胚胎干細(xì)胞的應(yīng)用前景

1、    胚胎干細(xì)胞的應(yīng)用前景    韓海榮【摘 要】干細(xì)胞是一類具有自我更新和分化潛能的細(xì)胞。它包括胚胎干細(xì)胞和成體干細(xì)胞。人類胚胎干細(xì)胞可以成功地在體外培養(yǎng)。胚胎干細(xì)胞經(jīng)誘導(dǎo)可以分化為其他類型的細(xì)胞和組織,為干細(xì)胞的廣泛應(yīng)用提供了基礎(chǔ)?！娟P(guān)鍵詞】干細(xì)胞 胚胎干細(xì)胞 克隆 器官移植干細(xì)胞是一種未充分分化,尚不成熟的細(xì)胞,具有再生各種組織器官和人體的潛在功能,醫(yī)學(xué)界稱之為“萬(wàn)用細(xì)胞”。人類寄希望于利用干細(xì)胞的分離和體外培養(yǎng),在體外繁育出組織或器官,并最終通過(guò)組織或器官移植,實(shí)現(xiàn)對(duì)臨床疾病的治療。干細(xì)胞具有經(jīng)培養(yǎng)不定期地分化并產(chǎn)生特化細(xì)胞的能力。如果與克隆技

2、術(shù)相結(jié)合,胚胎干細(xì)胞便可發(fā)展成遺傳特征與病人完全吻合的細(xì)胞、組織或器官?？茖W(xué)家普遍認(rèn)為,干細(xì)胞的研究將為臨床醫(yī)學(xué)提供更為廣闊的應(yīng)用前景。一、胚胎干細(xì)胞1.胚胎干細(xì)胞(es細(xì)胞)的概念胚胎干細(xì)胞是指當(dāng)受精卵分裂發(fā)育成囊胚時(shí)內(nèi)細(xì)胞團(tuán)的細(xì)胞,它具有體外培養(yǎng)無(wú)限增殖、自我更新和多向分化的特性。無(wú)論在體外還是體內(nèi)環(huán)境,es細(xì)胞都能被誘導(dǎo)分化為機(jī)體幾乎所有的細(xì)胞類型。進(jìn)一步說(shuō),胚胎干細(xì)胞是一種高度未分化細(xì)胞。它具有發(fā)育的全能性,能分化出成體動(dòng)物的所有組織和器官,包括生殖細(xì)胞。2.胚胎干細(xì)胞的形態(tài)學(xué)特征es細(xì)胞具有與早期胚胎細(xì)胞相似的形態(tài)結(jié)構(gòu),細(xì)胞核大,有一個(gè)或幾個(gè)核仁,胞核中多為常染色體質(zhì),胞質(zhì)胞漿少,結(jié)

3、構(gòu)簡(jiǎn)單,胚胎干細(xì)胞具有正常的、完整及穩(wěn)定的染色體核型。體外培養(yǎng)時(shí),細(xì)胞排列緊密,呈集落狀生長(zhǎng)。用堿性磷酸酶染色,es細(xì)胞呈棕紅色,而周圍的成纖維細(xì)胞呈淡黃色。細(xì)胞克隆和周圍存在明顯界限,形成的克隆細(xì)胞彼此界限不清,細(xì)胞表面有折光較強(qiáng)的脂狀小滴。細(xì)胞克隆形態(tài)多樣,多數(shù)呈島狀或巢狀。3.胚胎干細(xì)胞的全能性es細(xì)胞的全能性是指es細(xì)胞在解除分化抑制的條件下能參與包括生殖腺在內(nèi)的各種組織的發(fā)育潛力,即es細(xì)胞具有發(fā)育成完整動(dòng)物體的能力,可以為細(xì)胞的遺傳操作和細(xì)胞分化研究提供豐富的試驗(yàn)材料。es細(xì)胞的多能性是指es細(xì)胞具有發(fā)育成多種組織的能力,參與部分組織的形成。將es細(xì)胞培養(yǎng)在不含分化抑制物的培養(yǎng)基上

4、,可以形成類胚體。將es細(xì)胞在特定培養(yǎng)基進(jìn)行培養(yǎng),可以定向分化成特定組織,如es細(xì)胞在含有白血病抑制因子和維生素a酸(ra)的培養(yǎng)基上,可以分化形成全壁內(nèi)胚層,將es細(xì)胞與胚胎細(xì)胞共同培養(yǎng)或?qū)s細(xì)胞注入囊胚腔中,es細(xì)胞就會(huì)參與多種組織的發(fā)育。4.胚胎干細(xì)胞的來(lái)源最初,研究者從自然受精的囊胚內(nèi)細(xì)胞團(tuán)分離獲得了胚胎干細(xì)胞,后續(xù)的研究者們又陸續(xù)利用8細(xì)胞胚胎、桑椹胚等分離得到具有多分化潛能的細(xì)胞。盡管這些不同來(lái)源的細(xì)胞之間有所差別,人們?nèi)詫⑵浣y(tǒng)稱為胚胎干細(xì)胞。從胚胎的來(lái)源看,由受精卵發(fā)育而來(lái)的早期胚胎是胚胎干細(xì)胞的經(jīng)典來(lái)源。此外,還有從輔助生殖治療剩余的胚胎或者流產(chǎn)胚胎獲取胚胎干細(xì)胞,還能利用體

5、細(xì)胞核移植技術(shù)制造胚胎用于獲取胚胎干細(xì)胞。二、胚胎干細(xì)胞的應(yīng)用前景1.克隆動(dòng)物胚胎干細(xì)胞在理論上講可以無(wú)限傳代和增殖而不失其正常的二倍體基因型和表現(xiàn)型,所以可以對(duì)其進(jìn)行體外培養(yǎng)至早期胚胎進(jìn)行胚胎移植,在短期內(nèi)可獲得大量基因型和表現(xiàn)型完全相同的個(gè)體,這在保護(hù)珍稀野生動(dòng)物方面有著重要意義。還可對(duì)胚胎干細(xì)胞進(jìn)行遺傳操作,通過(guò)細(xì)胞核移植生產(chǎn)遺傳修飾性動(dòng)物,有可能創(chuàng)造新的物種。2.轉(zhuǎn)基因動(dòng)物利用轉(zhuǎn)基因技術(shù),將控制人們所需性狀的基因?qū)氲脚咛ジ杉?xì)胞中,在體外適宜條件下進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng),在對(duì)其誘導(dǎo)分化,產(chǎn)生一個(gè)新的個(gè)體即轉(zhuǎn)基因生物體,讓其表現(xiàn)人們所需要的性狀。如將藥用蛋白基因與乳腺蛋白質(zhì)基因的啟動(dòng)子等調(diào)控組件重

6、組在一起,通過(guò)顯微注射等方法,導(dǎo)入哺乳動(dòng)物的胚胎干細(xì)胞中,然后,將體外培養(yǎng)胚胎干細(xì)胞得到的早期胚胎移植到受體子宮內(nèi),使其生長(zhǎng)發(fā)育成轉(zhuǎn)基因動(dòng)物。該轉(zhuǎn)基因動(dòng)物進(jìn)入泌乳期后,可以通過(guò)分泌的乳汁來(lái)生產(chǎn)所需要的藥品,因而使其成為“乳腺生物反應(yīng)器”或“乳房生物反應(yīng)器”。3.器官移植對(duì)胚胎干細(xì)胞進(jìn)行體外培養(yǎng),經(jīng)過(guò)誘導(dǎo)分化,形成相應(yīng)的組織和器官,可以用于組織器官的移植,使體內(nèi)病變的組織器官得以修復(fù)并恢復(fù)正常功能。而且用自體的細(xì)胞進(jìn)行培養(yǎng)后移植還可以避免異體移植所帶來(lái)的免疫排斥問(wèn)題。目前,在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)方面,用es細(xì)胞誘導(dǎo)分化出的某些組織細(xì)胞已成功地治愈肝衰竭、心衰竭、成骨不良等疑難病癥。也許在不久的將來(lái),當(dāng)我們的

7、身體某一類細(xì)胞功能出現(xiàn)異?；蛲嘶瘯r(shí),就可以通過(guò)誘導(dǎo)es細(xì)胞定向分化來(lái)及時(shí)修補(bǔ)。4.胚胎干細(xì)胞是研究體外細(xì)胞分化的理想材料es細(xì)胞在添加抑制因子的培養(yǎng)液中,能夠維持不分化的狀態(tài)。在培養(yǎng)液中加入分化誘導(dǎo)因子,如牛黃酸、丁酰環(huán)腺苷酸等化學(xué)物質(zhì)時(shí),就可以誘導(dǎo)es細(xì)胞向不同類型的組織細(xì)胞分化,這為揭示細(xì)胞分化和細(xì)胞凋亡的機(jī)理提供了有效的手段。5.胚胎干細(xì)胞在哺乳動(dòng)物個(gè)體發(fā)育中的研究由于es細(xì)胞可以分化為胚胎的內(nèi)胚層、中胚層和外胚層中任何一類細(xì)胞,于是可以將帶有遺傳標(biāo)記的es細(xì)胞注入早期胚胎的囊胚腔,通過(guò)組織化學(xué)染色,了解es細(xì)胞的分化特點(diǎn),這就為研究胚胎發(fā)育過(guò)程中的細(xì)胞分化及組織和器官形成的規(guī)律,進(jìn)而研

8、究動(dòng)物體器官形成的時(shí)間、發(fā)育過(guò)程以及影響的因素等提供了可能。6.胚胎干細(xì)胞用于治療疾病目前,胚胎干細(xì)胞已經(jīng)在多種疾病的治療中發(fā)揮著重要的作用。如帕金森氏綜合癥是以某些運(yùn)動(dòng)障礙(靜止性震顫、肌強(qiáng)直、運(yùn)動(dòng)遲緩和姿勢(shì)反射喪失)為臨床特征的一組疾病。發(fā)病是由于多巴胺神經(jīng)系統(tǒng)病變或損傷引起原發(fā)性多巴胺缺損。正常健康狀態(tài)下,乙酰膽堿和多巴胺的效應(yīng)之間存在一種平衡狀態(tài)?；疾r(shí)多巴胺減少,打破平衡,導(dǎo)致病人活動(dòng)障礙。所以可以在體外培養(yǎng)胚胎干細(xì)胞,并定向誘導(dǎo)其分化成生成多巴胺的神經(jīng)細(xì)胞,可望用于治療帕金森氏綜合癥。三、胚胎干細(xì)胞應(yīng)用中的爭(zhēng)議研究和利用胚胎干細(xì)胞是當(dāng)前生物工程領(lǐng)域的核心問(wèn)題之一。然而,人類胚胎干細(xì)

9、胞的研究工作引起了全世界范圍內(nèi)的很大爭(zhēng)議,支持者認(rèn)為這項(xiàng)研究有助于根治很多疑難雜癥,可以利用這項(xiàng)研究誘導(dǎo)胚胎干細(xì)胞分化成組織器官進(jìn)行自體器官移植,以解決在臨床醫(yī)學(xué)上存在的器官移植所帶來(lái)的免疫排斥問(wèn)題,是一種挽救生命的慈善行為,是科學(xué)進(jìn)步的表現(xiàn),應(yīng)該對(duì)這項(xiàng)研究予以支持。而反對(duì)者則認(rèn)為,支持進(jìn)行胚胎干細(xì)胞研究就等于是慫恿他人“扼殺生命”,這是不道德的,違反倫理的。進(jìn)行胚胎干細(xì)胞研究就必須在胚胎上“大動(dòng)手腳”,破壞胚胎,而胚胎也是人尚未成形時(shí)在子宮的生命形式。如果這樣做就是間接犧牲了一個(gè)未來(lái)的小生命,所以會(huì)惹來(lái)很多倫理上的反對(duì)和斥責(zé)。更有科學(xué)家認(rèn)為,在培養(yǎng)準(zhǔn)備階段,哪怕是微小的變化都可能導(dǎo)致對(duì)移植后的細(xì)胞