干細(xì)胞技術(shù)及發(fā)展

1、干細(xì)胞技術(shù)及開展摘要：干細(xì)胞技術(shù)是生物技術(shù)領(lǐng)域最具有開展前景和后勁的前沿技術(shù),其已成為世界高新技 術(shù)的新亮點(diǎn),勢(shì)將導(dǎo)致一場(chǎng)醫(yī)學(xué)和生物學(xué)革命.本文主要介紹干細(xì)胞及干細(xì)胞的相關(guān)技術(shù)與 開展方向.關(guān)鍵詞：干細(xì)胞干細(xì)胞技術(shù) 開展方向1概述干細(xì)胞技術(shù),又稱為再生醫(yī)療技術(shù),是指通過對(duì)于干細(xì)胞進(jìn)行別離、體外培養(yǎng)、定向誘 導(dǎo)、甚至基因修飾等過程,在體外繁育出全新的、正常的甚至更年輕的細(xì)胞、組織或器官, 并最終通過細(xì)胞組織或器官的移植實(shí)現(xiàn)對(duì)臨床疾病的治療.干細(xì)胞技術(shù)最顯著的作用就是：能再造一種全新的、正常的甚至更年輕的細(xì)胞、組織或 器官.由此人們可以用自身或他人的干細(xì)胞和干細(xì)胞衍生組織、器官替代病變或衰老的組織

2、、 器官,并可以廣泛涉及用于治療傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)方法難以醫(yī)治的多種頑癥,諸如白血病、早老性癡 呆、帕金森氏病、糖尿病、中風(fēng)和脊柱損傷等一系列目前尚不能治愈的疾病.從理論上說, 應(yīng)用干細(xì)胞技術(shù)能治療各種疾病,且其較很多傳統(tǒng)治療方法具有無可比較的優(yōu)點(diǎn).2干細(xì)胞技術(shù)干細(xì)胞有誘人的臨床應(yīng)用前景,因此干細(xì)胞技術(shù)的研究開發(fā)自然成為當(dāng)今世界生物醫(yī)藥 領(lǐng)域的一個(gè)熱點(diǎn)研究方向.干細(xì)胞技術(shù)涉及許多方面,包括干細(xì)胞的鑒別、別離純化、分裂 增殖、誘導(dǎo)分化、冷凍保存、解凍使用等.還包括干細(xì)胞培養(yǎng)液、干細(xì)胞再生醫(yī)學(xué)生物材料、 干細(xì)胞產(chǎn)品保存包裝材料等相關(guān)技術(shù).以下著重簡(jiǎn)述來自不同發(fā)育階段和不同組織的干細(xì)胞 的相關(guān)技術(shù).2.1 干

3、細(xì)胞在細(xì)胞的分化過程中,細(xì)胞往往由于高度分化而完全失去了再分裂的水平,最終衰老死 亡.機(jī)體在開展適應(yīng)過程中為了禰補(bǔ)這一缺乏,保存了一局部未分化的原始細(xì)胞即干細(xì)胞. 一旦生理需要,這些干細(xì)胞可根據(jù)發(fā)育途徑通過分裂而產(chǎn)生分化細(xì)胞.2.1.1 干細(xì)胞的特點(diǎn)(1)干細(xì)胞本身不是處于分化途徑的終端.(2)干細(xì)胞能無限的增殖分裂.(3)干細(xì)胞可連續(xù)分裂幾代,也可在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)處于靜止?fàn)顟B(tài).4干細(xì)胞通過兩種方式生長(zhǎng),一種是對(duì)稱分裂-形成兩個(gè)相同的干細(xì)胞,另一種是非對(duì)稱分裂.可以說,干細(xì)胞是具多潛能和自我更新特點(diǎn)的增殖速度較緩慢的細(xì)胞.2.1.2 干細(xì)胞的分類人體干細(xì)胞按分化潛能的大小可分為全能干細(xì)胞、多能干細(xì)

4、胞和專能干細(xì)胞三種類型.全能干細(xì)胞是具有形成完整個(gè)體的分化潛能的干細(xì)胞.如胚胎干細(xì)胞簡(jiǎn)稱ES細(xì)胞,具有與早期胚胎細(xì)胞相似的形態(tài)特征和很強(qiáng)的分化水平,可以無限增殖并分化成為全身200多種細(xì)胞類型,進(jìn)一步形成機(jī)體的所有組織、器官.另一類是多能性干細(xì)胞,這種干細(xì)胞具有分化出多種細(xì)胞組織的潛能,但卻失去了發(fā)育 成完整個(gè)體的水平,發(fā)育潛能受到一定的限制,骨髓多能造血干細(xì)胞是典型的例子,它可分 化出至少十二種血細(xì)胞,但不能分化出造血系統(tǒng)以外的其它細(xì)胞.多能干細(xì)胞經(jīng)過進(jìn)一步分化,成為專能干細(xì)胞,專能干細(xì)胞只能分化成某一類型的細(xì)胞, 比方造血干細(xì)胞,那么分化成紅細(xì)胞、白細(xì)胞等各類血細(xì)胞.2.2 胚胎干細(xì)胞技術(shù)

5、胚胎干細(xì)胞具有分化成人體全部類型細(xì)胞的水平,所以稱為全能干細(xì)胞.目前世界上人 類胚胎干細(xì)胞系已有數(shù)百株,各國(guó)科學(xué)家們正在共同努力,對(duì)這些細(xì)胞系進(jìn)行系統(tǒng)性的比較 鑒定研究,以期制定標(biāo)準(zhǔn)化的國(guó)際性胚胎干細(xì)胞標(biāo)準(zhǔn).胚胎干細(xì)胞建系建庫(kù)的目的主要用于 研究人體發(fā)育的生理病理機(jī)制,當(dāng)然,科學(xué)家也期待在不久的將來能在臨床上應(yīng)用胚胎干細(xì) 胞治療疾病.然而,由于胚胎干細(xì)胞具有成瘤性和分化難控性等平安性問題,胚胎干細(xì)胞應(yīng) 用于疾病的治療這一良好愿望的實(shí)現(xiàn)尚需時(shí)日.2.3 體細(xì)胞核移植技術(shù)體細(xì)胞核移植是指取出卵細(xì)胞的細(xì)胞核,之后把從一個(gè)體細(xì)胞別離出來的細(xì)胞核移植入 已脫細(xì)胞核的卵細(xì)胞中,然后這個(gè)卵細(xì)胞在一定的刺激下

6、發(fā)育分裂成囊胚,再?gòu)哪遗叩膬?nèi)層 細(xì)胞團(tuán)中別離獲得胚胎干細(xì)胞的技術(shù).著名的“多利羊就是蘇格蘭科學(xué)家利用這種技術(shù)獲 得的世界第一例克隆動(dòng)物,應(yīng)用同樣的技術(shù)還克隆出了鼠、牛、狗、豬、貓等動(dòng)物,所以這 項(xiàng)技術(shù)也被稱為生殖性克隆.理論上,采用體細(xì)胞核移植技術(shù)可以獲得攜帶任意一個(gè)病人全 部遺傳信息的干細(xì)胞用于治療疾病,因此此項(xiàng)技術(shù)又被稱為治療性克隆.2.4 誘導(dǎo)多能干細(xì)胞2006年日本京都大學(xué)山中伸彌領(lǐng)導(dǎo)的實(shí)驗(yàn)室在世界著名學(xué)術(shù)雜志?細(xì)胞?上率先報(bào)道了誘導(dǎo)多能干細(xì)胞IPS的研究.他們把 Oct3/4、Sox2、c-Myc和Klf4這4種轉(zhuǎn)錄因子引入 小鼠胚胎或皮膚纖維母細(xì)胞,發(fā)現(xiàn)可誘導(dǎo)其發(fā)生轉(zhuǎn)化,產(chǎn)生的 I

7、PS細(xì)胞在形態(tài)、基因和蛋白 表達(dá)、表觀遺傳修飾狀態(tài)、細(xì)胞倍增水平、類胚體和畸形瘤生成水平、分化水平等都與胚胎 干細(xì)胞極為相似.隨后,他們進(jìn)一步通過改良篩選技術(shù)得到了更接近于胚胎干細(xì)胞的多能干 細(xì)胞,把這些細(xì)胞注入小鼠囊胚中再植入體內(nèi)后可孕育出活的遺傳混雜型仔鼠,甚至產(chǎn)出完 全由IPS細(xì)胞發(fā)育而成的仔鼠.IPS技術(shù)無疑是最近兩年干細(xì)胞研究所取得的最為突出的成果,因此入選?科學(xué)?雜志年 度十大科技突破,并名列榜首.與經(jīng)典的胚胎干細(xì)胞技術(shù)和體細(xì)胞核移植技術(shù)不同,IPS技術(shù)不使用胚胎細(xì)胞或卵細(xì)胞,因此沒有倫理學(xué)的問題.利用 IPS技術(shù)可以用病人自己的體細(xì)胞 制備專用的干細(xì)胞,所以不會(huì)有免疫排斥的問題.

8、然而,IPS的研究還只是剛剛起步,有許多技術(shù)難題還有待解決.例如,現(xiàn)在的 IPS技術(shù)主要采用病毒載體引入細(xì)胞因子,這些病毒隨 機(jī)插進(jìn)基因組后存在著激活致癌基因或抑制抑癌基因的可能性,因此存在較大的致瘤風(fēng)險(xiǎn), 顯然不可能應(yīng)用于臨床.當(dāng)前和今后一段時(shí)間的研究將繼續(xù)優(yōu)化方法,如使用質(zhì)粒載體、融 合蛋白、小分子等替代病毒載體.2.5 組織多能干細(xì)胞技術(shù)組織干細(xì)胞又稱體干細(xì)胞或成體干細(xì)胞,位于人體組織器官之中.現(xiàn)在除了從骨髓和血 液中別離組織干細(xì)胞,還從人的胎盤、臍帶、肌肉、大腦、皮膚、脂肪、滑膜等多種組織中 獲取各種干細(xì)胞.組織干細(xì)胞是已經(jīng)進(jìn)入臨床應(yīng)用的干細(xì)胞.造血干細(xì)胞是造血組織的多能 干細(xì)胞.目前

9、,利用造血干細(xì)胞治療缺血性血管疾病已經(jīng)在臨床上廣泛開展,不但用于治療 下肢缺血,而且開始用于心腦血管病的治療,進(jìn)一步的研究正在不斷深入.3干細(xì)胞的開展干細(xì)胞將給人類帶來了福音.白血病、再生障礙性貧血等絕癥有克星；深度燒傷的病人 也有“臉見人；人類的角膜、心臟瓣膜將由“臟器再生工廠來生產(chǎn).目前,無法用藥物治愈的人體組織病創(chuàng),主要依靠移植人工臟器和異體器官移植互為補(bǔ) 充.而器官移植面臨的最大難題就是供體的匱乏,即使移植成功,由于不是患者自身的器官, 排異反響常常出現(xiàn),病人必須不斷服用具有毒副作用的免疫抑制劑,即便如此,存活率仍舊 不高.但是利用干細(xì)胞技術(shù),人體臟器再生將不是夢(mèng).二十世紀(jì)是生命科學(xué)開展最為迅猛的時(shí)代,它已成為自然科學(xué)中最為引人注目的領(lǐng)域. 在1999年末的年度世界十大科學(xué)成果評(píng)選中,“干細(xì)胞研究的新發(fā)現(xiàn)榮登了十大科學(xué)成果 之首.干細(xì)胞研究具有不可估量的醫(yī)學(xué)價(jià)值,將促使科學(xué)家們重新