干細(xì)胞研究的進(jìn)展與前景.docx

干細(xì)胞研究的進(jìn)展與前景(文獻(xiàn)綜述)胞生第一組干細(xì)胞是人體內(nèi)最原始的細(xì)胞，具有較強(qiáng)的分化再生能力，由于干細(xì)胞的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣闊， 21世紀(jì)以來一直被認(rèn)為是科技發(fā)展的熱點(diǎn)之一。2000年干細(xì)胞研究被美國(guó)科學(xué)雜志列入年度世界十大科學(xué)進(jìn)展。2001年美國(guó)科學(xué)又將其置于2002年值得關(guān)注的六大熱門科技領(lǐng)域之首。2001年以來，美國(guó)、英國(guó)、中國(guó)等國(guó)家已紛紛立法允許應(yīng)用干細(xì)胞進(jìn)行治療性克隆的研究。有關(guān)干細(xì)胞治療的研究具有不可估量的醫(yī)學(xué)價(jià)值，其巨大的臨床應(yīng)用潛力將對(duì)醫(yī)學(xué)產(chǎn)生巨大的影響。1、 干細(xì)胞的定義干細(xì)胞（stem cell）是具有自我復(fù)制能力的多潛能性細(xì)胞，是一種未充分分化，尚不成熟的細(xì)胞，具有再生各種組織和人體的潛在功能的細(xì)胞。2、 干細(xì)胞的分類2.1根據(jù)發(fā)育狀態(tài)分類干細(xì)胞根據(jù)所處的發(fā)育階段可以分為胚胎干細(xì)胞（embryonic stem cell）和成體干細(xì)胞（somatic stem cell）。2.1.1胚胎干細(xì)胞：胚胎干細(xì)胞是來源于胚胎內(nèi)細(xì)胞團(tuán)或原始生殖細(xì)胞的一種多能細(xì)胞系，能以一種不確定的未分化狀態(tài)擴(kuò)增，幾乎可以向所有成年組織分化。2.1.2成體干細(xì)胞：指存在于已經(jīng)分化組織中的未分化細(xì)胞，這種細(xì)胞能夠自我更新和分化行成該類型組織。目前發(fā)現(xiàn)的成體干細(xì)胞有造血干細(xì)胞、骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞、神經(jīng)干細(xì)胞、肝干細(xì)胞、視網(wǎng)膜神經(jīng)干細(xì)胞、胰腺干細(xì)胞等。2.2根據(jù)發(fā)育潛能分類干細(xì)胞根據(jù)的發(fā)育潛能可分為全能干細(xì)胞（totipotent stem cell）、多能干細(xì)胞（pluripotent stem cell）和專能干細(xì)胞（unipotent stem cell）。2.2.1全能干細(xì)胞：具有形成完整個(gè)體的分化潛能，如受精卵，胚胎干細(xì)胞 。2.2.2多能干細(xì)胞：具有分化出多種組織細(xì)胞的潛能，但失去了發(fā)育成完整個(gè)體的能力，發(fā)育潛能受到一定的限制，如骨髓多能干細(xì)胞。2.2.3專能干細(xì)胞：這類干細(xì)胞只能像一種類型或密切相關(guān)的兩種類型的細(xì)胞分化，如上皮組織基底層干細(xì)胞，肌肉中的成肌細(xì)胞。3、 干細(xì)胞的獲得3.1體外培養(yǎng)法2007年，James A. Thomson在Wisconsin大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的研究小組從人胚胎組織中培養(yǎng)出了干細(xì)胞株1。他們使用的方法是：人卵體外受精后，將胚胎培育到囊胚階段，提取內(nèi)細(xì)胞團(tuán)細(xì)胞， 建立細(xì)胞株。經(jīng)測(cè)試這些細(xì)胞株的細(xì)胞表面標(biāo)記和酶活性，證實(shí)它們就是全能干細(xì)胞。用這種方法，每個(gè)胚胎可取得1520干細(xì)胞用于培養(yǎng) 。雖然通過體外培養(yǎng)的方式可以獲得多能細(xì)胞系，但是使用這種方式獲得的細(xì)胞系有限。這種非病人自身細(xì)胞在細(xì)胞移植治療中同樣存在配型和免疫排斥問題。3.2體細(xì)胞核移植研究表明，多種類型的已分化細(xì)胞的核移植到去核的卵母細(xì)胞內(nèi)均可以產(chǎn)生多能性干細(xì)胞，進(jìn)而完成全部發(fā)育過程產(chǎn)生成活健康的個(gè)體2,3。通過核移植方式獲得的胚胎干細(xì)胞樣細(xì)胞的多能性也得到了證實(shí)4。核移植提供了一條獲得病人自身特異性多能性干細(xì)胞的途徑，從而實(shí)現(xiàn)“治療性克隆”。 將染色體移植到除去染色體的有絲分裂期受精卵內(nèi)可以達(dá)到相同的效果5。使用這種方式獲得多能干細(xì)胞，可以利用廢棄的受精卵，還可以利用受精異常的非整倍體受精卵。雖然通過核移植可以獲得個(gè)性化的多能性干細(xì)胞，但是在獲得干細(xì)胞的過程中使用了異體卵母細(xì)胞，同樣涉及到倫理問題，有可能限制這種方法的使用。3.3細(xì)胞融合法原生殖細(xì)胞與成體胸腺淋巴細(xì)胞融合后獲得的雜合細(xì)胞在形態(tài)上與原生殖細(xì)胞相同，這提供了一條新的獲得多能性干細(xì)胞的途徑。成體胸腺細(xì)胞和胚胎干細(xì)胞融合后形成的雜合細(xì)胞在很多方面顯示出了多能性。并且，該雜合細(xì)胞在體內(nèi)可以形成含3個(gè)原始胚層的雜合胚胎。這一結(jié)果證明了干細(xì)胞可以使與之融合的成體細(xì)胞基因重新編程，獲得多能性6。以融合方式獲得的雜合細(xì)胞的多能性已經(jīng)得到證實(shí)7。4、 干細(xì)胞的研究現(xiàn)狀4.1美國(guó)干細(xì)胞研究現(xiàn)狀 在干細(xì)胞研究鄰域，美國(guó)保持著絕對(duì)的領(lǐng)先地位。從最初的骨髓移植算起，干細(xì)胞研究在美已進(jìn)行了30年。目前在美國(guó)已建立起16株人胚胎干細(xì)胞系8，在胚胎干細(xì)胞的誘導(dǎo)分化，基因調(diào)控以及相關(guān)組織工程均取得一大批研究成果和專利。2002年4月，美國(guó)國(guó)家衛(wèi)生研究所決定撥款350萬美元，資助4所機(jī)構(gòu)進(jìn)行人類胚胎干細(xì)胞研究。這是美國(guó)總統(tǒng)布什宣布允許有限支持人類胚胎干細(xì)胞研究以來，美政府向該領(lǐng)域投入的首筆大額經(jīng)費(fèi)。2005年10月，美國(guó)食品和藥物管理局(FDA)也已批準(zhǔn)將神經(jīng)干細(xì)胞移植入人體大腦。2006年財(cái)力雄厚的哈佛大學(xué)宣布正式啟動(dòng)通過克隆人類胚胎提取干細(xì)胞的研究項(xiàng)目，并投巨資建立美國(guó)最大的干細(xì)胞研究中心。2011財(cái)年，美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生院（NIH）將投入3.58億美金支持成體干細(xì)胞研究9。4.2英國(guó)干細(xì)胞研究現(xiàn)狀 2001年1月，英國(guó)第一個(gè)將克隆研究合法化，允許科學(xué)家培養(yǎng)克隆胚胎以進(jìn)行干細(xì)胞研究，并將這一研究定性為“治療性克隆”10。2005年英國(guó)稱將建立全國(guó)性干細(xì)胞研究網(wǎng)絡(luò)，以鞏固英國(guó)在該領(lǐng)域的領(lǐng)先地位，2006年，英國(guó)批準(zhǔn)世界首個(gè)干細(xì)胞銀行向各國(guó)科學(xué)家或?qū)嶒?yàn)室提供胚胎干細(xì)胞。2006年，歐盟議會(huì)通過干細(xì)胞研究撥款法案，干細(xì)胞研究在歐盟從此擁有“合法身份”。4.3我國(guó)干細(xì)胞的研究現(xiàn)狀在這場(chǎng)干細(xì)胞研究開發(fā)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)中，我國(guó)的反應(yīng)較快。自20世紀(jì)90年代后期以來，干細(xì)胞研究一直受到我國(guó)政府和科學(xué)界的高度重視。1998年起，國(guó)家科技部和國(guó)家自然科學(xué)基金委員先后把干細(xì)胞研究作為我國(guó)科技發(fā)展的重點(diǎn)領(lǐng)域，并于2000年以來連續(xù)多年將其列入“863”，“973”，國(guó)家自然基金重點(diǎn)項(xiàng)目，投入大量資金資助。根據(jù)PubMed數(shù)據(jù)庫(kù)的檢索結(jié)果，以我國(guó)為第一承擔(dān)單位發(fā)表的干細(xì)胞相關(guān)論文數(shù)由1998年僅占全世界總數(shù)的0.3%上升到2010年的7.5%。截至2010年3月，中國(guó)干細(xì)胞相關(guān)發(fā)明專利申請(qǐng)量和作為專利優(yōu)先權(quán)國(guó)家的專利申請(qǐng)量分別位居世界第6位和第3位11。4.4其他國(guó)家干細(xì)胞研究進(jìn)程德國(guó)、新加坡、澳大利亞等多個(gè)國(guó)家也把干細(xì)胞研究作為生物高技術(shù)研究的重點(diǎn)，不但制定了短期和長(zhǎng)期的發(fā)展計(jì)劃，而且投資建立了大批專業(yè)化干細(xì)胞工程技術(shù)研究中心。瑞典 巴西也于2005年通過立法繼續(xù)支持干細(xì)胞研究。2000年新加坡、澳大利亞的pera等也有培養(yǎng)成功人胚胎干細(xì)胞的相關(guān)報(bào)道12。2006年，澳大利亞眾議院通過了一項(xiàng)新法案，通過了克隆人體胚胎干細(xì)胞研究的法令，從而令治療性克隆研究合法化。印度藥品管理局批準(zhǔn)了干細(xì)胞產(chǎn)品的第一個(gè)臨床試驗(yàn)，通過一個(gè)聯(lián)合的I期和II期臨床試驗(yàn)，干細(xì)胞產(chǎn)品能否使心肌梗塞和重癥肢體缺血患者受益13。5、 干細(xì)胞技術(shù)的發(fā)展前景干細(xì)胞具有治療人類很多疾病的潛能，如衰老、癌癥、糖尿病、失明和神經(jīng)性退化等。但將這些新的治療方法應(yīng)用到臨床還需很多努力。任何新療法的標(biāo)準(zhǔn)都是一樣的：有效性、安全性和可承受能力。2009年1月美國(guó)FDA批準(zhǔn)了第一例ES細(xì)胞臨床實(shí)驗(yàn)，這與ES首次分離間隔近10年。在該實(shí)驗(yàn)中， ES來源的少突細(xì)胞修復(fù)脊髓損傷的安全性將被評(píng)估。目前已分離鑒定大量的ES細(xì)胞系并對(duì)其進(jìn)行臨床階段的儲(chǔ)備用以對(duì)供體和受體提供最佳的免疫配對(duì)。然而一種新的移植手段更為引人注目，應(yīng)用患者自體的iPS細(xì)胞移植， 從而消除免疫抑制藥物的需要。相比基因操控，掌握如何誘導(dǎo)細(xì)胞有效穩(wěn)定的多能性并維持治療細(xì)胞連接復(fù)合物的藥理活性才是研究的重要目標(biāo)14。干細(xì)胞移植的另一應(yīng)用是刺激病人內(nèi)源性干細(xì)胞的分裂或分化，可以用來治療皮膚傷等。最近研究表明，在成年小鼠中，胰腺外分泌細(xì)胞經(jīng)轉(zhuǎn)錄因子表達(dá)可被重分化轉(zhuǎn)成多能性的 可產(chǎn)生胰島素的B細(xì)胞而調(diào)控胰腺發(fā)育。原位細(xì)胞再分化對(duì)組織進(jìn)行修復(fù)有待進(jìn)一步深入研究15。干細(xì)胞移植在治療男性不育過程中也有著很好的應(yīng)用前景。日益發(fā)展的診斷技術(shù)及外科技術(shù)、放療和化療方法，使得何杰金病、睪丸癌、白血病等青壯年男性患者的長(zhǎng)期生存甚至治愈成為可能。但這些患者的睪丸生精功能也在治療的過程中受到嚴(yán)重的損害。為此，可在治療前就收集患者的精原干細(xì)胞冷凍保存起來，之后利用精原干細(xì)胞移植進(jìn)行修復(fù)。還有成年以后才發(fā)現(xiàn)的雙側(cè)高位隱睪患者，其睪丸生精功能在高溫的影響下嚴(yán)重受損，表現(xiàn)為嚴(yán)重的少弱精子癥，甚至無精子癥，但患者的睪丸中仍有對(duì)熱不敏感的精原干細(xì)胞和支持細(xì)胞，可利用精原干細(xì)胞技術(shù)進(jìn)行恢復(fù)治療。此外，有些疾病可以通過植入正常的造血干細(xì)胞進(jìn)行治療，如白細(xì)胞生成或功能缺陷免疫缺陷病Fanconi貧血等。由于這類患者本身的造血干細(xì)胞即存在某種缺陷，所以只能利用異基因干細(xì)胞移植。由于存在免疫排斥的問題，還需基因修飾來進(jìn)行改造，同時(shí)通過基因修飾還可以賦予細(xì)胞及其子細(xì)胞新的特性。隨著相關(guān)研究的深入，幾乎每天都會(huì)有新的干細(xì)胞治療的報(bào)道，我們有理由相信，在未來的幾十年，干細(xì)胞將會(huì)對(duì)醫(yī)學(xué)治療方面帶來巨大變革，人類健康水平也將得到極大的提高。參考文獻(xiàn)：【1】 Induced Pluripotent Stem Cell Lines Derived from Human Somatic Cells, Yu, J. et al., Science 2007, 318, 1917-1920.【2】 WAKAYAMAT，PERRY A C，ZUCCOTTIM，et al. 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