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干细胞知识

胚胎干细胞移植最新研究进展(胚胎干细胞的研究进展及应用前景)

max2023-05-03干细胞知识98

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干细胞移植术应用于显微外科临床的最新进展?谢谢!

我的理解 人类对人类的干细胞是关于到底要不要存冻奶的信息同源;神经细胞获得的干细胞应用于神经系统是同源。

请参考:

干细胞因与脊髓损伤区域的细胞同源而具有独特的治疗优势

干细胞因与脊髓损伤区域的细胞同源而具有独特的治疗优势。

脊髓损伤是一种严重危害人类健康的疾病,损伤患者在损伤平面以下存在感觉、运动、反射及尿便功能障碍,目前脊髓损伤治疗研究主要集中在以下方面:①控制继发性损伤的进展,包括手术减压、激素冲击疗法、亚低温治疗、钙通道阻断、兴奋性氨基酸拮抗、自由基清除等。②促进轴突再生、修复受损的髓鞘,加强中枢神经的可塑性并促进未损伤区域的代偿功能,包括细胞移植、神经生长因子的应用。③解除或中和脊髓损伤后抑制轴突再生的各种因素,包括败腊御应用抗轴突生长抑制因子、应用基因沉默等技术等方法间接促进轴突的再生。移植载体方面的研究主要集中在胚胎脊髓组织、神经干细胞、外周神经、许旺细胞以及基因修饰的功能细胞等。已有文献证实,上述载体的移植均有助于神经系统的恢复,干细胞因与脊髓损伤区域的细胞同源而具有独特的治疗优势。

脊髓损伤后,血-脊髓屏障被破坏,局部缺血、缺氧,多种炎性因子进入损伤区域,触发细胞坏死和凋亡等级联效应。在损伤残存的神经细胞的同时,还会造成脊髓创伤区边缘脊髓组织的损伤,因此预防继发损伤是早期治疗的重要内容。从病理生理机制角度分析,脊髓损伤后出现的局部微环境改变也是造成神经系统再生失败的重要原因。脊髓损伤后局部微环境的变化包括:①损伤造成神经细胞死亡,脊髓屏障破坏造成脊髓内环境失衡。②细胞毒性物质造成缺血再灌注损伤。③损伤后多种抑制性因子表达于细胞表面。④反应性胶质细胞大量增殖,所形成的胶质瘢痕及再生抑制分子阻止了轴突再生和跨越损伤区。

干细胞具备以下特点:①自我维持和更新的能力。②增殖分裂能力。③自我更新能力。④多向分化潜能,可分化为神经元细胞、星形胶质细胞、少突胶质细胞。⑤有一定迁移能力,能到达损伤或疾病部位并产生新细胞。干细胞可通过两种方式生长:一是对称性分裂,形成两个相同的神经干细胞或两个祖细胞;二是不对称性分裂,由于细胞质中调节分化蛋白不均匀性分配,使得一个子细胞成为祖细胞,并在外界因子刺激下不可逆地向多个细胞系终末期分化,另一个子细胞则保留神经干细胞亲代的特征,分化细胞的数目受分化前神经干细胞数目和分裂次数的控制局余。

目前,干细胞的来源主要有:①由胚胎干细胞诱导分化而来。②由胚胎或成年哺乳动物中枢神经系统分离而来。③源于肿瘤组织或转基因永生化的神经干细胞。神经干细胞已经从胚胎、胎儿和成人脑组织的不同部位(包括海马、脑室/室管膜区域以及皮质和杏仁核中)分离出来,这些细胞可能对于中枢神经系统的病变是一个替代治疗方案。有实验表明成人的脑组织包含着新的神经干细胞源,并且可以通过外科手术获得。从成人脑组织中分离的这些细胞可以使自体移植成为可能,这样可以避免伦理学上的冲突。目前成人神经干细胞的培养技术已成为常规。在对神经干细胞长达两年的培养过程中,它们分化为3种基本的神经细胞(神经元、星形细胞和少突胶质神经细胞),而且能够发育为成熟的神经细胞。有报导来源于人胚胎前脑的干细胞可以体外扩增到一百万倍以上,这样对于细胞移植可以提供一个几乎无止境的神经干细胞源。

干细胞分离和培养成功,尤其是采用编码致癌蛋白的外源性遗传信息使神经干细胞永生化,解决了移植物数量不足的问题,也避免了伦理学方面的问题。干细胞移植后可定向、定位分化为功能细胞,替代补充缺失细胞的结构和功能,释放神经递质、产生神经营养因子等,促进病损神经组织再生和抑制神经变性。成体脊髓组织损伤后内源性神经干细胞生成和分化不足,自身修复能力有限,主要原因为脊髓内存在抑制分裂、迁移等营养信号的因子存在,内源性和外源性神经干细胞移入可改变这种平衡,促进内源性神经干细胞的生成和分化。

干细胞移植疗效取决于与宿主神经系统在结构和功能上的整合性,现临床开展的干细胞移植已经应用于帕金森病、脱髓鞘病变和脑、脊髓损伤的治疗。Gao等研究发现察岩在受损伤的发育期脑内,移植的干细胞向损伤部位移行并替代缺失的细胞,这表明干细胞具有潜在的迁移能力,为治疗脊髓损伤后引起的广泛神经元受损提供了理论依据,借助它们的迁移能力,可以避免多点移植带来的副损伤。Lepore等将从大鼠脊髓组织分离的脊髓干细胞植入脊髓损伤模型中,通过双重免疫染色证实移植的神经干细胞向神经元分化,并且电镜观察发现新生神经元与宿主神经元间有新建立的突触。

运动学检测表明,移植组大鼠前肢运动功能得到了明显的改善,但与正常动物仍有较大差距。该实验表明神经干细胞移植到中枢神经系统的非神经元生发区也可以分化为神经元,这可能是由于移植的时间较晚,此时损伤区的炎症反应已经很轻微,局部的抑制因子和毒性因子也减少,移植的干细胞可以更好地存活及分裂。

Mitsui等证明,小鼠脊髓损伤后移植BrdU标记的神经干细胞,术后通过免疫组化在受损的脊髓处检测到神经干细胞,同对照组相比,术后28 d排尿量显著增加,排尿压显著减少,残余尿量显著减少,排尿效率有明显改善。这表明脊髓损伤后移植神经干细胞可以明显改善膀胱功能。Yasushi Fujiwara等以重物打击造成大鼠胸髓损伤,损伤处显微注射移植神经干细胞,移植细胞存活并分化为神经元、星形胶质细胞和少突胶质细胞,同时轴突延长8 mm,大鼠后肢功能有所恢复。

就目前的资料看,干细胞是比较理想的移植材料。移植干细胞治疗脊髓损伤后的机制有:①干细胞分化后产生的神经元和胶质细胞可以分泌多种神经营养因子,改善脊髓局部微环境并启动再生相关基因的顺序表达,使损伤轴突开始再生,它们同时产生多种细胞外基质,填充脊髓损伤后遗留的空腔,为再生的轴突提供支持物。②补充外伤后缺失的神经元和胶质细胞。③使残存脱髓鞘的神经纤维和新生的神经纤维形成新的髓鞘,保持神经纤维功能的完整性。基因治疗是目前在脊髓损伤修复方面研究最多的,是指利用基因手段在脊髓损伤局部特异性,长期和安全的产生神经营养因子和促进轴突再生物质的一种方法。

体外基因转染是获得宿主活体细胞进行培养,然后在体外进行转染,再对基因转染的细胞进行筛选、分析,将细胞扩增,达到一定数量后被移植进入神经损伤区域以促进神经再生,这种方法所获得的细胞有不存在免疫排斥的优点。

随着对神经生物学和再生医学研究的不断深入,干细胞移植治疗SCI已表现出广阔的应用前景,MSCs诱导分化为神经干细胞是目前最具挑战性的研究课题。

虽然基础研究和动物实验已取得可喜的进展,但仍存在一些问题尚待解决: (1)脊髓损伤的程度、病程与干细胞治疗的效果尚无明确的相关标准。(2)MSCs分化的神经干细胞是否可以替代损伤的脊髓神经细胞尚存在争议,是结构的替代,还是功能的替代还未得到明确的答案。(3)干细胞对SCI后神经功能改善的机制尚不明确。随着对干细胞研究的不断深入,干细胞移植将成为治疗SCI的有效手段。

干细胞的研究进展

干细胞是人体内最原始的细胞,它具有较强的再生能力,在干细胞因子和庆唯裤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誉简力都很高。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。

我国现已掌握了脐血干细胞分离、纯化、冷冻保存以及复苏的一整套技术,并开始在上海筹建我国第一个脐血库。在北京,北京医科大学人民医院细胞治疗中心也正在筹建全世界最大的异基因脐带血干细胞库,计划到2002年完成冷冻5万份异基因脐带血干细胞,为全世界华人患者提供脐带血干细胞做移植用。2000年初,我国东北地区首例脐血干细胞移植成功。

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山携中、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。

组织更新和修补自身的能力来源于称为干细胞的小细胞团。干细胞存在于生命的全过程,在体内微环境中被专门的“看护”细胞紧密包围。“看护”细胞提供生长因子和信号分子保持干细胞的特性――分化能力,以及在特定生命周期中分化为特化细胞的同时又能自我复制的能力。矛盾的是,干细胞的自身分裂十分有限,而它们的子细胞在最终形成特化细胞的过程中,有非凡的繁殖力。

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。

悬而未决的问题

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。

这些有着巨大新闻价值的研究层出不穷,引起了世界性的关于道德和伦理规范的讨论风暴,而且到现在还在争论。比如在美国,公众的反对迫使NIH停止对人胚胎干细胞的研究提供资助。这些争论使许多研究人员开始意识到,他们必须就一些基本问题与迫切的公众和立法者进行有效的交流,其中包括“人的生命何时开始?”“成为人意味着什么?”“什么是胚胎,它在什么时候变成人?”。

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。

采取哪种方法?

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。

设定一个最坏的状况,一个慢性病患者失去了某种组织的大部分干细胞,必须要用替代疗法才能生存。如今,最可行的方案是采用另一个体相应组织的干细胞来补充。但是,这种方案也相当危险,由于捐献者与患者没有遗传上的相容性,移植很快因免疫排斥而失败。

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。

另一种方法是用来源于囊胚期的胚胎的多能干细胞。囊胚期是指卵子刚刚受精但尚未种植到子宫的阶段,此时胚胎称为胚泡。胚泡大约由100个细胞组成,其中包含一些特化性较少的干细胞,可在培养中不确定地诱导分化为多种细胞形式(如图)。最早的人类多能干细胞是从体外受精的临床病例中得来的多余胚泡。这个里程碑式的事件是James Thomson领导的University of Wisconsin, Madison的实验室在1998年的成果。另一个在澳大利亚的Monash University的实验室最近宣布了相似的实验结果。现在这两个小组正在进一步研究这些多能干细胞和子细胞的特征。

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。

公众眼中的干细胞

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。

既然实验用的卵细胞是去核和未受精的,无不同个体的遗传物质融合,从而未发生受精过程,所以用这种方法制造的干细胞在道德和伦理上将更容易被人们所接受。此外,由于胚胎干细胞不能独立发育成胎儿,所以他们不是胚胎。然而,从理论上讲,体细胞核转移产生的胚泡不仅只用于干细胞的产生,把这样的胚泡移植到妇女子宫中也有可能克隆人。尝试此类研究与现行道德准相驳,也是违法行为。另外,这样的行为会使许多不负责任的人们有所企图,无法控制伦理道德标准,而且有可能使人为的和有目的地制造畸形婴儿成为可能。

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。

可以认为这种争论本身,是一个好的事情,因为它激发了公众对生物学和复制的兴趣及关注,这些内容以往在学校里不能有效的传授给学生。(克隆青蛙往往不能象克隆人类自己那样使高中的学生们产生兴趣,而且人类肢体再生的案例就可以引导学生展开有关人类肢体的形成和哪些基因产生手臂而不产生腿之类的讨论,象这样的说法未免太牵强了一点。)

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.

全能干细胞的最新研究

新型全能干细胞

英国《自然》杂志和美国《细胞?干细胞》杂志日前分别报道了中国科学家首次利用iPS细胞培育出活体小鼠的消息,《自然》杂志称这一成果“为克隆成年哺乳动物开辟了一条全新道路”。克隆小鼠本身并不稀奇,而中国科学家的研究成果如此备受关注,关键在于克隆实验所用的新型全能细胞――iPS细胞。

iPS细胞又称诱导多功能干细胞,其神奇之处要从胚胎干细胞说起。胚胎干细胞一直是干细胞研究中的大明星,因为它能分化成各种器官细胞,具有最广泛的发展潜力。从技术角度来说,“全能性”的胚胎干细胞对于治疗性克隆来说是最理想的。

然而,由于人类胚胎干细胞研究触及伦理和道德,在很多国家被法律禁止,相关研究也处于进退两难的境地,干细胞研究亟待突围。

2007年,日本和美国科学家分别宣布发现将普通皮肤细胞转化为干细胞的方法,这样得到的干细胞和具有与胚胎干细胞类似的功能,被称为诱导多功能干细胞,又名iPS细胞。这一发现分别被《自然》和《科学》两大权威科学杂志评为当年重大科学进展。

iPS细胞是“初始化”后的普通体细胞,但具有和胚胎干细胞类似的功能,能分化生成各种组织细胞。更重要的是,它绕开了胚胎干细胞研究一直面临的伦理和法律等诸多障碍,医疗领域的应用前景非常广阔。这一发现在克隆研究领域无异于“奇兵突围”。美国、日本等许多国家更是以极大热情,或加大投入,或制订鼓励政策,推动这一新兴的干细胞研究。

但是,由于此前未能培育出完全由iPS细胞发育而来的活体哺乳动物,其全能性一直受到怀疑。它是否能与胚胎干细胞媲美,在医疗应用领域大显身手呢?有关验证性研究一直进展不大。

上海交通大学研究员曾凡一女士参与了iPS细胞克隆鼠的研究,她对新华社记者说,用iPS细胞能否培育出小鼠正是验证它是否具有全能性的“握派黄金标准”。先前国际上的相关研究始终未能成功,用iPS细胞培育的小鼠均胎死腹中。

此次,两支中国科研队伍在世界iPS细胞研究中率先突破。中科院动物研究所周琪和北京生命科学研究所高绍荣的研究团队分别利用iPS细胞克隆出小鼠,从而在世界上首次证明了iPS细胞的全能性。

周琪向记者介绍说,国际上的干细胞研究分为三类:胚胎干细胞研究;克隆干细胞研究,以及近两年兴起的iPS细胞研究。胚胎干细胞研究有伦理障碍,克隆干细胞研究遇到卵细胞来源少的问题,限制了其研究应用。而培育iPS细胞操作起来相对容易,皮肤细胞等体细胞就可以作为其来源,这也避免了伦理争议。鉴于上述优势,iPS细胞作为山皮毕一种新型全能干细胞而被广泛看好。

高绍荣也向新华社记者表示,iPS细胞具有全能性说明,完全通过体外操作可得到与胚胎干细胞具有同样分化能力的细胞,这将大大拓展iPS细胞的应用前景。这项成果是从干细胞研究迈向实际医疗过程中的一大步,对干细胞全能性的机理研究以及器官移植、药物筛选、基因治疗等临床应用研究具有重要价值。

人们完全有理由期待,在一系列危险和潜在危险被一一规避后,尚处在实验室阶段的iPS细胞研究,将能很逗芹快应用于人类疾病的治疗。

干细胞与组织工程领域最新研究进展?

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干细胞的

内蒙:世界首例绵羊精原干细胞移植实验成功

肿瘤干细胞学说与肺癌相关研究进展

间充质干细胞移植对兔粥样硬化颈动脉损伤后再狭窄的影响

浙江大学科学家用胚胎干细胞培养的肌腱细胞修复小白鼠受损肌腱获成功

肿瘤转移与肿瘤干细胞研究

主要是医学,病理生理学,动物学和畜牧业的研究

组织工程

组织工程技术在泌尿外科的应用进展

组织工程技术修复关节软骨的理论研究与进展

组织工程修复骨及软骨缺损的现状及展望

牙组织工程干细胞的研究进展

可注射骨组织工程的研究进展

组织工程学早已不是一个新鲜的名词,但由于它的特殊性,至今全球各地的众多学者仍然致力于这方面的科学研究,组织工程学涉及的范围很广泛,如神经、肝脏、血管、心脏、骨等方面,同时它也是需要跨多个学科的综合性知识,如医学、物理学、生物学、材料学弯亮等。据统计:目前全球每年患病的病种中,创伤的发生率飞速上升,此时尤显研究骨组织工程的必要性。传统的骨创伤治疗方法是:自体骨移植、同种异体骨移植、异体骨移植、人工材料替代等,但是,这些方法均存在多方面的问题,如增加创伤、供体有限、无生物活性、免疫排斥反应、伦理道德等,使得它的临床应用存在一定的局限性。所以,骨组织工程应运而生,其基本内涵是:细胞、支架、细胞外基质。通过全球众多专家学者的努力,组织工程学方面获得了突飞猛进的进展,但是,治疗骨创伤相应的手术早闹困操作仍然不够简便,在涉及多发性、粉碎性骨折时,所采取的方法仍然需要切开手术,创伤仍然很大,对患者全身各方面的要求仍然很高,同时患者对美容等方面的要求越来越高。所以,近年来,有学者提出可注射型骨组织工程,希望通过这一研究可使组织损伤小、尽可能少破坏修复区组织,使操作简单化、减轻病人的痛苦、同时也能减轻医师的工作量等。可注射性骨组织工程现在还处于研究的起步状态,它与一般的骨组织工程学所涉及的方面基本相似。陆念同样涉及细胞、载体(支架)、细胞外基质等。但是,具体要求有所不同,下面对以上各方面作一简单的综述。

谈谈胚胎干细胞研究有哪些新进展,有什么应用前景

1999年12月,Science杂志公布了当今世界科学发展的评定结果,干细胞的研究成果名列十大科学进展榜首。胚胎干细胞研究的科学价值在于其诱人的应用前景。如果最终能够成功诱导和调控胚胎干细胞的分化与增殖,将对胚胎干细胞的基础研究和临床应用带来积极的影响,使之有可能在以下领域发挥重要作用。

1.揭示人及动物的发育机制及影响因素

生命最大的奥秘便是人是如何从一个细胞发展为复杂得不可思议的生物体的。人胚胎细胞系的建立及人胚胎干细胞研究,可以帮助我们理解人类发育过程中的复杂事件,使人深刻毕纯认识数十年来困扰着胚胎学家的一些基本问题,促进对人胚胎发育细节的基础研究。人胚胎干细胞的体外可操作性,可以一种伦理上可接受的方式,提供在细胞和分子水平上研究人体发育过程中极早期事件的方法。这种研究不会引起与胎儿实验相关联的伦理问题,因为仅靠自身胚胎干细胞是无法形成胚胎的。

2. 药学研究方面

胚胎干细胞系可分化为多种细胞类型,又是能在培养基中不断自我更新的细胞来源。它发展为胚体后的生物系统,可模拟体内细胞与组织间复杂的相互作用,这在药物研究领域具有广泛的用途。胚胎干细胞有望在短期内就能体现的优势在于药物筛选中。目前用于药物筛选的细胞都来源于动物或癌细胞这样非正常的人体细胞,而胚胎干细胞可以经体外定向诱导,为人类提供各种组织类型的人体细胞,这使得更多类型的细胞实验成为可能。虽不会完全取代在整个动物和人体上的实验,但会使药品研制的过程更为塌卜有效。当细胞系实验表明药品是安全的且效果良好,才有资格在实验室进行动物和人体的进一步实验。

在候选药物对各种细胞的药理作用和毒性试验中,胚胎干细胞提供了对新药的药理、药效、毒理及药代等研究的细胞水平的研究手段,大大减少了药物检测所需动物的数量,降低了成本。另外,由于胚胎干细胞类似于早期胚胎的细胞,它们有可能用来揭示哪些药物干扰胎儿发育和引起出生缺陷。人胚胎干细胞还可以用于其它用途。由于这类细胞本质上可以无限量地产生人体细胞,它们对于旨在发现稀有人蛋白的研究计划理应有用。国际上许多制药公司、学者都瞄准了这一重要的研究领域。

3. 细胞替代治疗和基因治疗的载体

胚胎干细胞手衫咐最诱人的前景和用途是生产组织和细胞,用于“细胞疗法”,为细胞移植提供无免疫原性的材料。任何涉及丧失正常细胞的疾病,都可以通过移植由胚胎干细胞分化而来的特异组织细胞来治疗。如用神经细胞治疗神经退行性疾病(帕金森病、亨廷顿舞蹈症、阿尔茨海默病等),用胰岛细胞治疗糖尿病,用心肌细胞修复坏死的心肌等。

胚胎干细胞还是基因治疗最理想的靶细胞。这里的基因治疗是指用遗传改造过的人体细胞直接移植或输入病人体内,达到控制和治愈疾病的目的。这种遗传改造包括纠正病人体内存在的基因突变,或使所需基因信息传递到某些特定类型细胞。

当然,干细胞技术的最理想阶段是希望在体外进行“器官克隆”以供病人移植。如果这一设想能够实现,将是人类医学中一项划时代的成就,它将使器官培养工业化,解决供体器官来源不足的问题;使器官供应专一化,提供病人特异性器官。人体中的任何器官和组织一旦出现问题,可像更换损坏的零件一样随意更换和修理。

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