人胚胎干细胞的研究进展

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1、人胚胎干细胞的研究进展【关键词】人胚胎干细胞;应用　干细胞(Stemcell)是一类具有自我更新能力的多潜能细胞，即干细胞保持未定向分化状态和具有增殖能力，在合适的条件下或给予合适的信号，它可以分化成多种功能细胞或组织器官，又称其为“万用细胞”。干细胞来源于胚胎、胎儿组织和成年组织。根据发育阶段，干细胞分为胚胎干细胞和成体干细胞。1998年Thomson等〔1〕第一次从胚胎中分离培养了人体胚胎干细胞(humanembryonicstemcell，hESC)，并随后发现它能分化为体内几乎所有的细胞后，由此掀起全球范围内的h

2、ESC研究热潮。本文对人胚胎干细胞的基本理论以及目前国内外人胚胎干细胞的实验研究和临床应用进行综述。　　1人胚胎干细胞的来源　　胚胎干细胞来源于着床前的囊胚内细胞团(Intercellmass，ICM)或早期胚胎的原始生殖细胞(Embryonicprimordialgermcell，EG)，是一大类未分化的二倍体全能干细胞，具有无限增殖、自我更新和多向分化的潜能。1998年,Thomson等〔1〕首次报道在体外受精5d的人囊胚中成功分离出人类胚胎干细胞(Humanembryonicstemcell，hESC)，体外培养维

3、持不分化状态均传代30代以上。同年,Shamblott〔2〕报道了从受精后5～920w的人胚胎中含有原始生殖细胞的生殖嵴和肠系膜中成功分离培养出5个多潜能干细胞系，其特征类似于胚胎干细胞，可连续传代且核型稳定。免疫组织化学分析表明其可分化为包括所有3个胚层的组织。Thomson等和Shamblott分别用人胚胎干细胞和胚胎生殖细胞建立了胚胎干细胞系。Hwang等〔3〕应用体细胞核转移技术方法获得了胚胎干细胞，该方法将来源于供体体细胞的细胞核移植进入去除细胞核的卵母细胞，然后在体外将其培养至胚泡期,分离出胚胎干细胞，并可在

4、体外将其定向诱导分化为各种特定的功能细胞，由这种方法获得的细胞或组织,遗传物质和供体一致，故移植后不会产生免疫排斥反应。　　2人胚胎干细胞的生物学特性　　人胚胎干细胞有以下特性：(1)具有分化的多潜能性，在体外可诱导分化出属于三个胚层的分化细胞;(2)具有种系传递功能;(3)具有长期的未分化增殖能力，细胞不仅能分化成各种器官组织，而且能增殖生成新的保持同种性状的ES细胞;(4)易于进行基因改造操作;(5)保留了正常的二倍体的性质且核型正常;(6)胚胎干细胞端粒酶活性呈阳性,具有维持端粒长度,保持干细胞增殖能力的重要作用〔

5、4〕。　　人类ES细胞在形态和行为上与鼠ES细胞不同，其生长缓慢，往往形成扁平而非球形集落〔5〕，未分化人类ES细胞有典型形态，包括高核20胞质比例和多巨核。人类ES细胞表达特征细胞表面标记，如SSEA3、SSEA4、TRA160和TRA181,但不表达SSEA1。人类ES细胞来源于非常早期的胚胎，有正常染色体并能延长增殖，它们表达高水平的端粒酶，没有复制衰老现象，提示这些未分化ES细胞系能无限增殖，有可能培养出无限数量的分化衍生物〔3〕。白血病抑制因子(LIF)能阻止鼠ES细胞分化，使其保持未分化状态，

6、当去除LIF或饲养层细胞，许多类型的ES细胞将自动分化形成与种植后胚胎组织相似的拟胚体，这种球形结构包括3个胚层结构〔6〕。人类ES细胞可分化成各种细胞类型,包括内胚层、神经细胞和肌肉细胞等。当人类ES细胞注入免疫缺陷鼠体内，即形成有多种细胞类型分化的畸胎瘤，包括呼吸上皮和内脏上皮(内胚层);平滑肌、软骨、骨和连接组织(中胚层);神经组织、上皮和毛发(外胚层);及许多未分化细胞类型〔7〕。　　3人胚胎干细胞的建系和培养　　3.1胚胎干细胞的建系在体外受精(IVF)治疗不孕症的过程中,B超介导下经阴道穿刺获取人卵母细胞,将

7、卵母细胞和精子体外受精后培养至囊胚。然后可用免疫外科手术法、组织培养法、机械剥离法等,去除囊胚外层的透明带,分离出囊胚中的ICM。目前最常用的胚胎是冷冻胚胎,其次是新鲜胚胎、克隆胚胎。20　　将临床上人工终止妊娠的5～9周龄胎儿,用加有青霉素、链霉素的PBS反复洗涤,剪开胎膜,小心分离出胚胎,在解剖镜下用眼科剪剪取胚胎生殖嵴及周围组织,剪碎,用消化液消化,离心去上清,加入培养液,置于小鼠胚胎成纤维细胞饲养层上培养。一段时间的培养后,hESC从内细胞团中爬出,经过反复传代,建成hES细胞系。　　3.2胚胎干细胞的培养　　3

8、.2.1常规培养液常用的基础培养基有改良伊格尔培养基(MEM)α、达氏修正依氏培养基(DMEM)、组织培养基(TCM)199、F12等合成培养基，以DMEM应用最为普遍。它的主要成分是氨基酸、维生素、碳水化合物、无机离子和一些其他辅助物质。　　3.2.2无血清培养基血清中含有许多未知的成分和一些分化诱导因子，不利