床疾病的治療。 “原位培植皮膚干細(xì)胞再生新皮膚技術(shù)”不僅實(shí)現(xiàn)了利用干細(xì)胞復(fù)制皮膚器官，而且做到了人體原位皮膚器官的復(fù)制，從而使人類從干細(xì)胞體外培植組織成器官移植治療，直接跨入了人體原位干細(xì)胞復(fù)制器官?？茖W(xué)家普遍認(rèn)為：干細(xì)胞的研究將為臨床醫(yī)學(xué)提供更為廣闊的應(yīng)用前景。干細(xì)胞具有經(jīng)培養(yǎng)不定期地分化并產(chǎn)生特化細(xì)胞的能力。在正常的人體發(fā)育環(huán)境中，它們得到了最好的詮釋。人體發(fā)育起始于卵子的受精，產(chǎn)生一個(gè)能發(fā)育為完整有機(jī)體潛能的單細(xì)胞，即全能性受精卵。受精后的最初幾個(gè)小時(shí)內(nèi)，受精卵分裂為一些完全相同的全能細(xì)胞。這意味著如

30、果把這些細(xì)胞的任何一個(gè)放入女性子宮內(nèi)，均有可能發(fā)育成胎兒。實(shí)際上，當(dāng)兩個(gè)全能細(xì)胞分別發(fā)育為單獨(dú)遺傳基因型的人時(shí)，即出現(xiàn)了各方面都完全相同的雙胞胎。大約在受精后四天，經(jīng)過幾個(gè)循環(huán)的細(xì)胞分裂之后，這些全能細(xì)胞開始特異化，形成一個(gè)中空環(huán)形的細(xì)胞群結(jié)構(gòu)，稱之為胚囊，胚囊由外層細(xì)胞和位于中空球形內(nèi)的細(xì)胞簇(稱為內(nèi)細(xì)胞群)所構(gòu)成。 外層細(xì)胞繼續(xù)發(fā)展，形成胎盤以及胎兒在子宮內(nèi)發(fā)育所需的其它支持組織。內(nèi)細(xì)胞群細(xì)胞亦繼續(xù)發(fā)育，形成人體所須的全部組織。盡管內(nèi)細(xì)胞群可形成人體內(nèi)的所有組織，但它們不能發(fā)育為一個(gè)單獨(dú)的生物體，因?yàn)樗鼈儾荒苄纬商ケP以及子宮內(nèi)發(fā)育所需的支持組織。這些內(nèi)細(xì)胞群細(xì)胞是多能性的-它們能產(chǎn)生許多種

31、類型的細(xì)胞，但并非胎兒發(fā)育所需的全部細(xì)胞類型。因?yàn)樗鼈儾皇侨苄缘?，不是胚胎，沒有完全的發(fā)育潛能。如果內(nèi)細(xì)胞群被放入女性子宮，它不會(huì)發(fā)育成胎兒。 多能性干細(xì)胞經(jīng)歷進(jìn)一步的特異分化，發(fā)展為參與生成特殊功能細(xì)胞的干細(xì)胞。如造血干細(xì)胞，它能產(chǎn)生紅細(xì)胞、白細(xì)胞和血小板。又如皮膚干細(xì)胞，它能產(chǎn)生各種類型的皮膚細(xì)胞。這些更專門化的干細(xì)胞被稱為專能干細(xì)胞。 干細(xì)胞對(duì)早期人體的發(fā)育特別重要，在兒童和成年人中也可發(fā)現(xiàn)專能干細(xì)胞。舉我們所最熟知的干細(xì)胞之一，造血干細(xì)胞為例，造血干細(xì)胞存在于每個(gè)兒童和成年人的骨髓之中，也存在于循環(huán)血液中，但數(shù)量非常少。在我們的整個(gè)生命過程中，造血干細(xì)胞在不斷地向人體補(bǔ)充血細(xì)胞紅細(xì)胞

32、、白細(xì)胞和血小板的過程中起著很關(guān)鍵的作用。如果沒有造血干細(xì)胞，我們就無法存活。干細(xì)胞是一類具有自我更新和分化潛能的細(xì)胞。它包括胚胎干細(xì)胞和成體干細(xì)胞。干細(xì)胞的發(fā)育受多種內(nèi)在機(jī)制和微環(huán)境因素的影響。目前人類胚胎干細(xì)胞已成功地在體外培養(yǎng)。最新研究發(fā)現(xiàn)，成體干細(xì)胞可以橫向分化為其它類型的細(xì)胞和組織，為干細(xì)胞的廣泛應(yīng)用提供了基礎(chǔ)。在胚胎的發(fā)生發(fā)育中，單個(gè)受精卵可以分裂發(fā)育為多細(xì)胞組織或器官。在成年動(dòng)物中，正常的生理代謝或病理損傷也會(huì)引起組織或器官的修復(fù)再生。胚胎的分化形成和成年組織的再生是干細(xì)胞進(jìn)一步分化的結(jié)果。胚胎干細(xì)胞是全能的，具有分化為幾乎全部組織和器官的能力。而成年組織或器官內(nèi)的干細(xì)胞一般認(rèn)為

33、具有組織特異性，只能分化特定的細(xì)胞或組織。然而，這個(gè)觀點(diǎn)目前受到了挑戰(zhàn)。最新的研究表明，組織特異性干細(xì)胞同樣具有分化成其它細(xì)胞或組織的潛能，這為干細(xì)胞的應(yīng)用開創(chuàng)了更廣泛的空間。按分化潛能的大小，干細(xì)胞基本上可分為三種類型：一類是全能性干細(xì)胞，它具有形成完整個(gè)體的分化潛能。如胚胎干細(xì)胞，它是從早期胚胎內(nèi)的細(xì)胞團(tuán)分離出來的一種高度未分化的細(xì)胞系，具有與早期胚胎細(xì)胞相似的形態(tài)特征和很強(qiáng)的分化能力，它可以無限增殖并分化成為全身200多種細(xì)胞類型，進(jìn)一步形成機(jī)體的所有組織、器官。另一類是多能性干細(xì)胞，這種干細(xì)胞具有分化出多種細(xì)胞組織的潛能，但卻失去了發(fā)育成完整個(gè)體的能力，發(fā)育潛能受到一定的限制，骨髓多能

34、造血干細(xì)胞是典型的例子，它可分化出至少十一中血細(xì)胞，但不分化出造血系統(tǒng)以外的其他細(xì)胞。還有一類干細(xì)胞為單能干細(xì)胞（也稱專能、偏能干細(xì)胞），這類干細(xì)胞只能向一種類型或密切相關(guān)的兩種類型的細(xì)胞分化，如上皮組織基底層的干細(xì)胞、肌肉中的成肌細(xì)胞?？傊残枰粩喈a(chǎn)生新的分化細(xì)胞以及分化細(xì)胞本身不能再分裂的細(xì)胞或組織，都要通過干細(xì)胞所產(chǎn)生的具有分化能力的細(xì)胞來維持肌體細(xì)胞的數(shù)量，可以這樣說，生命是通過干細(xì)胞的分裂來實(shí)現(xiàn)細(xì)胞的更新及保證持續(xù)生長。隨著基因工程、胚胎工程、細(xì)胞工程等各種生物技術(shù)的快速發(fā)展，按照一定的目的，在體外人工分離、培養(yǎng)干細(xì)胞已成為可能，利用干細(xì)胞構(gòu)建各種細(xì)胞、組織、器官作為移植器官的來

35、源，這將成為干細(xì)胞應(yīng)用的主要方向。 6.【關(guān)于干細(xì)胞研究的觀點(diǎn)】盡管人胚胎干細(xì)胞有著巨大的醫(yī)學(xué)應(yīng)用潛力，但圍繞該研究的倫理道德問題也隨之出現(xiàn)。這些問題主要包括人胚胎干細(xì)胞的來源是否合乎法律及道德，應(yīng)用潛力是否會(huì)引起倫理及法律問題。從體外受精人胚中獲得的es細(xì)胞在適當(dāng)條件下能否發(fā)育成人？干細(xì)胞要是來自自愿終止妊娠的孕婦該如何辦？為獲得es細(xì)胞而殺死人胚是否道德？是不是良好的愿望為邪惡的手段提供了正當(dāng)理由？使用來自自發(fā)或事故流產(chǎn)胚胎的細(xì)胞是否恰當(dāng)？一些人爭辯，從人胚中收集胚胎干細(xì)胞是不道德的，因?yàn)槿说纳鼪]有得到珍重，人的胚胎也是生命的一種形式，無論目的如何高尚，破壞人胚是不可想象的。而某些人辯稱

36、，由于科學(xué)家們沒有殺死細(xì)胞，而只是改變了其命運(yùn)，因而是道德的。有些人擔(dān)心，為獲得更多的細(xì)胞系，公司會(huì)資助體外受精獲得囊胚及人工流產(chǎn)獲得胎兒組織。他們建議應(yīng)該鼓勵(lì)成人體干細(xì)胞研究而應(yīng)放棄胚胎干細(xì)胞研究。如果胚胎干細(xì)胞和胚胎生殖細(xì)胞可以作為細(xì)胞系而可買賣獲取，科學(xué)家使用它們符合道德規(guī)范嗎？什么類型的研究可被接受？能允許科學(xué)家為研究發(fā)育過程或建立醫(yī)學(xué)移植組織而培養(yǎng)個(gè)體組織和器官嗎？由于目前已接受人體基因可以插入動(dòng)物細(xì)胞中，將人胚胎干細(xì)胞嵌入家畜胚胎中創(chuàng)立嵌合體來獲得移植用人體器官是否道德？為了治療，改變來自有基因缺陷胚胎的es細(xì)胞的基因，并使其繼續(xù)發(fā)育成健康個(gè)體是否道德？如果人的替代組織極易獲取，會(huì)不會(huì)有更多的人將不負(fù)責(zé)任地生活，而從事高風(fēng)險(xiǎn)的活動(dòng)？這些問題很難簡單回答，必