胚胎干细胞的应用

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1、胚胎干细胞研究现状及应用前景摘要：作为一类既有自我更新能力，并具有多向分化潜能的细胞，胚胎干细胞具有非常重要的理论研究意义和临床应用前景[1]。胚胎干细胞已被广泛用于生命科学的许多领域,它潜在的医学应用也成为世界范围内的研究热点。本文主要概述了目前胚胎干细胞在基础研究及临床上应用的研究进展并展望了今后研究的方向。关键词：胚胎干细胞生物特性克隆应用干细胞是一类具有自我更新和无限分化潜能的细胞，它包括胚胎干细胞和成体干细胞，特别是胚胎干细胞是当前国内外医学和生物学领域研究的重点。胚胎干细胞(Embryo

2、nicStemCells，ESCells)是由早期胚胎内细胞团(Innercellmass，ICM)(桑葚胚，囊胚)或原始生殖细胞(Primordialgermcells，PGCs)经体外分化抑制培养筛选出的一种多潜能细胞。胚胎干细胞可以在体外稳定的自我更新，可以在长时间继代培养后仍维持正常的二倍体染色体结构；具有与早期胚胎细胞相似的形态特征和很强的分化能力，在一定的条件培养下，它可以无限增殖并分化成为全身200多种细胞类型，例如：人类ES细胞可以分化为肌细胞、神经细胞[2]、内皮细胞、造血干细胞、

3、骨髓细胞等，并可进一步形成机体所有组织、器官参与个体的发育过程，可称为是打开人类胚胎发育大门的一把“万能钥匙”。1.胚胎干细胞的生物学特性1.1胚胎干细胞的形态生化特性胚胎干细胞都具有相似的形态特点，与早期胚胎细胞相似，细胞较小，核质比高，细胞核明显，有一个或多个核仁，染色质较分散，细胞质内除游离核糖体外，其他细胞器很少；体外培养细胞呈多层集落状生长，紧密堆积在一起，无明显细胞界限。细胞的染色体均为稳定的二倍体核型。胚胎干细胞表达早期胚胎细胞的表面抗原，转录因子Oct-4为目前广泛用于鉴定胚胎干细胞

4、是否处于未分化状态的一个重要的标记分子。研究发现，它最早表达于胚胎8细胞时期，一直到细胞发育至桑椹胚时期，在每个卵裂球中都可检测到大量的Oct-4的表达产物，这之后Oct-4的表达局限于内细胞团细胞。由此可见，Oct-4为细胞是否具有多能性的一个标记分子。另外，还有一些其他的标记分子，如碱性磷酸酶、Genesis、TRA-1-60、TRA-1-81、CD30等。1.2胚胎干细胞的增值胚胎干细胞能够自我更新而不分化，即经过不断地细胞分裂，增加干细胞的数量却始终保持着未分化状态。胚胎干细胞的分裂方式有两

5、种：对称性细胞分裂与不对称性细胞分裂。所谓对称性细胞分裂是指干细胞每经过一次细胞分裂周期后，产生与母细胞相同的两个子代干细胞；而不对称性细胞分裂是指干细胞每经过一次细胞分裂周期后的两个子代细胞，其中一个仍然维持干细胞状态，另一个则形成干细胞和终末分化细胞的中间细胞类型，称祖细胞,祖细胞则失去自我更新能力，但可以分化成多种组织细胞。胚胎干细胞究竟采取那种分裂方式，与它所处的微环境有关，在自我更新的组织中干细胞即可分化成两个干细胞，又可形成两个分化细胞；当组织处于稳定状态时，往往进行不对称分裂。目前，科

6、学家们正致力于明确在什么样的培养环境中，使胚胎干细胞可以成百倍的分裂而不分化。1.3胚胎干细胞的定向分化当前，胚胎干细胞研究的一个主要目的就是按照人的意愿来控制人的干细胞株向特定的细胞转化，并将这些转化的细胞应用于临床治疗。目前，研究人员在胚胎干细胞定向分化中已取得了很大进展，如现在已经可以使人的胚胎干细胞定向分化为神经元、心肌细胞、血管内皮细胞、类胰岛细胞等。很显然，人们一旦掌握了胚胎干细胞定向分化的规律，必然引起生物医学领域的一场重大革命[3]。2.胚胎干细胞的研究状况2.1国外胚胎干细胞的研究

7、状况目前国际干细胞研究有4大热点：胚胎干细胞建系及定向诱导成组织细胞的分子机制；成体干细胞横向分化的条件；各种组织的成体干细胞库的建立及临床治疗试验以及细胞移植的免疫排斥问题。国外已取得令人欣喜的成果有：成功建立胚胎干细胞体外培养系统，并发现人的血液干细胞可以横向分化为肝脏、神经等组织的细胞。在各种干细胞的研究与应用中，胚胎干细胞（简称ES细胞）最引人注目。最新的研究表明，利用胚胎干细胞自我更新、高度增殖和多向分化的能力，结合现代生物医学及工程技术，有可能使人类组织或器官的修复和替代的美梦成真。这个

8、领域的研究几乎涉及人体所有的重要组织和器官，也涉及人类面临的大多数医学难题，如成分输血、意外损伤患者的植皮、关节置换，糖尿病患者的胰腺植入、心脏病患者的瓣膜置换、癌症患者的手术切除后组织或器官的替代，大剂量放化疗后的造血与免疫功能重建，肝、肾等重要器官损伤或功能衰竭后的置换，部分遗传缺陷性疾病的治疗等。由于研究对象来源的匮乏（主要取自人工流产的极早期胚胎，或是施行试管婴儿术时所剩余的胚胎）以及伦理道德的约束，人胚胎干细胞的体外研究一直是空白。这种状况在1998年末被打