[分享]什么是干细胞?

Empty~Lost · 发表于 2006-1-18 22:26:00

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细胞是指未成熟细胞，它未充分分化，具有再生各种组织器官和人体的潜在功能，医学界称之为“万用细胞”。人类寄希望于利用干细胞的分离和体外培养，在体外繁育出组织或器官，并最终通过组织或器官移植实现对临床疾病的治疗。
　　人体干细胞分为全能干细胞、多能干细胞和专能干细胞三种类型。所谓全能干细胞，就是可以分化成人体的各种细胞，这些分化出的细胞构成人体的各种组织和器官，最终发育成一个完整的人。
　　全能干细胞进一步分化形成各种多能干细胞，这时的细胞分为外层细胞和内层细胞，外层细胞会继续发育形成胎盘和其他对发育过程至关重要的组织。内层细胞将会发育成人体的所有器官。尽管内细胞团可以形成人体所有类型的细胞，但它们并不能发展成个体。
　　多能干细胞经过进一步分化，成为专能干细胞，专能干细胞只能分化成某一类型的细胞，比如神经干细胞，专门分化成各类神经细胞；造血干细胞，则分化成红细胞、白细胞等各类血细胞。

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目前，人类多能性干细胞系的建立有两个来源，其方法与以往在动物模型中建立的方法相同。

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干细胞是人体内最原始的细胞，它具有较强的再生能力，在干细胞因子和多种白细胞介素的联合作用下可扩增出各类的细胞。在99年末的年度世界十大科技成果评选中，"干细胞研究的新发现"荣登榜首。干细胞研究有不可估量的医学价值。分离、保存并在体外人工大量培养使之成长为各种组织和器官成为干细胞研究的首要课题。当前，对干细胞的分离和培养技术获得了重大进展，利用单克隆免疫吸附能识别细胞类型或细胞谱系的表面抗原，其分离纯度和细胞活力都很高。99年以色列魏茨曼科学院将白介素-6与干细胞内的受体分子合并研制出一种新分子，可使干细胞在维持原本特性的基础上进行自我增殖且细胞寿命也有所延长。在临床运用中，造血干细胞应用较早，在五十年代，临床上就开始应用骨髓移植来治疗血液系统疾病。到八十年代，外周血干细胞移植技术逐渐推广。美国StmlellsCsliifornia公司用血液干细胞在小鼠体内培育出成熟的肝细胞。胚胎干细胞目前许多研究工作都是以小鼠胚胎干细胞为研究对象，神经干细胞的研究仍处于初级阶段。
　　我国在"治疗性克隆"研究领域获得重大突破，"治疗性克隆"课题被列为国家级重点基础研究项目。此课题分为上、中、下游三块，上海市转基因研究中心成国祥博士负责上游研究，上海第二医科大学盛惠珍教授和曹谊林教授分别主持中、下游的研究工作。其整体目标是，用病人的体细胞移植到去核的卵母细胞内，经过一定的处理使其发育到囊胚，再利用囊胚建立胚胎干细胞，在体外进行诱导分化成特定的组织或器官，如皮肤、软骨、心脏、肝脏、肾脏、膀胱等，再将这些组织或器官移植到病人身上。利用这种方法，将从根本上解决同种异体器官移植过程中最难的免疫排斥反应，同时还使得组织或器官有了良好的、充分的来源。目前，由上海市转基因研究中心负责的上游研究工作，即把病人的体细胞移到去核的卵母细胞并经一系列的处理发育至囊胚取得成功。这个中心创建的三种技术路线方法，即"体细胞克隆哺乳动物的制备方法"、"获得治疗性克隆植入前的制备方法"以及"用于治疗性克隆的人体细胞组织器官保存方法"均已收到国家知识产权局同意专利申请的受理通知。
为了一个人的形成，单个受精卵将产生数以亿计的细胞和250多种不同的细胞类型。幸而，直到最后一个细胞和器官发育形成之时，所有的一切仍未结束。贯穿于整个生命的，是大多数组织继续产生新的细胞以替换损耗的老细胞或满足新的生命活动的需要。比如，当运动员在高海拔地区进行训练的时候，循环系统中血细胞的数量相应增加以满足运输更多氧气的需要。很显然，在诸如皮肤，毛发，骨骼，骨髓，肠这样的组织中，细胞再生能力已得到证实；但这种现象很可能在所有器官中都不同程度地存在着，包括大脑在内，而惯常的观点是，神经元是不可再生的。
　　干细胞以及他们能维持一定数量的能力一直深深吸引着生物学家们[1]，如今更为狂热。由于人们意外的发现成熟组织中的干细胞可以重新程序化，即使效率极低，但仍然可以分化为其他来源的细胞。[2]比如，在正常情况下，成年鼠的少数造血干细胞可生成肌肉组织，神经系干细胞可生成血液。这些报告使得将来受损组织用同一个体内其他组织的残余干细胞来修复成为可能。
　　另外两项研究也引起了科学界和公众的广泛关注。去年，有两个研究小组宣布他们从人类胚胎和胎儿的生殖细胞中分离出了多能干细胞(pluripotential)――可以分化为多种细胞类型的干细胞。紧跟着，就是众所周知的来自成熟体细胞的克隆羊多莉(dolly)及克隆鼠的诞生。
　　科学家们是否能回答这些复杂的问题还有争执，这里我不打算继续深入讨论。我只想确定这个事实：在回答另一个更重要的基本问题“我们怎样才可能把干细胞用于医药领域？”之前，我们的确还需要更多的信息。
　　最基本的，我们必须进一步研究人体所有组织的干细胞。第一步，我们需要确定分子标记，它们能将寥寥无几的干细胞从他们庞大的子细胞中区分开来。此外，还需了解干细胞与所处的微环境之间的相互作用，以及微环境如何对机体的需求作出反应。我们仅对骨髓中的造血干细胞的相关信息有一定了解，这将有助于在临床治疗中增加受损组织中残留的干细胞的数量。现在，我们已经能够培养少量造血干细胞以重建人的血液系统。
　　一种改进方案是用所谓“自体同源干细胞(autologous stem cells)”的干细胞来进行治疗，这种干细胞与患者的基因型完全相同。虽然目前还不可行，但是我们已经有了一定的设想。一种方案是分离、培养患者的另一组织的干细胞，比如骨髓或皮肤的，再把这些成熟干细胞在体外重新程序化。为了了解怎样才能重新程序化干细胞，我们需要一系列的实验，来研究沉默基因的重新激活，以及激活基因被关闭的机制。例如“早期胚胎细胞分化为不同细胞系的机制研究”就会给我们相当的启示。如果我们理解了遗传基因控制正常发育的实现过程，我们将更容易地在实验室里进行有目的地控制基因表达和细胞分化的方向。
　　这些工作为人类胚胎早期发育中基因功能研究提供无价的数据资料。不幸的是直到现在，我们对这一领域知之甚少，部分由于联邦经费对胚胎研究的限制。尽管胚胎发育在进化中高度保守，但是脊椎动物胚胎发育中一些细节上的差异，足以证明鼠和人之间并不是所有的基因都具有相同功能。因此，在模式动物研究中得来的信息不能充分体现出我们在人类干细胞中研究中的问题。
　　用人类多能干细胞进行研究引起争议是由于他们来自人类的受精卵，在某些人认为人的生命始于受精。那么在理论上，用体细胞核转移的方法生成自体同源干细胞引起的争议会少一些。这种方法是把成熟细胞的细胞核转入一个去核的未受精卵细胞中，在实验室里，这个卵细胞发育成胚泡，研究人员可从中分离培养多能干细胞系。最近，Monash University的研究人员用这项技术在小鼠上取得了成功。他们在1000多个转移基因标记的细胞核的去核卵细胞中，获得一个胚胎干细胞系。如果这种“治疗性克隆”能够在效率上更提高一些，那么这对人类干细胞的研究同样有意义。
　　这些争议对一些更极端的反对者来说还不是关键，他们认为只有对于一个已经去世的人，体细胞核转移技术才可以接受。往往在联邦经费资助人类干细胞的科学研究之前，一个基于相互尊重的信仰的公众讨论就已经开始，无论这种研究是以治疗人类疾病为目的还是以基础研究为目的。
　　无论怎样，干细胞研究的前提是将会得到新的实质意义上的治疗方法。因此，科学家们必须十分谨慎，避免媒体对基因治疗过分夸大的报道，否则会失去公众的信任和信心。在应用人多能干细胞时，也必须十分留心。就像我们看到的那样，对公众中的某些人来说，这些细胞的来源相当于破坏人的生命。事实是在我们确切知道干细胞治疗的实际用途之前，还有许多障碍要跨越。当我们向前继续探索的每时每刻，我们必须诚实。