科學(xué)技術(shù)社會干細胞和造血干細胞研究

1、干細胞研究的進展與前景干細胞是人體內(nèi)最原始的細胞， 具有較強的分化再生能力， 由于干細胞的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣闊， 21 世紀(jì)以來一直被認(rèn)為是科技發(fā)展的熱點之一。 2000 年干細胞研究被美國 科學(xué)雜志列入年度世界十大科學(xué)進展。 2001 年美國科學(xué)又將其置于2002 年值得關(guān)注的六大熱門科技領(lǐng)域之首。2001 年以來，美國、英國、中國等國家已紛紛立法允許應(yīng)用干細胞進行治療性克隆的研究。 有關(guān)干細胞治療的研究具有不可估量的醫(yī)學(xué)價值， 其巨大的臨床應(yīng)用潛力將對醫(yī)學(xué)產(chǎn)生巨大的影響。1 、 干 細胞的定義干細胞( stem cell )是具有自我復(fù)制能力的多潛能性細胞，是一種未充分分化，尚不成熟的細胞，具

2、有再生各種組織和人體的潛在功能的細胞。2 、 干 細胞的分類2.1 根據(jù)發(fā)育狀態(tài)分類干細胞根據(jù)所處的發(fā)育階段可以分為胚胎干細胞( embryonic stem cell )和成體干細胞( somatic stem cell ) 。2.1.1 胚胎干細胞：胚胎干細胞是來源于胚胎內(nèi)細胞團或原始生殖細胞的一種多能細胞系，能以一種不確定的未分化狀態(tài)擴增，幾乎可以向所有成年組織分化。2.1.2 成體干細胞：指存在于已經(jīng)分化組織中的未分化細胞，這種細胞能夠自我更新和分化行成該類型組織。目前發(fā)現(xiàn)的成體干細胞有造血干細胞、骨髓間充質(zhì)干細胞、神經(jīng)干細胞、肝干細胞、視網(wǎng)膜神經(jīng)干細胞、胰腺干細胞等。2.2 根據(jù)發(fā)育

3、潛能分類干細胞根據(jù)的發(fā)育潛能可分為全能干細胞(totipotent stem cell ) 、多能干細胞pluripotent stem cell )和專能干細胞( unipotent stem cell ) 。2.2.1 全能干細胞： 具有形成完整個體的分化潛能，如受精卵，胚胎干細胞 。2.2.2 多能干細胞：具有分化出多種組織細胞的潛能，但失去了發(fā)育成完整個體的能力，發(fā)育潛能受到一定的限制，如骨髓多能干細胞。2.2.3 專能干細胞：這類干細胞只能像一種類型或密切相關(guān)的兩種類型的細胞分化，如上皮組織基底層干細胞，肌肉中的成肌細胞。3 、 干細胞的獲得3.1 體外培養(yǎng)法2007 年， jame

4、s a. thomson 在 wisconsin 大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的研究小組從人胚胎組織中培養(yǎng)出了干細胞株1 。他們使用的方法是：人卵體外受精后，將胚胎培育到囊胚階段，提取內(nèi)細胞團細胞， 建立細胞株。經(jīng)測試這些細胞株的細胞表面標(biāo)記和酶活性，證實它們就是全能干細胞。用這種方法，每個胚胎可取得1520 干細胞用于培養(yǎng)。雖然通過體外培養(yǎng)的方式可以獲得多能細胞系，但是使用這種方式獲得的細胞系有限。這種非病人自身細胞在細胞移植治療中同樣存在配型和免疫排斥問題。3.2 體細胞核移植研究表明， 多種類型的已分化細胞的核移植到去核的卵母細胞內(nèi)均可以產(chǎn)生多能性干細胞，進而完成全部發(fā)育過程產(chǎn)生成活健康的個體2,3 。通過

5、核移植方式獲得的胚胎干細胞樣細胞的多能性也得到了證實 4 。 核移植提供了一條獲得病人自身特異性多能性干細胞的途徑，從而實現(xiàn)“治療性克隆” 。 將染色體移植到除去染色體的有絲分裂期受精卵內(nèi)可以達到相同的效果5 。使用這種方式獲得多能干細胞，可以利用廢棄的受精卵，還可以利用受精異常的非整倍體受精卵。雖然通過核移植可以獲得個性化的多能性干細胞，但是在獲得干細胞的過程中使用了異 體卵母細胞，同樣涉及到倫理問題，有可能限制這種方法的使用。3.3 細胞融合法原生殖細胞與成體胸腺淋巴細胞融合后獲得的雜合細胞在形態(tài)上與原生殖細胞相同， 這提供了一條新的獲得多能性干細胞的途徑。 成體胸腺細胞和胚胎干細胞融合后

6、形成的雜合細胞在很多方面顯示出了多能性。并且，該雜合細胞在體內(nèi)可以形成含 3 個原始胚層的雜合胚胎。這一結(jié)果證明了干細胞可以使與之融合的成體細胞基因重新編程，獲得多能性6。以融合方式獲得的雜合細胞的多能性已經(jīng)得到證實 7 。4 、 干 細胞的研究現(xiàn)狀4.1 美國干細胞研究現(xiàn)狀在干細胞研究鄰域，美國保持著絕對的領(lǐng)先地位。從最初的骨髓移植算起，干細胞研究在美已進行了 30 年。 目前在美國已建立起16 株人胚胎干細胞系 8， 在胚胎干細胞的誘導(dǎo)分化，基因調(diào)控以及相關(guān)組織工程均取得一大批研究成果和專利。 2002 年 4 月，美國國家衛(wèi)生研究所決定撥款350 萬美元，資助 4 所機構(gòu)進行人類胚胎干細

7、胞研究。這是美國總統(tǒng)布什宣布允許有限支持人類胚胎干細胞研究以來，美政府向該領(lǐng)域投入的首筆大額經(jīng)費。2005 年 10 月， 美國食品和藥物管理局(fda) 也已批準(zhǔn)將神經(jīng)干細胞移植入人體大腦。 2006年財力雄厚的哈佛大學(xué)宣布正式啟動通過克隆人類胚胎提取干細胞的研究項目， 并投巨資建立美國最大的干細胞研究中心。 2011 財年，美國國立衛(wèi)生院( nih )將投入 3.58 億美金支持成體干細胞研究9。4.2 英國干細胞研究現(xiàn)狀2001 年 1 月，英國第一個將克隆研究合法化，允許科學(xué)家培養(yǎng)克隆胚胎以進行干細胞研究， 并將這一研究定性為“治療性克隆” 10 。 2005 年英國稱將建立全國性干細

8、胞研究網(wǎng)絡(luò)，2006 年，英國批準(zhǔn)世界首個干細胞銀行向各國科學(xué)家或 實驗室提供胚胎干細胞。 2006 年，歐盟議會通過干細胞研究撥款法案，干細胞研究在歐盟從此擁有“合法身份” 。4.3 我國干細胞的研究現(xiàn)狀在這場干細胞研究開發(fā)的國際競爭中， 我國的反應(yīng)較快。 自 20 世紀(jì) 90 年代后期以來，干細胞研究一直受到我國政府和科學(xué)界的高度重視。 1998 年起，國家科技部和國家自然科學(xué)基金委員先后把干細胞研究作為我國科技發(fā)展的重點領(lǐng)域， 并于 2000 年以來連續(xù)多年將其列入“ 863 ，” “973 ，” 國家自然基金重點項目，投入大量資金資助。根據(jù)pubmed 數(shù)據(jù)庫的檢索結(jié)果， 以我國為第一

9、承擔(dān)單位發(fā)表的干細胞相關(guān)論文數(shù)由 1998 年僅占全世界總數(shù)的 0.3%上升到 2010 年的 7.5% 。 截至 2010 年 3 月， 中國干細胞相關(guān)發(fā)明專利申請量和作為專利優(yōu)先權(quán)國家的專利申請量分別位居世界第 6 位和第 3 位 11 。4.4 其他國家干細胞研究進程德國、 新加坡、 澳大利亞等多個國家也把干細胞研究作為生物高技術(shù)研究的重點， 不但制定了短期和長期的發(fā)展計劃， 而且投資建立了大批專業(yè)化干細胞工程技術(shù)研究中心。 瑞典巴西也于 2005 年通過立法繼續(xù)支持干細胞研究。 2000 年新加坡、澳大利亞的 pera 等也有培養(yǎng)成功人胚胎干細胞的相關(guān)報道12 。 2006 年，澳大利

10、亞眾議院通過了一項新法案，通過了克隆人體胚胎干細胞研究的法令，從而令治療性克隆研究合法化。印度藥品管理局批準(zhǔn)了干細胞產(chǎn)品的第一個臨床試驗，通過一個聯(lián)合的 i 期和 ii 期臨床試驗， 干細胞產(chǎn)品能否使心肌梗塞和重癥肢體缺血患者受益13 。5 、 干細胞技術(shù)的發(fā)展前景干細胞具有治療人類很多疾病的潛能，如衰老、癌癥、糖尿病、失明和神經(jīng)性退化等。但將這些新的治療方法應(yīng)用到臨床還需很多努力。任何新療法的標(biāo)準(zhǔn)都是一樣的：有效性、 安全性和可承受能力。2009 年 1 月美國 fda 批準(zhǔn)了第一例 es 細胞臨床實驗，這與es 首次分離間隔近10年。在該實驗中， es 來源的少突細胞修復(fù)脊髓損傷的安全性將

11、被評估。目前已分離鑒定大量的 es 細胞系并對其進行臨床階段的儲備用以對供體和受體提供最佳的免疫配對。 然而一種新的移植手段更為引人注目，應(yīng)用患者自體的 ips 細胞移植， 從而消除免疫抑制藥物的需要。 相比基因操控， 掌握如何誘導(dǎo)細胞有效穩(wěn)定的多能性并維持治療細胞連接復(fù)合物的藥理活性才是研究的重要目標(biāo)14 。干細胞移植的另一應(yīng)用是刺激病人內(nèi)源性干細胞的分裂或分化， 可以用來治療皮膚傷等。最近研究表明，在成年小鼠中， 胰腺外分泌細胞經(jīng)轉(zhuǎn)錄因子表達可被重分化轉(zhuǎn)成多能性的 可產(chǎn)生胰島素的b 細胞而調(diào)控胰腺發(fā)育。原位細胞再分化對組織進行修復(fù)有待進一步深入研究15。干細胞移植在治療男性不育過程中也有著很好的應(yīng)用前景。 日益發(fā)展的診斷技術(shù)及外科技術(shù)、 放療和化療方法， 使得何杰金病、 睪丸癌、 白血病等青壯年男性患者的長期生存甚至治愈成為可能。 但這些患者的睪丸生精功能也在治療的過程中受到嚴(yán)重的損害。 為此， 可在治療前就收集患者的精原干細胞冷凍保存起來， 之后利用精原干細胞移植進行修復(fù)。 還有成年以后才發(fā)現(xiàn)的雙側(cè)高位隱睪患者， 其睪丸生精功能在高溫的影響下嚴(yán)重受損， 表現(xiàn)為嚴(yán)重的少弱精子癥，甚至無精子癥，但患者的睪丸中仍有對熱不敏感的精原干細胞和支持細胞，可利用精原干細胞技術(shù)進行恢復(fù)治療。此外， 有些疾病可以通過植入正常的造血干細胞進行治療， 如白細胞生成或功能缺陷免