胚胎干细胞的研究与应用（胚胎干细胞研究的意义）

2022-12-22 03:57:45 作者：max

本文目录一览：

1、胚胎干细胞的来源及应用
2、求生物大手:胚胎干细胞在研究与应用上的潜能与缺陷？
3、人类胚胎干细胞的研究意义
4、胚胎干细胞的应用前景都有哪些
5、胚胎干细胞研究与应用的优点

胚胎干细胞的来源及应用

胚胎干细胞是从早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞，可用于研究哺乳动物个体发生和发育的规律，也是在体外条件下研究细胞分化的理想材料。胚胎干细胞通过诱导分化可产生新的组织细胞，用于治疗人类的组织损伤和某些顽症。还可通过胚胎干细胞的体外诱导分化，定向培育出人造组织器官，用于器官移植，解决供体器官不足和器官移植后免疫排斥的问题。

求生物大手:胚胎干细胞在研究与应用上的潜能与缺陷？

胚胎干细胞( embryonic stem cell，ES 细胞)一种多能性细胞，具有无限增殖能力和发育全

能性的特点，同时又具有免疫原性低的特性，这使

干细胞与受体组织免疫耐受性较好，体内移植免

疫排斥的发生几率低，对成体干细胞的可塑

性研究极大地推动了干细胞技术的发展。如

果将干细胞技术和细胞移植治疗技术相结合，可

以治疗人类多种细胞、组织不可逆损伤所致的疾

病，如帕金森综合症、糖尿病、血液病和肝功能衰

竭等。

缺点对各种病因研究不是很完全，还有就是伦理问题

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。

胚胎干细胞的研究与应用（胚胎干细胞研究的意义）

胚胎干细胞的应用前景都有哪些

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。