胚胎干细胞的研究现状及应用前景
专业：生物技术 班级：093六年级上册数学第四单元测试卷班
姓名:贺霞霞 学号：2009132117
宣传干事摘要： 胚胎干细胞是一种早期胚胎内细胞或原始生殖细胞经体外分化抑制培养，分离和克隆得到的具有发育全能性的高度未分化细胞。本文综述了胚胎干细胞的全能性或多能性、生物学特性及国内外研究现状和胚胎干细胞的应用，并对其应用前景进行了展望。从胚胎干细胞生物学特性，从胚胎干细胞研究给医疗领域带来的广泛应用前景到目前研究尚存在的困难,比较全面的反映了胚胎干细胞研究的现状和应用前景。
关键词： 胚胎干细胞;生物学特性;现状;应用前景
1 胚胎干细胞概述
1.1 胚胎干细胞的概念
胚胎干细胞(embryonic stem cells，简称ESC),它是由着床前（受孕3～5d）的囊胚内细
胞团(ICM)经体外分化抑制培养所得一种高度未分化细胞,具有全能性、无限增殖和多向分化的潜能。这种细胞在形态上有较高的核浆比，核仁明显；表达高水平的端粒酶，端粒酶是一种可使细胞无限分裂的RNA依赖性DNA聚合酶，为永生化细胞所特有，分化细胞内无此酶活性。
1.2 胚胎干细胞的生物学特性
①全能性。在体外培养的条件下, 胚胎干细胞可以诱导分化为机体的任何组织细胞。全能性的标志是细胞表面有胚胎抗原和Oct4蛋白[1]。
②无限增殖性。胚胎干细胞在体外适宜条件下, 能在未分化状态下无限增殖。
③胚胎干细胞具有种系传递的功能。
④胚胎干细胞易于进行基因改造操作。
⑤细胚胎干胞保留了正常二倍体的性质且核型正常。
2 胚胎干细胞的研究现状
2.1 国内研究现状
在干细胞研究方面, 我国的反应较快。综合性干细胞研究在我国虽然刚刚起步, 但已取得了和世界基本同步的发展。在20 世纪90 年代初, 中山医科大学、北京大学及中科院等单位已经开始涉足这方面的研究, 并建立了小鼠胚胎干细胞系[2]。而在人胚胎干细胞研究方面, 几乎同时与美国开展建系工作,1998 年1 月中山医科大学首次在国际上报道了“人胚胎干细胞体外分离培养的成功[3]”,比美国Thom son 和 Gearhart 的报道早了10个月。但由于受到技术、资金和研究材料等多方面的限制, 该胚胎干细胞只在体外传了6代, 未建系成功。直到2002年7月, 中山大学第二附属医院干细胞中心终于在国内建立了第一个中国人胚胎干细胞系[4], 使我国胚胎干细胞的研究步入了国际先进行列。该人胚胎干细胞系体外持续传代已超过30代,并完成了所有鉴定工作, 得到国内外学术界的一致认可, 目前正在美国NIH申请注册和相关专利。除人胚胎干细胞研究外, 中国在小鼠胚胎干细胞及各种成体干细胞的研究也取得了大量的成果。国内中山医科大学在小鼠胚胎干细胞诱导为造血干细胞、表皮干细胞以及利用胚胎干细胞构建人工皮肤和角膜等方面取得了瞩目的成绩[5,6] 。
打扰了英语
目前, 上海、长沙、西安和广州等科研院所在体细胞克隆获得胚胎干细胞技术上居于世界先
进水平, 而北京大学和上海第二医科大学等单位在成体干细胞的研究和人体器官构建方面同样达到国际水准。北京大学干细胞研究中心目前正在建立非病毒转化的角膜干细胞体外培养体系, 并已着手建立人胚胎干细胞系以及包含人体各种组织的成体干细胞库, 在以干细胞技术治疗肝病、糖尿病等方面已取得初步进展。他们还把同样前沿的物理学“光钳”技术和纳米技术等应用到干细胞研究中[7]。上海转基因研究中心把病人的体细胞移入去核的卵细胞并经过一系列的处理发育至囊胚的技术获得成功。该技术最终将成功在体外诱导分化生产出特定的组织和器官, 再将这些组织和器官移植到病人身上, 从根本上解决同种异体器官移植过程中最难克服的免疫排斥反应, 为器官移植患者带来福音。该中心创造的3 种技术路线方法——“体细胞克隆哺乳动物的制备方法”“获得治疗性克隆植入前的制备方法”及“用于治疗性克隆的人体细胞组织器官保存方法”已申报国家专利, 这表明我国在当前组织器官制造这一全球竞争最激烈的高科技领域占有一席之地[8] 。此外, 华东理工大学完成造血干细胞体外扩增技术与临床应用研究, 掌握了脐血干细胞的分离、纯化、冷冻保存及复苏等一整套技术[9] 。浙江大学药学院楼宜嘉教授首次成功地将胚胎干细胞体外定向分化为心肌细胞, 并利用胚胎干细胞构建成功新药筛选模型[10] 。2001年2月, 国家“973”组织工程首席科学家、上海第二医科大学整形外科学教授曹谊林教授用干细胞在兔耳上培育出人耳[7] 。20
01年8月由西北农林科技大学著名胚胎工程专家窦忠英教授率领的科研攻关小组第六次从人类胚胎干细胞中分化诱导得到心脏跳动样细胞团。这是我国科学家在国内取得的惟一由人类胚胎干细胞分化得到的心脏跳动样细胞团, 标志着我国在人类胚胎干细胞研究领域已跻身世界先进行列[11]。因此,中国有望在干细胞研究的某个领域率先实现临床应用的突破。
2.2 国外研究现状
近年以来, 国际上干细胞基础研究领域的新成果层出不穷, 其中在若干方面还取得了重大突破, 吸引了科技界、产业界和政府机构关注, 并将成为今后相当一段时期的研究、开发和产业化热点。由于具有广阔的医疗前景和巨大的商机, 年度数据报告进入新世纪后, 有关干细胞研究的国际竞争开始进入白热化,各国政府以及各种民间组织都投入巨额资金资助该领域的研究,西方国家几乎所有大学都设立了干细胞研究室。在欧洲和亚洲的日本、新加坡等均在干细胞的研究和应用上取得惊人的成绩。美国在该领域的进展较快, 目前在美国已建立了16株人胚胎干细胞系[12],在胚胎干细胞的诱导分化、基因调控以及相关组织工程上均取得了一大批研究成果和专利。
美国:在干细胞研究方面,美国是世界上最先进的国家之一。从最初的骨髓移植算起,干细胞研究在美已进行了30多年。1998年,美国科学家成功地用人类胚胎干细胞在体外生长和增殖果皮, 带动了全世界的干细胞工程研究热潮。目前,大批美国公立、私立机构都在研究干细胞的各种获取渠道以及它们的分化功能, 并已发现可以从骨髓、胚胎、脂肪、胎盘和脐带等渠道获得干细胞。
美国总统布什2001年8月9日宣布支持联邦政府有限度地资助胚胎干细胞研究, 这一决定代表了美国政府的态度。目前,布什已经组建了一个由知名科学家、生物医学伦理学家和律师等组成的总统委员会,专门监督干细胞研究,制定管理细节, 思考各种生物医学技术将对伦理道德带来的影响。美国政府所属国家卫生研究所已初步制定了胚胎干细胞研究指南。2002年4旮旯怎么读月，美国国家卫生研究所决定拨款350万美元,资助4所机构进行人类胚胎干细胞研究。这是美国总统布什宣布允许有限支持人类胚胎干细胞研究以来,美政府向该领域投入的首笔大额经费。美政府还决定陆续为其他人类胚胎干细胞研究项目划拨经费。
英国：英国是干细胞研究领域占据领先地位的又一个国家。2001年1月，英国第一个将克隆研究合法化, 允许科学家培养克隆胚胎以进行干细胞研究, 并将这一研究定性为“治疗性克
隆”。科学家可以破坏被生育诊所废弃的胚胎用于干细胞和其他研究，也可通过试管内受精培养研究用胚胎。现在,新的法律允许研究人员通过克隆制造干细胞，但研究中使用过的所有胚胎必须在14天后被销毁。为加强干细胞研究, 英国计划于2003年建造世界首个人类干细胞库, 用以制造、修复因衰老、受伤和疾病而受到损坏的相关人体组织和器官。2002年2月27日，英国上议院干细胞研究委员会对建干细胞库计划表示支持, 并同意为人类胚胎干细胞研究放行。
日本：在日本，干细胞研究是“千年世纪工程”中的核心内容之一。2000年5月,日本把干细胞技术的出现视作在生命科学和生物技术领域赶超欧美国家的绝好机遇。在2000年度启动的“千年世纪工程”中，日本把干细胞工程作为四大重点之一,并且在第一年度就投入108亿日元的巨额资金。2001年6月，日本实施了关于限制有关人的克隆技术等的法律,禁止克隆人，但允许人类胚胎干细胞的相关研究。为了能科学安全地进行干细胞研究,日本政府在2001年8月初通过了干细胞研究指南，规定用于研究的胚胎细胞只能从那些本该被废弃、用于生育治疗目的的胚胎中获取。为了发展修复人体器官的再生医疗，日本文部科学省决定，从2003年开始用5年时间建立国内首个“再生医疗人体干细胞库”。
3 胚胎干细胞的应用前景
3.1 胚胎干细胞的应用
3.1.1 研究人胚胎发育及疾病的发生 此前对人胚胎的了解仅局限于从胚胎组织切片和其他种属胚胎的研究中获取信息, 但人与动物之间在胚胎发育和成体结构上都有很大差别。如今, 可以通过胚胎干细胞建立体外分化模型, 并建立各种基因改变的胚胎干细胞系, 以求发现某些基因或细胞因子在胚胎发育早期对不同类型细胞或组织分化的作用[13]。
3.1.2 用于移植治疗 在组织工程中以胚胎干细胞作为种子细胞, 可以为临床的细胞、组织、器官移植提供大量的材料。通过控制胚胎干细胞生长环境、向胚胎干细胞转染某一种系细胞形成的决定基因等,可获得特定种系的较纯化的细胞, 并且数量不受限制[14]。将这些细胞用于移植治疗, 将给帕金森氏病、脊髓损伤、糖尿病、心肌损伤、肝硬化、肾衰竭、各种血液疾病等疑难病症的治疗带来新的希望[15]。
3.1.3 用于基因治疗 ESC是基因治疗的良好靶细胞。利用基因打靶载体使外源DNA与ESC中相应部分发生重组，或靶向破坏等位基因造成基因纯合失效来治疗疾病，具有基因转移效率高、易于操作的特点。目前已利用遗传工程技术，在体外定向改造ESC后，建立了多
种人类遗传性疾病的动物模型，使人体内的基因功能研究大为推进，为人类疾病的基因治疗奠定了坚实的基础[16]。
3.1.4 用于药物筛选和新药开发 ESC是新型药物筛选的理想模型，将使新药开发、药物筛选、药物研究更为直接可靠。目前已有12个欧洲实验室建立用鼠胚胎来进行药物的敏感性、光毒性和胚胎毒性实验。人ESC系的建立，可从细胞水平来研究人体对药物的反应，还可对化学物质的毒性和效能进行评估，对药理学、农业、化肥工业等领域的发展有重要意义。
3.2 ESC细胞研究面临的问题
主要有几下几方面:
①胚胎来源困难。从小鼠胚胎干细胞建系效率来看, 获得一个干细胞系需要12个囊胚和更多的卵细胞(平均666个)[17-19]。
②体外保持其全能性条件复杂。
③免疫排斥反应。从胚胎干细胞分化所得的各种细胞和组织如果不是由受体提供的体细胞核移植所得则与受体之间存在免疫排斥[20]。
④安全性难以保证。一是由于干细胞在体外培养过程中需要加动物的细胞做饲养细胞, 可能被动物携带的病毒感染; 再是干细胞具有致瘤性, 植入受体体内后有发展为肿瘤的可能[21-24]。
⑤干细胞在体外发育成完整的器官难以做到。目前, 来自机体的器官要在体外培养并发挥正常的生理功能还无法做到。用干细胞形成具有三维结构、有多种组织的精细复杂的器官更是难以完成美术作品集[25-26]。
⑥伦理问题
参考文献
[1] 周作民.人胚胎干细胞研究进展[J].生殖与避孕,2004,24(5):1-3
[2] 陈系古, 黄冰关于新春的手抄报. BALBcj小鼠胚胎干细胞系的建立及共嵌合体小鼠的产生. 中山医科大学
学报, 2000, (2) , 79～80.
[3] 徐令, 黄绍良, 李树浓, 等. 人类胚胎干细胞的分离培养.中山医科大学学报, 1998, (1) : 80～81.
[4] 何志旭, 黄绍良, 李矛, 等. 人胚胎干细胞系的初步建立.中华医学杂志, 2002, 82 (19) : 1314～1318.
[5] 徐令, 乔春平, 黄绍良等.体外诱导胚胎干细胞为造血细胞.科学通报, 2000, 45: 815～820.
