干细胞生物工程的研究进展

干细胞生物工程的研究进展

干细胞Stem Cells）是一类未分化的细胞或原始细胞，是具有自我复制能力的多潜能细胞。在一定的条件下，可以分化成机体内的多功能细胞，形成任何类型的组织和器官，以实现机体内部建构和自我康复能力。现将生物工程研究进展情况，作简要介绍：

一、的分类与来源

根据其发育阶段，于细胞可分为胚胎（Embryonic Stem Cell）和成体（Adult Stem Cell）。胚胎包括ES细胞（Embryonic Stem Cell）、EG 细胞（Embryonic Germ Cell）；成体包括神经（Neural Stem Ce11，NSC）、血液（Hematopoietic Stem Cell，HSC）、骨髓间充质（Mesen chymal Stem Cell，MSC），表皮（EPidexmis Stem Cell）等。也有报导，按其分化潜能的大小，可分为三类：一是全能（Totipotent Stem Cell），二是胚胎（Embryonic Stem Cell），三是多能（Multipotent Stem Ce11）。

据报道，胚胎可来源于畸胎瘤细胞（EC）、桑椹球细胞（ES）、囊胚内细胞团（ES）、拟胚体细胞（ES）、生殖原基细胞（EG）等。

当受精卵分裂发育成囊胚时，将内细胞团（Inner Cell Mass）分离出来进行培养，在一定条件下，这些细胞可在体外“无限期”地增殖传代，同时还保持其全能性，因此被称为胚胎。胚胎在培养条件下，若加入白血病抑制因子LIF（Leu kaemia Inhlbitory Factor），则能保持在未分化状态，若去掉LIF，胚胎迅速分化，最终产生多种细胞系，如肌肉细胞、血细胞、神经细胞或发育成“胚胎体”。

据报道，成体可以由下列几个方面得到：（1）胚胎细胞——由胚胎定向分化，或移植分化而成。（2）胚胎组织——由分离胚胎组织、细胞分离、或培养而成。（3）成体组织——由脐血、骨髓、外周血、骨髓间质、脂肪细胞等得到。

近几年来，研究证明：是自我复制还是分化成为功能细胞，主要由于细胞本身的状态和微环境因素所决定。本身的状态，包括调节细胞周期的各种周期素（Cyclin）和周期素依赖激酶（Cyclin－Dependent Kinase）、基因转录因子、影响细胞不对称分裂的细胞质因子。微环境因素，包括与周围细胞，与外基质以及与各种可溶性因子的相互作用。

早在1970年小鼠胚胎于细胞在体外进行培养就已经获得成功。然而，人胚胎的体外培养直到最近才取得进展，1998年，美国科学家Jumes Thomson首次取得了人类胚胎在体外的非分化增殖，他们从体外受精的人胚胎内细胞团分离胚胎于细胞，进行体外培养，并获得了成功，证明了人体胚胎于细胞与啮齿类动物有极为相似的特点。从而使胚胎可能被用来取代病人体内的环损组织细胞，达到治疗疾病的目的。该研究的成功，被科学家认为是研究中一块重要的里程碑。

1999年12月美国科学家Margarel Goodell发现小鼠肌肉组织可以“横向分化”（Trans －Differentiation）成血液细胞，这一发现很快被世界各地的科学家证实，并且发现人成体同样具有“横向分化”的功能。现在已证明人的骨髓可以分化为肝脏细胞、肌肉细胞、神经细胞等。这种横向分化具有相当的普遍性，也就是说，“横向分化”可以利用病人自身的健康组织，诱导分化病损组织的功能细胞，从而达到治疗各种组织坏损性疾病的目的。这种方法的优点是，既可克服由于异体细胞移植的免疫排斥，又可以克服胚胎细胞来源的不足以及其它社会伦理和法律问题。1999年12月研究被美国《科学》杂志评为

1999年度世界十大科学之冠。2000年12月研究再次被《科学》杂志评为该年度世界十大科学成就之一。

二、的应用研究

由于具有特定的分化潜能，表现其全能性、多能性和专能性，近几年来世界各国科学家对的临床应用研究已取得很大的进展，现举例如下：

1.胚胎育出心脏组织

以色列工学院最近宣布，科学家首次从胚胎中培养出人类心脏组织。他们培育出的心脏组织，可以自然跳动，并且有新生心脏组织的电特性和机械性。这项实验证明：以细胞移植治疗心脏病的可能性是巨大的。过去一直认为当心脏细胞受到损害后，不能自行修复，此项发现，对治疗世界上最主要的一种致命疾病可能具有重大意义。

2.骨髓育出肾脏组织

英国科学家近日报道，他们已经用骨髓培育出了肾脏组织，这在器官移植手术中是一个重大突破。这一突破，使那些等待器官移植的病人不必再依赖干器官捐献，医生可通过修补受损肾脏来达到治疗的目的。同时，也是第一次证明了成人骨髓可以发育成成熟的肾脏细胞。

3.成人治心梗

德国医生近日宣布，他们使用病人自己的治疗心肌梗塞取得了可喜的成果。

4.脐血

由干脐带血和胎盘含有大量的干细胞，而干细胞又具有极强的造血功能，因而受到越来越多医生的重视和利用。1979年，医学界首次发现脐带血中含有恢复白血病患者造血功能的细胞。自1998年以来，从胎盘和脐带血中提取出来的血液已挽救了数百人的生命。

5.皮肤

我国研究人员已发现人体烧伤皮肤原位处存在着皮肤，利用它在一定药剂调控下能使烧伤皮肤原位再生，修复如初，这是我国在皮肤研究及其临床应用上的重大突破。

6.神经组织细胞

瑞典神经学家Bjorklund及其同事应用从流产胎儿脑中分离的神经组织细胞，移植人患者的脑中来治疗帕金森症，经对术后10年的病人进行跟踪研究，发现移植的神经元仍然存活，并继续产生多巴胺，而且患者的症状得到明显改善。

7.胰岛

美国佛罗里达大学教授Ramiya及其同事从尚未发病的糖尿病小鼠的胰岛导管中分离出胰岛，并在体外诱导这些细胞分化成为产生胰岛素的β细胞，移植实验表明，接受移植的糖尿病鼠血糖浓度控制良好，而对照的小鼠死干糖尿病。这为治疗糖尿病奠定了实验基础。以上例子表明，用治疗许多疑难病症、提供器官移植，以及康复、保健，减轻老化、恢复青春活力等等广泛应用干临床已为期不远。

三是生命科学研究的热点