干细胞研发与运用

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1、胚胎干细胞(ES细胞)是一种高度未分化细胞。它具冇发育的全能性，能分化出成体动物的所冇组织和器官,包括生殖细胞。研究和利用ES细胞是当前生物工程领域的核心问题之一。成体干细胞主要有造血T•细胞、骨髓间充质干细胞、脂肪干细胞和神经干细胞。用于移植的细胞多数来源于外周血、骨髓和脐带血，也有部分来源于骨骼肌和脂肪组织。虽然胚胎干细胞代表了最原始的全能干细胞，在纟F1织工程和细胞治疗屮具有广阔的应用前景，但是它有分化调控机制的复杂性和來源途径的伦理学争议;成体干细胞在成体组织中己经保留了发育过程屮出现的完整干细胞谱，为干细胞发育机制研究提供了较为理想的模型，但成

2、体干细胞的分化发育潜能己受到限制。随着T细胞研究的逐步深入，涌现出一些有别于传统干细胞的新型干细胞,卜•面就新型干细胞的研究进展做一综述。1新型干细胞1.1诱导多能干细胞(iPS)2006年Fl本京都大学Ya-manaka等［1］率先报道了il)S细胞的研究。他把Oct3/4,Sox2、c-Myc和KIf4这4种转录因了基因克隆入病毒载体，然后引入小鼠成纤维细胞，发现可诱导英发生转化,产生的iPS细胞在形态、基因和蛋白表达、表观遗传修饰状态、细胞倍增能力、类胚体和畸形瘤牛成能力、分化能力等方血都与胚胎T•细胞相似［2］o2007年体细胞转变成“iPS细胞

3、”的成果发表。Hanna等［3］用来口患病小鼠尾巴的皮肤细胞产生了iPS细胞，然后用健丿隶的基因取代了涉及镰刀形红细胞贫血症的基因，研究人员将它们输给供体小鼠，这些细胞在小鼠身上开始产生健康的血细胞,这些小鼠的疾病症状因此冇了改善。将实验鼠皮肤细胞改造成IPS细胞，然后成功使其分化成心肌细胞、血管平滑肌细胞及造血细胞⑷。2009年，中国科学家利用iPS细胞克隆出活体实验鼠，首次证明iPS细胞与胚胎干细胞一样貝有全能性［5］。因干细胞技术和体细胞核移植技术不同，iPS技术不使用胚胎细胞或卵细胞，因此没有伦理学的问题。利用iPS技术可以用患者自己的体细胞制备

4、专用的干细胞，因此不会有免疫排斥问题。然而，iPS的研究还只是起步阶段，有许多技术难题有待解决。例如现在的iPS技术主要采用病毒载体引入细胞因子，这些病毒随机插进基因组后存在着激活致癌基因或抑制抑癌基因的可能性,许多方法中还使用了c-Myc原癌基因，因此存在较大的致瘤风险。1.2SP细胞利用Hoechst染料进行造血干/祖细胞的流式细胞仪分析时，常会发现-•群分布特殊的细胞，经过紫外激发后用双波长(450nm和675dit＞以上波长)监测，观察到这群细胞发出微弱的蓝色和红色荧光，在流式二维分析点阵图上，呈彗星状分布在造血干/祖细胞主群的一侧，因此被称为侧

5、群(SP)细胞。随着对SP细胞研究的不断深入，人们刈'SP细胞的分布、牛:物学特征、表型标记、信号转导机制及其与肿瘤发生的关系等方面的认识都取得了较大进展。近年来大屋研究显示，除了造血系统和血液外,SP细胞在人和动物的许多重要组织器官,如肝、肺、脾、肾、脑、神经等均有广泛分布，英功能除了参与造血系统的重建外,还与相应组织更新与再生、器官系统的口我重建以及成体十细胞的多器官对塑性有关。SP细胞作为干/祖细胞的一种特殊类型，其发冇和分化状态可能介于胚胎和成体干细胞之间，因此仍具有很强的多向分化潜能和增殖特性;同时，由于SP细胞广泛分布于各种组织器官中，含量丰

6、富,乂具有较明确的表型标记和分离纯化方法，所以较好地解决了其来源问题，这对推动干细胞理论研究少发展具有重要的意义，可在应川研究方面为组织工程和细胞治疗提供新的十细胞材料來源，也为组织再生修复与原位重建捉供了新思路。1.3Muse细胞日本学者出泽真理和藤吉好泽率领的研究小组发现的新型干细胞被命名为“Muse细胞”［6］。由于这种干细胞是天然细胞，所以不容易癌变,安全性高于培养时需要植入基因的iPS细胞。存在于成人皮肤和骨髓组织中,含有“SSEA-3”蛋口质的细胞，它们能够发育成神经、平滑肌、骨骼肌、肝脏等各种组织。将这种细胞移植到实验鼠受损的皮肤和肝脏以后

7、，这种细胞就与患部结合，成长为受损组织特有的细胞。具有多潜能细胞的特性，但英增殖性不高。这些细胞保留体内的分化能力，与胚胎干细胞不同的是，对免疫缺陷小鼠不构成睾丸畸胎瘤。因为这些细胞很容易获得,能进入细胞的分化与所有三个胚层的特性，而不需要导入外源基因。因此，对这些细胞为基础的治疗和生物医学研究具冇巨大潜力。2新型十细胞在心血管疾病方面的应川2001年有学者首次报道将骨髓T细胞移植到極死小鼠的心脏中，局部骨髓干细胞能够分化产生新的心肌细胞，提高心脏功能。随后冇学者报道将骨髓单个核细胞移栢到梗死缺血的心脏上，可以提高心肌梗死(MI)患者的心脏功能。此后，心

8、肌再生疗法治疗成为当今全球的主要热点。2.1治疗冠心病干细胞疗法为MI的治疗带来