干细胞的研究有什么意义(干细胞的研究有哪些意义)
研究干细胞有什么意义
干细胞研究及其意义
分化后的好用的生发洗发水细胞,往往由于高度分化而完全丧失了脸部注射干细胞取出方法再分化的能力,这样的细胞最终将衰老和死亡.然而,动物体在发育的过程中,体内却始终保留了一部分未分化的细胞,这就是皮肤护理的流程干细胞.干细胞又叫做起源细胞、万用细胞,是一类具有自我更新和分化潜能的细胞.可以这样说,动物体就是通过干细胞的分裂来实现细胞的更新,从而保证动物体持续生长发育的.
干细胞根据其分化潜能的大小,可以分为两类:全能干细胞和组织干细胞.前者可以分化、发育成完整的动物个体,后者则是一种或多种组织器官的起源细胞.人的胚胎干细胞可以发育成完整的人,所以属于全能干细胞.
早在19世纪,发育生物学家就知道,卵细胞受精后很快就开始分裂,先是1个受精卵分裂成2个细胞,然后继续分裂,直至分裂成有16至32个细胞的细胞团,叫做桑椹胚.这时如果将组成桑椹胚的细胞一一分开,并分别植入到母体的子宫内,则每个细胞都可以发育成一个完整的胚胎.这种细胞就是胚胎干细胞,属于全能干细胞.骨髓、脐带、胎盘和脂肪中则可以获取组织干细胞.每个人的体内都有一些终生与自己相伴的干细胞.但是,人的年龄越大,干细胞就越少.为了弥补干细胞的不足,一些科学家建议从胚胎或胎儿以及其他动物身上获取干细胞.进行培养和研究.
干细胞的用途非常广泛,涉及到医学的多个领域.目前,科学家已经能够在体外鉴别、分离、纯化、扩增和培养人体胚胎干细胞,并以这样的干细胞为“种子”,培育出一些人的组织器官.干细胞及其衍生组织器官的广泛临床应用,将产生一种全新的医疗技术,也就是再造人体正常的甚至年轻的组织器官,从而使人能够用上自己的或他人的干细胞或由干细胞所衍生出的新的组织器官,来替换自身病变的或衰老的组织器官.假如某位老年人能够使用上自己或他人婴幼儿时期或者青年时期保存起来的干细胞及其衍生组织器官,那么,这位老年人的寿命就可以得到明显的延长.美国《科学》杂志于1999年将干细胞研究列为世界十大科学成就的第一,排在人类基因组测序和克隆技术之前.
新加坡国立大学医院和中央医院通过脐带血干细胞移植手术,根治了一名因家族遗传而患上严重的地中海贫血症的男童,这是世界上第一例移植非亲属的脐带血干细胞而使患者痊愈的手术.医生们认为,脐带血干细胞移植手术并不复杂,就像给患者输血一样.由于脐带血自身固有的特性,使得用脐带血干细胞进行移植比用骨髓进行移植更加有效.现在,利用造血干细胞移植技术已经逐渐成为治疗白血病、各种恶性肿瘤放化疗后引起的造血系统和免疫系统功能障碍等疾病的一种重要手段.科学家预言,用神经干细胞替代已被破坏的神经细胞,有望使因脊髓损伤而瘫痪的病人重新站立起来;不久的将来,失明、帕金森氏综合症、艾滋病、老年性痴呆、心肌梗塞和糖尿病等绝大多数疾病的患者,都可望借助干细胞移植手术获得康复.
同胚胎干细胞相比,成人身体上的干细胞只能发育成20多种组织器官,而胚胎干细胞则能发育成几乎所有的组织器官.但是,如果从胚胎中提取干细胞,胚胎就会死亡.因此,伦理道理问题就成为当前胚胎干细胞研究的最大问题之一.美国政府明确反对破坏新的胚胎以获取胚胎干细胞,美国众议院甚至提出全面禁止胚胎干细胞克隆研究的法案.美国的一些科学家则对此提出了尖锐的批评,他们认为,将干细胞用于医学研究,在减轻患者痛苦方面很有潜力.如果浪费这样一个绝好的机会,结果将是悲剧性的.
我国的干细胞研究和应用已经具备了一定的基础,早在20世纪60年代就开始了骨髓干细胞移植方面的研究,目前研究和应用得最多的是造血干细胞.1992年,我国内地第一个骨髓移植非亲属供者登记组在北京成立,“中华骨髓库”也正式接受捐赠.2002年,北京建立了脐带血干细胞库.关于胚胎干细胞的研究,我国目前还没有明确的法律规定.
人类胚胎干细胞的研究意义
早在1970年Martin Evans首次从小鼠胚囊中分离出小鼠胚胎干细胞,小鼠胚胎干细胞就可以成功地在体外进行培养。人的胚胎干细胞的体外培养在1998年由美国科学家培养成功。
研究证实:分离的小鼠胚胎干细胞在体外可以分化成各种细胞,包括神经细胞,造血干细胞(血细胞的前体)和心肌细胞。令人惊奇的是,这些细胞还具有自发发育成某些原始结构的趋势。如在一定的培养条件下,一部分胚胎干细胞会分化为胚状体(与小的跳动的心脏具有奇异的相似之处),而另一些细胞会发育成包含造血干细胞的卵黄囊。形成胚状体和卵黄囊的比例可通过改变培养基而改变,但至今还没有诱导胚胎干细胞发育为一纯的分化细胞群的报道。
从理论上讲,小鼠胚胎干细胞具有发育成某一器官的能力,但还没有用干细胞体外培养成器官的报道。不过,如果将小鼠胚胎干细胞移植到重度复合免疫缺损小鼠(SCID,它不会排斥移植的细胞)体内时,胚胎干细胞则能够发育成肌肉、软骨、骨骼、牙齿和毛发。但无论如何,如果直接将分离的小鼠胚胎干细胞植入子宫内,它们不会发育成个体小鼠,因为没有着床必需的滋养层细胞。这种条件下,胚胎干细胞被认为是多能的(pluripotent),而不是全能的(totipotent)。尽管如此,如果将胚胎干细胞植入不能发育成个体的四倍体胚胎中,再将该胚胎植入小鼠子宫中,那么可以获得完全是由培养的胚胎干细胞产生的正常个体小鼠。这表明了胚胎干细胞具有难以置信的全能性。
由于以下几个原因,胚胎干细胞的研究使人感到激动。首先是它们拥有类似胚胎的全能分化性,可以从单个的受精卵发育成完整的个体,能够给我们解释完整的发育体系,而成体个体来源的多能干细胞就不可能。同时,极早期的胚胎发育均可追溯到ES细胞,而不可能是成熟个体来源的多能干细胞。ES细胞也是唯一不死的细胞,能够非限定地分化,是细胞的源头。ES细胞天生就是全能的,这就是问题的关键,换言之,他们能制造机体需要的全部细胞。最后,ES细胞是遗传操作的最早期细胞。因此,尽管争论集中在治疗方面,但也许ES细胞最伟大的用途是作为科学研究的工具。
人胚胎干细胞的分离及体外培养的成功,将给人类带来医学革命。如果科学家最终能够成功诱导和调控体外培养的胚胎干细胞正常的分化,这一技术将对基础研究和临床应用产生巨大的影响,有可能在以下领域发挥作用:体外研究人胚胎的发生发育,非正常发育(通过改变细胞系的靶基因),新人类基因的发现,药物筛选和致畸实验,以及作为组织移植、细胞治疗和基因治疗的细胞源等。
人胚胎干细胞提供了在细胞和分子水平上研究人体发育过程中的极早期事件的良好材料和方法,这种研究不会引起与胚胎实验相关的伦理问题。采用基因芯片等技术,比较胚胎干细胞以及不同发育阶段的干细胞和分化细胞的基因转录和表达,可以确定胚胎发育及细胞分化的分子机制,发现新的人类基因。结合基因打靶技术,可发现不同基因在生命活动中的功能等。另一个令人兴奋的应用在于新药的发现及筛选。胚胎干细胞提供了新药的药理、药效、毒理及药代等研究的细胞水平的研究手段,大大减少了药物实验所需动物的数量。上述实验使用的细胞系或来自其他种属的细胞系,很多时候并不能真正代表正常的人体细胞对药物的反应。胚胎干细胞还可用来研究人类疾病的发生机制和发展过程,以便找到有效和持久的治疗方法。
国家自然科学基金项目――《药物介导胚胎干细胞体外定向分化的干预效应研究》近在杭州取得重大突破。科学家们通过通过生物因子的作用和药物的诱导,已成功地将胚胎干细胞体外定向分化成搏动的心肌细胞,并在此基础上首次利用胚胎干细胞成功地构建了新药筛选模型。到目前为止,他们已在实验室中先后两次成功地培养出了总共30个自主跳动的单一心肌细胞团,分化成功率已高达80%。
实验室观察表明,这些细胞团均具有正常心肌细胞的自律性、应激性和兴奋性。据介绍,在成功分化出心肌细胞的基础上,课题组开始定向分化单一的神经细胞和胰岛细胞的工作。 这一成果的重大意义在于:单一细胞的形成过程重现了胚胎细胞发育过程的全部生物信息,反映人类疾病的发生机制和发展过程,并提供了药物作用的重要靶点,从而在世界上首次利用胚胎干细胞成功地创建了一个新药的筛选模型。该筛选模型可在基因层面上对新药的疗效、作用机理和安全性进行快速安全的鉴定,并对于发现和研制治疗新药具有积极意义。
美国麻省理工学院的科学家2002-03-26日宣布,他们首次利用人体胚胎干细胞培育出毛细血管,进一步证明了胚胎干细胞技术在治疗心血管疾病等领域的应用潜力。 在研究中,兰格等首先使这些干细胞发育至能分化成不同细胞类型的阶段,然后从中提取出有可能分化成内皮细胞的干细胞,进一步对其进行培养。当这些细胞形成原始的血管结构时,研究人员将其移植入经过处理后不会产生排异反应的实验鼠体内,并发现它们在14天后形成了毛细血管网。他们的研究还显示,其中一些毛细血管中含有鼠的血细胞,显示这些血管已经自发地与鼠循环系统相结合。
研究干细胞有何意义
干细胞是一种较特殊的细胞,它可以发育成其他细胞。特别是胚胎干细胞,可以发育成任何细胞,如神经细胞、心肌细胞等。因此干细胞可以用来修复人体受损的各个器官,治疗许多其他方法难以治愈的疾病。
中国科学家诱导出人类全能干细胞,该研究具有哪些意义?
中国科学家诱导出人类全能干细胞,该研究具有哪些意义?下面就我们来针对这个问题进行一番探讨,希望这些内容能够帮到有需要的朋友们。
中国科学院和深圳华大生命科学研究院等好几家组织的研究者,根据体细胞诱发塑造出了相近胚胎发育3天情况的人类全能干细胞。这也是现阶段全世界在离体塑造的“最年青”的人类细胞,是继生物学家取得成功分析出人类多能干细胞后,生物研究方面的又一颠覆性创新提升。有关研究成效于北京时间3月22日零晨在国际性学术刊物《自然》(Nature)上发布。
据统计,研究者们开发设计了一种非转基因、迅速且可控性的“伏特加”细胞重程序编写方式,可以将人的多能干细胞转换为全能性的8细胞期试管胚胎样细胞,即等同于胚胎发育3天情况的全能干细胞。该成效将助推完成将来内脏器官的身体之外再造,对处理人体器官紧缺、自体和不一样的移殖排斥反应等问题,拥有重要的实际意义。
2012年,诺贝尔生理或医学奖授予给了取得成功将早已完善的体细胞诱发变成胚胎环节的多能干细胞的日本生物学家山中伸弥。人类胚胎期的细胞是受精卵发育5—6天的情况,其进一步发育的工作能力较为受到限制。
而本研究将该行业向前推动了一大步,初次得到了受精卵分裂仅3天的试管胚胎细胞。在胚胎发育初期,每日都产生着前所未有的巨大改变,恰好是这2—3天,使生物学家第一次根据身体之外诱发获得了人类8细胞期试管胚胎样全能干细胞。这也是目前为止在身体之外诱发得到的“最年青”的人类细胞,具有十分强的发育发展潜力。此项研究也将有利于解除人类试管胚胎初期发育的密匙。
据了解,这种全能性的8细胞期试管胚胎样细胞复建了胚胎仅瓦解3次能的试管胚胎情况,对比以往的多能干细胞,这类细胞可以分裂为胚胎机构,并很有可能发育为更完善的各种人体机构。
“该进度也是生物研究和单细胞转录组测序技术相结合的楷模。”毕业论文通讯作者之一的深圳华大生命科学研究院刘龙奇博士研究生详细介绍,“根据规模性单细胞多个学图普的方式,对干细胞方式方法在身体之外或身体内得到的细胞或机构开展高效率评定和体制分析,将很大程度地加快生物研究方面的发展趋势。”
这也是研究工作人员初次在真正的实际意义上把人多能干细胞“转换”为全能性的试管胚胎细胞,促使大家可将“成年人”版本号的细胞,反向转换为具备大量可能的“婴幼儿”版本号的细胞。与此同时,因为此次获得的全能型细胞更贴近早期胚胎的初始情况,若将其用以生物研究,培养获得的人体器官也将更贴近于真正人体器官的情况,更有益于移殖。
此项提升归功于单细胞测序技术的发展。在过去的,研究工作人员很有可能得对不计其数个细胞开展处置和塑造,取得成功的几率不上10%。现如今,根据华大独立研发的单细胞建库转录组测序服务平台(DNBelabC4),融合华大智能制造的DNBSEQ测序技术,生物学家能以高灵敏和准确度的方式 开展多维度的单细胞剖析,迅速获得具备关键发育潜力的细胞,并研究这种细胞的发育动向。
本研究中,研究精英团队还将诱发获得的全能干细胞归类并注入到小白鼠身体内开展进一步的发育,随后应用华大的单细胞测序技术开展规模性细胞图普剖析。最后,研究工作人员明确了试验获得的全能干细胞与人类8细胞期试管胚胎细胞相对高度类似,证实了该细胞的全能性。这为将来应用病人自己细胞开展人体器官塑造,并用以本身肝脏移植和更换,给予了科学论证。
该研究由中国科学院和深圳华大生命科学研究院带头,英国剑桥大学、吉林大学及其孟加拉国拉杰沙希大学等好几个研究精英团队共同努力。本研究已根据伦理审查,严苛遵循相对应的法规准则。
目前干细胞的研究主要有哪些意义
干细胞是一种未充分分化,尚不成熟的细胞,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”。人体干细胞分两种类型,一种是全功能干细胞,可直接克隆人体;另一种是多功能干细胞,可直接复制各种脏器和修复组织。人类寄希望于利用于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。
“原位培植皮肤干细胞再生新皮肤技术”不仅实现了利用于细胞复制皮肤器官,而且做到了人体原位皮肤器官的复制,从而使人类从干细胞体外培植组织成器官移植治疗,直接跨入了人体原位干细胞复制器官。科学家普遍认为:干细胞的研究将为临床医学提供更为广阔的应用前景。
什么叫做干细胞? 举两个例子说明研究干细胞的意义。
是一类具有自我复制能力的细胞,一定条件下可分化成多种功能不同的细胞。可以分为胚胎干细胞(ES)和成体干细胞(按发育阶段分类);或者全能、多能、专能干细胞(按潜能分类)。
ES研究意义:
1、利用ES研究细胞分化时的基因调控
2、利用ES可以分化成特定细胞和组织的特性,制造人类疾病模型
3、细胞移植治疗
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