胚胎干细胞的应用和研究（胚胎干细胞应用前景）

今天我们将分享关于胚胎干细胞的应用和研究的知识，并解释胚胎干细胞应用前景。

胚胎干细胞可以应用器官移植

（1）③阶段的细胞来自于囊胚中的①内细胞团，属于胚胎干细胞，全能性较高，之所以能分化成各种器官的根本原因是基因的选择性表达．

（2）过程X是细胞核移植，将细胞核移植到去核的卵母细胞中．

（3）③阶段的细胞来自于囊胚中的①内细胞团，在对囊胚进行分割时，应该注意将内细胞团均等分割，否则会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育．

（4）在胚胎移植的过程中，一般对供体和受体动物进行同期发情处理，主要目的是使供、受体的生理状态相同，以保证移植的胚胎能够继续正常发育．

（5）在胚胎早期培养的过程中，一般用发育培养液进行培养，其成分一般有无机盐、有机盐、维生素、激素、氨基酸、核苷酸等营养成分，以及血清或血浆等．

（6）种胚胎干细胞的应用：用于研究细胞分化和细胞凋亡的机理（或）用于器官移植

故答案为：

（1）基因的选择性表达

（2）细胞核移植

（3）1 内细胞团 将内细胞团均等分割，否则会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育

（4）供、受体的生理状态相同

（5）血清

（6）用于研究细胞分化和细胞凋亡的机理（或）用于器官移植

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。

胚胎干细胞是什么，功能是什么

胚胎干细胞（embryonic stem cell，ESCs，简称ES、EK或ESC细胞。）胚胎干细胞是早期胚胎（原肠胚期之前）或原始性腺中分离出来的一类细胞，它具有体外培养无限增殖、自我更新和多向分化的特性。无论在体外还是体内环境，ES细胞都能被诱导分化为机体几乎所有的细胞类型。

胚胎干细胞的功能：胚胎干细胞具有多能性（Pluripotency），特点是可以通过细胞分化(Cellular differentiation)成多种组织（所有组织，包括生殖系细胞）的能力。

所有细胞都携带生物体的全套遗传信息，但已分化的细胞，比如血液、骨骼和神经细胞等都只调用与自身功能相关的那部分DNA代码，其余代码会挂上甲基团，基因表达被抑制。甲基化程度越低，基因组就越开放，细胞分化潜力越大。

扩展资料： 

胚胎干细胞的应用前景：

1、生产克隆动物

ES细胞从理论上讲可以无限传代和增殖而不失去其正常的二倍体基因型和表现型，以其作为核供体进行核移植后，在短期内可获得大量基因型和表现型完全相同的个体，ES细胞与胚胎进行嵌合克隆动物，可解决哺乳动物远缘杂交的困难问题，生产珍贵的动物新种。

使用该项技术进行异种动物克隆，对于保护珍稀野生动物有着重要意义。

2、转基因动物

用ES细胞生产转基因动物，可打破物种的界限，突破亲缘关系的限制，加快动物群体遗传变异程度，可以进行定向变异和育种。

3、器官组织移植

作为一种被称之为“种子细胞”的ES细胞，为临床的组织器官移植提供大量材料。人ES细胞经过免疫排斥基因剔除后，再定向诱导终末器官以避免不同个体间的移植排斥。

4、用于细胞治疗

细胞治疗是指用遗传工程改造过的人体细胞直接移植或输入病人体内，达到治愈和控制疾病的目的。ES细胞经遗传操作后仍能稳定地在体外增殖传代。

参考资料来源：百度百科-胚胎干细胞

动物胚胎干细胞的应用

l 生产克隆动物

1.1 利用ES细胞生产克隆动物的优势 近年来的研究表明。动物早期胚胎细胞、动物胚胎内细胞团细胞，动物ES细胞和动物原始生殖细胞均具有全能性和多能性。动物早期胚胎细胞数最少，在体外培养易分化。动物原始生殖细胞具有和ES细胞相似的特性，在体外诱导分化可形成多种组织，但PGCs细胞数量有限，限制了其应用。动物ES细胞具有全能性和多能性，并可以在体外增殖、冷冻，因而是克隆动物的理想材料。

1.2 利用ES细胞生产克隆动物的意义

1.2.1 大幅度提高良种家畜的繁殖效率:ES细胞与胚胎嵌合和ES细胞核移植技术可使一头良种家畜在短期内生产较多的具有遗传同质型的动物。这不但可以充分发挥良种动物的生产潜力，而且可以加速动物良种化进程。

1.2.2 抢救濒危动物，保存稀有动物遗传资源:利用ES细胞克隆动物技术，一方面在短期内可以繁殖大量的濒危动物，迅速扩大濒危动物的群体数最;另一方面可以用冷冻的全能性细胞作供体进行细胞核移植克隆稀有动物。

1.2.3 创造新物种:用异种动物细胞核移植和异种动物胚胎嵌合的方法可获得具有新性状的克隆动物或异种动物的嵌合体，这样有可能克服种间繁殖障碍，创造出新物种，获得用传统交配方法无法获得的新性状。

1.2.4 为实验生物学提供新材料:利用细胞核移植技术可以同时克隆遗传基础完全相同的生物个体。这些生物个体可用于遗传参数的估测，饲料营养价值的评定以及环境与动物关系的研究等领域。

2 生产转基因动物

2.1 生产转基因动物的程序和方法 利用ES细胞生产转基因动物的方法有：

(1)胚胎嵌合法:将一定数量的转基因ES细胞注射入囊胚或将转基因ES细胞和裸胚共同培养，生产转基因嵌合胚，将转基因嵌合胚移植给同期发情的受体母畜，使其妊娠，生产携有外源基因的嵌合体动物；

(2)细胞核移植法:以转基因ES细胞作供体进行细胞核移植，生产转基因胚胎，将转基因胚胎移植给受体母畜，生产转基因动物。

2.2 生产转基因动物的意义 与传统育种方法相比较，用ES细胞生产转基因动物的优势是：

(1)打破了物种的界限，突破了亲缘关系的限制，加快了动物群体遗传变异程度。

(2)可以进行定向变异和育种。利用同源重组技术对ES细胞进行遗传操作，通过细胞核移植生产遗传修饰性动物。有可能创造新的物种；

(3)利用ES细胞技术，可在细胞水平对胚胎进行早期选择。这样可以提高选择的准确性，缩短育种时间。

利用阴细胞生产转基因动物，具有重要的作用，表现在：

2.2.1 促进动物生长，提高畜产品产量:目前，已将大鼠、牛、绵羊及人的GH基因先后导人小鼠基因组，得到的转基因小鼠在快速生长期(5～11周龄)生长速度为对照组的4倍。转bGH基因猪的研究结果表明，转基因猪日增重增加，饲料转化率大幅度提高。

2.2.2 生产药用蛋白:可以从转基因动物血浆和乳汁中获取外派药用蛋白质。从转基因动物血浆中提取重组蛋自质的优点是可以反复采血而不需要杀死动物，缺点是采血量受到限制和一些具有生物活性的重组蛋白质分泌进血浆对动物健康有一定的影响。动物乳腺摄取、合成、分泌蛋白质的能力很强，并且能对重组蛋白质进行加工(包括β-羟基化，糖基化，γ-羟基化等)，同时能将重组蛋白质折叠成有功能的构象。因此，转基因动物乳腺成为公认的生产重组蛋白质的理想器官。

2.2.3 动物抗病育种:通过克隆特定病毒基因组中的某些编码片段，对其进行一定修饰后转人家畜基因组，如果转基因在宿主基因组中能够表达，那么畜禽对该病毒的感染应具有一定的抵抗能力。Yamashita等将克隆的小鼠Mx基因有意义链和反意义链插入禽反转录病毒载体中，并以之转染鸡胚胎成纤维细胞(CEF)。结果表明，插入有意义链反转录病毒载体转染的(CEF)对人流感病毒、禽流感病毒的感染具有抵抗作用。

3 生产用于人类器官移植的动物器官

3.1 使人类ES细胞与猪等动物的胚胎嵌合，通过人、猪嵌合体动物为人类提供可移植器官。这样，可以克服异种动物器官移植所出现的免疫排斥反应。

3.2 定向诱导人类ES细胞分化，形成供移植的人体器。利用体细胞核移植技术在体外生产人的克隆胚胎，当克隆胚胎发育至袋胚时，分离并体外培养人胚胎ICM，获取ES细胞。然后在体外定向诱导分化ES细胞，生产包括人肌肉、神经和造血细胞的细胞组织[5]。已有在体外定问分化诱导ES细胞产生造血细胞，神经细胞和心肌组织并将其移植给成年小鼠的报道。体外受精胚胎及体细胞核移植胚胎为人类ES细胞的分离与克隆提供了实验材料。从原始生殖细胞克隆人类ES细胞的成功为利用该项技术生产人体器宵开辟了新途径。Pittenger等已从人间充质细胞分离人的多能性细胞。这些都推动了以人类ES细胞为材料生产人体器官研究的进展。

3.3 将人的基因导入猪等动物ES细胞，生产禽人基因猪.利用转基因猪为人类提供器官移植的材料。

4 研究真核细胞基因表达与调控一种方法是将外派基因导人ES细胞，研究基因在细胞分化和胚胎发育中的作用。另一种方法是利用基因定位整合技术使ES细胞特定位点的基因突变，缺失或失去功能，研究缺乏特定基因的生物细胞分化及胚胎发育状况，从而确定特定基因在生物发育过程中的作用，具体表现在：

4.1 利用转基因技术研究动物内分泌功能的关系例如，利用基因定位技术破坏胚细胞相关基因，可以制备甲状腺、肾上腺、卵巢、胰腺功能紊乱的小鼠模型，来研究高血压和繁殖功能与下丘脑一垂体分泌激素调节的关系。携带有metallothionein启动子和人或大鼠生长激素基因的小鼠，由于人或大鼠生长激素基因的过度表达，使该小鼠比正常小鼠大得多。

4.2 利用基因定位技术可以研究肿瘤的形成过程转基因小鼠可用于研究肿瘤的形成过程。近交小鼠肿瘤发生过程的特异性表明，肿瘤的发生具有遗传性。转基因小鼠肿瘤的形成，为进一步了解从细胞增生到肿瘤形成的过程提供了材料。

4.3 利用基因定位技术研究激素与控制生物发育基因的关系 利用细胞遗传操作技术增加或删去控制发育的有关基因，制备基因缺失型或基因定型小鼠，观测这种小鼠的表现以及对有关激素作用的反应。ES细胞遗传操作技术为从细胞到个体水平系统研究激素和基因对动物生长发育的调控机制提供了工具。

4.4 寻找与生长发育有关的基因 诱捕载体(Entrapment)与ES细胞相结合形成的一种新技术，可以识别在动物发育过程中表达的任何基因及其活动。例如，已知在生物发育过程中具有重要作用的某种蛋白质的结构，利用RT-PCR技术可以合成其相应的cDNA，通过分子杂交技术就可确定该基因在染色体中的位置。利用ES细胞遗传操作技术，可以有目的的探索同源异型盒家族基因的时空表达格局及其与细胞分化和胚胎发育的关系。

5 建立人类遗传病研究的动物模型 Piedrahita等以PJPB和PNMC109为载体(含有抗新霉素G418基因和aPLOE基因序列)，利用间源重组技术定位操作ES细胞的阿卟脂蛋白(apolipoprotein)E基因，制备aPloE基因缺失型ES细胞，将这种ES细胞导入囊胚腔，形成了嵌合胚胎。雌雄突变小鼠交配，生产了携带有ApLoE基因突变的小鼠[13]。这种APDE基因突变性小鼠为科学家研究阿卟脂蛋白缺乏症及其临床治疗方法提供了动物模型。

6 研究ES细胞在胚胎发育过程中的功能Hirofumi等将β-半乳糖苷酶基因导入ES细胞，将转染β-gal基因的ES细胞与早期胚胎嵌合，通过检测β-gal基因的表达来研究ES细胞在细胞分化、胚胎发育及参与各种组织形成过程中的作用。

7 研究基因表达及其产物的生理作用 ES细胞遗传操作技术也可用来研究蛋白质或酶的生理功能。Cozzi等用同源重组技术破坏ES细胞编码金属蛋白酶组织抑制因子(TIMP)的基因，产生金属蛋白酶基因缺失型ES细胞。其特性与同质细胞相似，比普通ES细胞更具有侵袭力。

8 研究同源重组序列长度与外源基因整台效率的关系 Heinte等将Rb基因片段与neo,hyg和HPRT标记基因相连接插入载体的BglⅡ位点，转染ES细胞，外源基因的整合率高达78%[16]。利用同源重组技术定位操作基因组，同源重组序列不可过小，否则会使操作的精确性降低。Thomas等设计了一种载体，使突变序列位于同源重组靶基因位点两侧数千个碱基之外。利用这种替换DNA序列载体，对小鼠ES细胞Hprt位点进行精细遗传操作，制备HPRT突变性细胞株，若同源重组序列DNA长度小于从1kd，重组的准确性降低。Hasty等研究表明，以插入载体和置换载体为工具，利用同源重组使压细胞特定位点发生突变，定点突变的效率与载体同源基因序列的长度有关，当同源序列在1.3～6.7kb之间逐渐增加时，定点突变的效率也随之增加。若同源重组碱基序列大于临界长度(6～8kb)，定位突变的效率就会下降。

9 研究细胞分化的机制利用ES细胞体外培养技术，可不受干扰地对单一的影响胚胎细胞分化的因子进行系统研究。ES细胞在细胞分化研究中的主要作用是：

9.1 研究饲养层抑制ES细胞分化的生理机制 深入研究ES细胞分化抑制的机制，对于阐明细胞分化调节的生理机制，寻求细胞分化调节的途径，具有非常重要的作用。如果人们能利用ES细胞弄清细胞分化的机制，就能从基因转录、翻译等水平对细胞进行操作，定向改变细胞分化的方向。

9.2 研究ES细胞的定向分化 培养的ES细胞在去除分化抑制因素或添加诱导分化因子后就会发生定向分化，形成某种类型组织细胞。Thomas研究发现，体外培养的ES细胞能自行向内脏卵黄囊、血岛及心肌细胞定向分化。Smith等实验证明胚细胞在不含分化抑制物的培养基中能分化形成中胚层;当ES细胞在禽DIA和维生素A酸的培养基中，则分化形成体壁内胚层。

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