胚胎干细胞在临床医学中的应用前景

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1、http://www.paper.edu.cn胚胎干细胞及其在人类疾病治疗中的应用邱妍，谢冰，芮荣(南京农业大学动物医学院，江苏南京210095)摘要：胚胎干细胞是一类多能性干细胞，近年来已成为生命科学研究领域的热点之一。尤其在人类疾病治疗方面有着诱人的应用前景。本文主要介绍了胚胎干细胞在几种疑难疾病治疗上的应用及其前景，胚胎干细胞与异种器官移植，以及目前存在的一些问题。关键词：胚胎干细胞；分化；疾病；移植胚胎干细胞（Embryonicstemcells，ES）来源于着床前的囊胚内细胞团（ICM）或早期胚胎的原始生殖细胞（PGCs）。这种多能性细胞可在体外

2、无限增殖并保持未分化状态，适当条件下也可被诱导分化为各种组织细胞。因此，其在良种家畜的繁育，保护日趋减少的遗传资源，动物克隆，细胞分化和胚胎发育的研究，基因调控机理等方面表现出重要的意义，尤其在组织器官的修复与移植治疗上有着潜在的应用价值。近年来，ES细胞在疾病治疗方面的独特作用引起了全世界学者的广泛关注。1ES细胞的生物学性质1.1形态学特征ES细胞的形态结构与早期胚胎细胞相似，胞体体积小，核质比高，细胞核显著，有一个或两个核仁。细胞呈多层集落状生长，紧密地聚集在一起，细胞界限不清，形似鸟巢。细胞染色体正常，具有稳定的二倍体核型。1.2高度分化潜能体外培

3、养的ES细胞在饲养层细胞上、条件培养基或添加细胞分化抑制因子(如LIF)的特定条件下，均可以维持其未分化状态。一旦将抑制分化的因素去除，ES细胞能自发地进行分化。若采用悬浮培养，ES细胞则可以形成类胚体（Embryoidbody,EB）,再利用某些物质对其进行诱导分化。在体内，若将ES细胞注射到基因型相同或免疫缺陷小鼠的皮下或肾囊中，经一段时间后在注射部位可形成由三个胚层细胞组织构成的畸胎瘤。1.3遗传稳定性ES细胞可在体外培养条件下建立稳定的细胞系，经长期培养增殖、操作、选择克隆、冷冻保存，仍保持高度未分化状态和发育稳定性。ES细胞含正常二倍染色体，能稳

4、定传代。可以在体外对其进行遗传操作，如导入外源基因、标志基因，基因敲除等，通常不会改变其本身的遗传性能。1.4具有特异性标志分子的表达ES细胞表面含有丰富的碱性磷酸酶（AKP）和阶段特异性胚胎细胞表面抗原（stage-specificembryonicantigens,SSEA），胚胎特异性抗原有SSEA-1、SSEA-3、SSEA-4、TRA-1-60和TRA-1-81等。ES细胞还含有高度表达的Oct-4基因，高活性的端粒酶。这些分子都是鉴定ES细胞多能性的标志分子。2ES细胞的定向分化从理论上讲，多能性干细胞可分化为体内任何类型的细胞。因此在适宜条件

5、下，可以按照人们的意愿对ES细胞进行定向分化。现有的研究报道表明，ES细胞在体外可以定向分化为神经元、神经胶质、胰岛细胞、心肌细胞、横纹肌细胞、平滑肌细胞、软骨细胞、内皮细胞、脂肪细胞及各类血细胞等。-1-http://www.paper.edu.cn对ES细胞进行定向分化的基本方法是改变细胞的培养条件，主要是向培养基中添加生长因子、化学诱导剂等，或将ES细胞与其他细胞一起培养，也可以将ES细胞接种在适当的底物上。目前常用于ES细胞定向分化的生长因子有：表皮生长因子（EGF）、血小板衍生生长因子（PDGF）、碱性成纤维细胞生长因子（bFGF）、成纤维细胞生

6、长因子2（FGF-2）、血管内皮生长因子（VEGF）、转化生长因子β1（TGF-β1）、肝细胞生长因子（HGF）、神经生长因子（NGF）等；常用的化学诱导剂有二甲亚砜（DMSO）、维甲酸（RA）。3ES细胞在人类疾病治疗中的应用对于因疾病造成组织细胞损伤的患者而言，ES细胞提供了一个器官、组织移植修复的来源。目前研究较多的是一些多发而又难以治愈的严重疾患，如神经系统疾病、糖尿病、心脏病、肝脏疾病、癌症、重度烧伤或创伤、骨及骨关节病等等。3.1在神经系统疾病治疗中的应用许多神经系统疾病实际上是由于神经细胞的缺失所致，这些细胞如果得不到新生细胞的补充，所形成的

7、疾病就不可能治愈。帕金森病是由于多巴胺能神经元退化变性引起的，阿尔茨海默氏病是由于产生神经递质的细胞死亡引起的。对于脊髓损伤、多发性硬化病，轴突脱髓鞘是导致其功能丧失的一个主要因素。在脑损伤或脑卒中的患者脑内，也存在多种不同类型细胞的死亡或损伤。而且人类社会正在步入老龄化，一些伴随脑或脊髓相应部位的特定神经元死亡的老年性疾病显得越发重要。通过诱导ES细胞分化形成新的神经组织细胞并进行移植修复有望治愈这些疾病。[1]早在1995年，Bain就采用先形成类胚体，再用RA诱导的方法分化出神经细胞。1999年又有学者用同样的方法将ES细胞在体外诱导分化为少突胶质细

8、胞、星形胶质细胞和神经[2]元。Brustle等（1997）将ES