干细胞的基础研究及临床应用和产业化

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1、干细胞的基础研究及临床应用和产业化摘要：干细胞(stemcells,SCs)通常是指具有向特异细胞分化和具有自我更新能力的细胞。总体来说，干细胞按其来源可以分为胚胎干细胞(embryonicstemcolls,ESCs)和成体干细胞(adultstemcells,ASCs)。20世纪60年代,随着造血干细胞的发现和研究，干细胞的基础研究有了突飞猛进的发展，尤其是在20世纪90年代后期，随着体细胞克隆技术的兴起，胚胎干细胞的研究成为人类关注的热点，而应用干细胞技术来治疗人类疾病的梦想也己变为现实，广泛

2、的临床应用同时也促使干细胞技术逐步产业化。关键词：胚胎干细胞、成体干细胞、研究进展、临床应用、产业化干细胞是具有自我更新和分化潜能的细胞，理论上讲，在一定条件下，可以定向分化为机体内的功能细胞，形成任何类型的组织和器官，即具冇“可塑性”。干细胞按其來源可分为胚胎干细胞和成体干细胞两大类。在国外，成体干细胞的研究始于20世纪60年代人们对造血干细胞的研究。20世纪90年代后期，国际上先后发表了利用成体动物细胞核克隆绵羊“多莉”和克隆鼠的报道，使发育生物学从理论上有了革命性的突破⑴。特别是1998年Sh

3、amblott⑵和Thomson等⑶分别成功地建立了人体胚胎干细胞系，在全球掀起了继人类基因组计划Z后的又一次生物医学革命，使干细胞的基础和应用研究受到了世界各国政府和研究者的高度重视。木文分别从胚胎干细胞和成体干细胞两个方面来综述其基础研究领域的发展以及临床应用和产业化的情况。1、干细胞的基础研究1.1胚胎干细胞的研究进展当受精卵分裂发育成囊胚时，内层细胞团的细胞即为胚胎干细胞。进一步说,胚胎干细胞(ES细胞)是一种高度未分化细胞。它具有发育的全能性，能分化岀成休动物的所有组织和器官，包括生殖细胞

4、。ES是由Evans和Kaufman⑷于1981年首次从小鼠囊胚屮分离出来的多能性细胞，当时取其名字首字母而称之为EK,以后均改称为ES。ES具有发育的全能性，即在解除分化抑制剂条件卜；能参与包括生殖腺在内的各种组织的发育潜力，即ES细胞具冇发育成完整动物体的能力⑸。在特定的体外培养条件下，RS可被诱导分化出包括三个胚层在内的所有细胞。ES体外分化途径和机制与在体内不完全相同，但在分子水平上仍有许多相似之处，因而可将其作为研究体细胞决定与分化机理等发冇生物学问题的实验模型⑹，与传统胚胎干细胞的研究相

5、比，体外ES具有以卜•几个优点：（1）ES在体外可分化形成各种终末细胞，这为研究某些前体细胞的起源和特性提供了理想的实验体系:（2）体外培养能定性与定量地研究某些细胞因子，避免和减少了整体胚胎研究小各种内源性因素的干扰；（3）在研究胚胎早期发育中某些必需基因的功能时，这些基因常因发生突变而引起胚胎过早的在子宫屮死广，在体外这些基因突变的ES仍保持存活、增殖和分化的潜能，参与胚胎发育⑺，因此为研究这些基因在胚胎发育中的功能提供了基本条件。ES在分化的过程中，可以完整地体现其生理特点和结构组成，即基因能

6、够得到完全的表达，具有稳定的遗传性，因此在骨髓移植、肌肉和皮肤修复等医学方面具有广阔的前景屈。也可在体外对ES进行遗传操作选择，如诱导外源基因、标志基因等制作嵌合体，通常不会改变选择后的ES本身的遗传性能，所以在理论上经遗传操作后的ES仍能保持其扩增、发育的全能性，就可以根据这种性能制备转基因动物或基因缺火、突变个体或过量表达的杂合或纯合个体,以便分析各基因功能和基因的表达调控机制等。1.2成休干细胞的研究进展成体干细胞来自于发育成熟的个体，是一群存在于已分化（或特化）的组织屮尚未分化（或特化）的细

7、胞，具有口我更新和再生能力，通过取代失去生理活性的细胞或修复损伤的途径來维持组织内环境的稳定，骨髓间充质干细胞就属于成体干细胞。自我更新和再生能力是干细胞的显著特征，但成体干细胞大多处于休眠状态，分裂很慢或很少分裂。因此，成体干细胞的更新能力很难估计，成体干细胞可能是以休眠状态存在的胎儿组织干细胞，其屮部分干细胞保持了胚胎发冇早期具有的高度增殖和多向分化潜能。近年來AS细胞的研处取得了重要进展。AS细胞是继转基因动物、克隆动物、人ES细胞系的建立等重大技术突破之后，成为生命科学研究屮又一取得较大进展

8、的领域，得到牛命科学工作者、政府及生物技术商业公司的极大关注，成为全球生物高技术竞争的焦点。AS细胞是指存在于人和哺乳动物组织中的干细胞，这些细胞本身不是处于分化途径的终端，具有一定的增殖分裂能力，可连续分裂，也可在较长吋间内处于静止状态，其作用是更新牛理性衰老死亡的细胞或组织受损时的代偿性增牛，这类细胞在体外培养条件下，可进行不定期分化并产生特化细胞。AS细胞可以从卜•列几个方面得到：胚胎组织、成体组织。所以相比Z下，AS细胞具有许多ES细胞所不具备的优点：①来源丰