干細(xì)胞研究進(jìn)展及應(yīng)用前景展望

肖辰旭

摘 要：干細(xì)胞是一類具有自我更新能力的多向分化潛能細(xì)胞，在一定條件下可以分化為多種功能的組織和器官，具有重要的研究意義。近年來的研究成果表明干細(xì)胞對許多有關(guān)細(xì)胞生長發(fā)育的基礎(chǔ)和疾病的治療有著巨大的潛力，是應(yīng)用生物學(xué)進(jìn)入一個嶄新的領(lǐng)域。

關(guān)鍵詞：干細(xì)胞;分化

1 干細(xì)胞

干細(xì)胞（Stem Cells，SC）是一類具有自我更新能力的多向分化潛能細(xì)胞，是一種未充分分化、尚不成熟的細(xì)胞，在一定的條件下，它可以分化成多種功能的器官組織。細(xì)胞呈現(xiàn)為圓形或橢圓形，體積相較正常細(xì)胞要小，核質(zhì)比相較較大，具有較強(qiáng)的端粒酶活性，因此具有較強(qiáng)的增殖能力。

人類生命的開始是由鏡子和卵細(xì)胞結(jié)合形成受精卵開始的，單個受精卵通過分裂和分化發(fā)育形成不同的組織和器官，進(jìn)而形成完整的個體。在個體中，有些細(xì)胞已經(jīng)高度分化失去了再分化的能力。當(dāng)這些細(xì)胞收到損傷時，干細(xì)胞通過分化重新補(bǔ)充這些損傷細(xì)胞。

2 干細(xì)胞的研究現(xiàn)狀

干細(xì)胞具有多向分化潛能。干細(xì)胞由胚胎干細(xì)胞和成體干細(xì)胞兩種組成。胚胎干細(xì)胞的分化和增殖是構(gòu)成機(jī)體發(fā)育的基礎(chǔ)，而機(jī)體組織和器官修復(fù)則是仰賴于成體干細(xì)胞。

3 干細(xì)胞的種類

3.1? 胚胎干細(xì)胞（Embryonic Stem cell，ESC）

在受精卵發(fā)育成囊胚時，內(nèi)細(xì)胞層（Inner Cell Mass）的細(xì)胞即為胚胎干細(xì)胞。胚胎干細(xì)胞具有全能性，在體外培養(yǎng)條件下可以建立穩(wěn)定的干細(xì)胞系，并保持高度未分化狀態(tài)，可以分化形成成體的所有組織和器官，包括生殖細(xì)胞。

3.2? 成體干細(xì)胞（Adult stem cells，ASC）

成體干細(xì)胞存在于成年體的許多組織器官中。在特定的條件下，ASC或分化形成功能細(xì)胞，或產(chǎn)生新的干細(xì)胞，或分化形成功能細(xì)胞，從而使組織和器官維持正常的狀態(tài)。成體干細(xì)胞存在于肌體中，關(guān)鍵在于如何尋找和分離特異性干細(xì)胞。

3.2.1? 造血干細(xì)胞（hematopoietic stem cell，HSC）

骨髓、外周血、臍帶血是造血干細(xì)胞生存的主要環(huán)境，是體內(nèi)各種血細(xì)胞的唯一來源，具有重要的臨床價值。

隨著臍血干細(xì)胞移植技術(shù)的不斷完善，造血干細(xì)胞將成為治療血液系統(tǒng)疾病、先天性遺傳疾病以及多發(fā)性和轉(zhuǎn)移性惡性腫瘤疾病的最有效方法，為世界上更多的血液病和腫瘤患者帶來希望。

3.2.2? ?間充質(zhì)干細(xì)胞（mesenchymal stem cells，MSC）

間充質(zhì)干細(xì)胞主要來源于骨髓，在合適的條件下，間充質(zhì)干細(xì)胞可以分化成為間充質(zhì)組織細(xì)胞，可分化成為神經(jīng)細(xì)胞，也可以分化為干細(xì)胞和肌肉細(xì)胞。近期文獻(xiàn)報道，間充質(zhì)干細(xì)胞不但可以修復(fù)骨、軟骨、肌腱、肌肉、血管和造血系統(tǒng)等中胚層來源的組織，而且也可能作為修復(fù)外胚層來源的神經(jīng)組織嘲和內(nèi)胚層來源的肝臟、腎臟、胰腺等器官的種子。

3.2.3? ?神經(jīng)干細(xì)胞（neural stem cells，NSC）

神經(jīng)干細(xì)胞分布于成人及胚胎的中樞及周圍神經(jīng)系統(tǒng)，在不同的條件下，能夠分化為不同類型的神經(jīng)元。從理論上，神經(jīng)干細(xì)胞的紊亂才是中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病的根本原因。一般來說，干細(xì)胞一直到中樞神經(jīng)系統(tǒng)后，腦和脊髓會產(chǎn)生免疫排斥反應(yīng)，但是由于血腦屏障的存在，這個問題才得到樂解決。此外，藥物檢驗(yàn)也可以通過神經(jīng)干細(xì)胞進(jìn)行，從而判斷藥物的有效性和毒性。

3.2.4? ?胰腺干細(xì)胞（Pancreas stem cells，PSC）

胰腺干細(xì)胞在人類糖尿病的治療方面具有廣闊的應(yīng)用前景，是人體調(diào)節(jié)血糖平衡的重要環(huán)節(jié)，其胰島a細(xì)胞分泌胰高血糖素，升高血糖濃度，胰島b細(xì)胞分泌胰島素，降低血糖濃度。

3.2.5? ?腫瘤干細(xì)胞（Cancer stem cell，CSC）

腫瘤干細(xì)胞是在腫瘤中具有自我更新能力并能夠產(chǎn)生特異性腫瘤細(xì)胞的細(xì)胞，近年來，越來越多的學(xué)者認(rèn)為CSC是惡性腫瘤復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移的根源。

4 干細(xì)胞的應(yīng)用

干細(xì)胞的應(yīng)用非常廣泛，涉及到醫(yī)學(xué)的多個領(lǐng)域?，F(xiàn)在，一些人的組織器官都是由科學(xué)家通過在體外鑒別、分離、純化、擴(kuò)增和培養(yǎng)人體胚胎干細(xì)胞，以其為種子培育出的。

干細(xì)胞及其衍生組織器官廣泛的臨床應(yīng)用，將產(chǎn)生一種全新的醫(yī)療技術(shù)，即利用自己干細(xì)胞再生人體組織器官，來替換自身病變的或衰老的組織器官。1999年，《Science》將干細(xì)胞研究列為世界十大科學(xué)成就第一。

在不久的將來，用神經(jīng)干細(xì)胞替代已被破壞的神經(jīng)細(xì)胞，有望使因脊髓損傷而癱瘓的病人重新站立起來。而帕金森氏綜合癥、老年性癡呆、艾滋病、失明、老年性癡呆、糖尿病和心肌梗塞等絕大多數(shù)疾病的患者，都可通過借助干細(xì)胞移植手術(shù)獲得健康。

5 干細(xì)胞研究中存在的問題

無可否認(rèn)，干細(xì)胞的研究和應(yīng)用，對于有效治療人類疾病方面具有巨大的潛能，但在其實(shí)際的研究過程中，仍存在很多問題。

5.1? 研究程度與應(yīng)用安全性

干細(xì)胞的研究仍處在初始階段，無論是成體干細(xì)胞還是胚胎干細(xì)胞的研究與臨床應(yīng)用之間還差距甚遠(yuǎn)。干細(xì)胞移植時易產(chǎn)生不適宜的分化，產(chǎn)生免疫排斥，帶來安全隱患。控制和調(diào)節(jié)人體胚胎干細(xì)胞向成熟器官的發(fā)育是非常復(fù)雜和困難的，現(xiàn)在人們所能掌握的技術(shù)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有達(dá)到這個水平。

6 干細(xì)胞研究展望

近期，中國科學(xué)院上海生命科學(xué)院和上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院最新研究發(fā)現(xiàn)，進(jìn)化上高度保守的PTEN-C/EBPa-CTNNA1信號軸控制造血干細(xì)胞發(fā)育與白血病干細(xì)胞的惡性轉(zhuǎn)化。美國杜克大學(xué)醫(yī)學(xué)中心通過實(shí)驗(yàn)認(rèn)證，多效生長因子可促進(jìn)造血干細(xì)胞擴(kuò)張和再生，開拓了干細(xì)胞在再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用前景。而4月21日《Nature》在線版發(fā)表了多個研究機(jī)構(gòu)共同完成的一項關(guān)于干細(xì)胞的新研究，表明miRNA可以從一個細(xì)胞移動到另一個細(xì)胞，更大規(guī)模的輸送影響基因表達(dá)的信號。

如果說21世紀(jì)是生命科學(xué)的世紀(jì)，那么，干細(xì)胞研究將在生命科學(xué)中起著主導(dǎo)作用。相信，依靠人們的聰明才智，必定會在干細(xì)胞的研究和應(yīng)用方面取得喜人的成果，為人類的健康長壽帶來希望。

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