[精品]干细胞的研究进展

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1、干细胞的研究进展干细胞(stemcells)是一类貝•有口我复制能力(self-renewing)的多潜能细胞，在一定条件下，它可以分化成多种功能细胞。根据英发育阶段，丁细胞分为胚胎丁细胞和成体F细胞。胚胎干细胞的分化和增殖构成动物发育的基础，即由单个受精卵发育成为具有各种组织器官的个体；成体干细胞的进一步分化则是成年动物体内组织和器官修复再生的基础。而所谓的干细胞生物工程是指在体外对干细胞进行操作，包括体外增殖、定向诱导分化、棊因修饰和组织成形等。当受精卵分裂发育成囊胚时，将内细胞团(InnerCellMass)分离出来进行培养，在

2、一定条件下，这些细胞既可在体外”无限期'的增殖传代，同吋还保持其全能性，因此被称为胚胎干细胞(EmbryonicStemCells,ES细胞)。其实，动物胚胎生殖悄部位的胚芽细胞同样具冇自我复制和分化成各种功能细胞的能力，因此也隶属胚胎干细胞(EmbryonicGermCells,EG细胞)。早在1970年，小鼠胚胎干细胞就可以成功地在体外进行培养。作为转基因和基因敲除技术的基础，小鼠胚胎十细胞的体外培养为利用小鼠作为动物模型研究基因功能和生命现象做出了不可佔量的贡献。然而，人的胚胎干细胞的体外培养J［到最近才获得成功。1998年，美

3、国科学家JamesThomson和JohnGearhart分别用ES和EG细胞建立了胚胎T细胞系，为研究胚胎干细胞的发育和利用胚胎干细胞治疗疾病提供了新的空间。一-般认为，胚胎干细胞具冇全能性，能分化为体内所冇的组织和器官。而成体丁细胞的分化潜能较弱，只能分化成一种或冇限的儿种组织功能细胞。然而，这个观点已经受到挑战，目前已有多家实验室证明人的佇髓间充质干细胞可以分化为肝脏细胞，肌肉细胞，神经细胞等。这表明一种组织的特异性十细胞可以分化成其他组织的细胞，十细胞的分化具冇相当的普遍性。如果一种组织的成体干细胞可以按照人为需要分化成其它组

4、织细胞，那么，就可以利用病人非病变组织的干细胞来替代病变组织的细胞从而治疗疾病，同时还从根本上避免了由于异体移植而导致的免疫排斥。因为造血T细胞是最早发现，最多研究和最先用于治疗疾病的成体干细胞，氏久以来在人们的观念中，”干细胞”只属于造血系统。近年来由于干细胞理论的突破和研究技术的长足进展，在几乎所有组织屮部发现了”干细胞"o1999年12月，美国《科学》杂志把干细胞牛物学和以干细胞临床应用为内容的干细胞牛物工程评定为二十世纪世界科学进展的最重要领域。干细胞牛物学和干细胞生物T程已经成为继人类基因组人规模测序之麻最具活力，最有影响和

5、最有应用前景的生命学科。不对称分裂对T•细胞B我复制非常重要。通过细胞质内活性物质的不对称分布，一个子代细胞保留了作为T•细胞所必需的信息，实现干细胞的自我复制；另外一个子细胞因为不包含那些作为干细胞的必要成份，而从此走向分化。然而，在人多数哺乳类动物细胞屮，不是每一个干细胞的每一次分裂都遵循不对称分裂的规律，自我复制和细胞分化的平衡是在群体意义上实现的。干细胞可选择全部分化，半数分化或全部自我复制，而选择的根据则是干细胞内外坏境协同作用的结果。干细胞的不对称分裂是通过干细胞内的一•些结构蛋白调控的，细胞结构蛋白则往往是通过影响纺锤体

6、的位宜來调节T细胞的不对称分裂。基因转录因子对T•细胞分化的调节也非常重要。比如，Oct4是一种哺乳动物胚胎细胞表达的转录因子。在胚胎干细胞的发育中，它通过调节成纤维细胞化长因子FGF-4的表达和分泌，影响干细胞周围滋养层细胞的的成熟，从阳调节干细胞的行为。端粒体Cfelomere)的长度和干细胞的增殖和分化也有重要关系。敲除端粒体基因的小鼠具造血F细胞的自我复制能力卜•降；雄性鼠的精细胞发育也受到障碍。因为端粒体的长度和染色体的功能状态有关，因此染色体的功能状态可能决定了干细胞的命运。除上述内源性调控外，干细胞的分化还受到其周围组织

7、及细胞外基质等外源性因素的影响。至少有两类因子在不同组织其至不同种属小调节干细胞的增殖和分化：转化生长因子TGF和Wnt(编码一组调节胚胎发育的分泌蛋白质)家族。干细胞的临床应用和询景利用干细胞治疗疾病，首先要解决四个问题：第一，干细胞的来源和数l=h第二，如何把干细胞转化成病人所需的功能细胞；第三，如何克服免疫排斥；第四，如何诱导干细胞形成一个具有一定解剖结构的脏器。对丁•以上问题，已经做了大虽:的研究工作。如前所述，胚胎干细胞可以按照Thomson和Gearhart的方法，用ES或EG细胞在体外培养建系来获得。胚胎干细胞町以在体外

8、”无限期“增殖同时还保持其全能性，即分化成各种功能细胞，因此从理论上讲，胚胎干细胞是干细胞的授丰富的來源。但是，因为不同个体來源的胚胎干细胞其组织相容性抗原不尽相同，而配型不合的细胞移植必然会引起免疫排斥。另外，由于胚胎