干细胞研究讲稿11/11页
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医学捌号楼
尽管在体外可以分离和培养神经干细胞，但目前对神经干细胞的生物学特性知之甚少。由于对神经干细胞的研究才刚刚起步，尚有许多关键性问题尚未解决。因此，研究者认为未来对神经干细胞的研究将集中在以下几个方面：第一，进一步研究神经干细胞生物学特征以及分离、纯化和扩增的条件；第二，确定人类是否也具有神经干细胞；第三，人类神经干细胞在脑内的定位以及怎样在原位诱导神经干细胞增殖分化以补充因疾病和损伤所丢失的神经细胞；第四，人类神经干细胞是否也可向其它胚层的细胞转化等等。中枢神经系统疾病中有很多是因为某种特定的脑细胞发生退行性死亡，导致一些重要的神经递质、蛋白质因子或某些重要结构的匮乏所致。因次在成功地培养了神经干细胞之后，人们很自然的想到利用它直接进行移植治疗，或利用病毒载体，携带目的基因，导入神经干细胞，将筛选得到的体外高效表达目的基因的克隆进行移植。则中性的细胞治疗方法具有以下优点：(1)神经干细胞在脑中能根据其周围微环境的诱导而分裂，分化成为相应的细胞类型，其形态和功能与附近的宿主细胞非常类似。即使是将因转入原癌基因而永生化的神经干细胞植入脑后也未长出肿瘤。(2)中枢神经系统具备特殊的结构--血脑屏障，这使的淋巴细胞很难进入，因此不同个体之间，甚至是不同物种之间的神经干细胞移植，都几乎没有排斥反应，大大提高了神经干细胞的来源。(3)神经干细胞可以在体外根据不同的需要导入相应的外源基因，成为一种光谱的细胞载体。目前很多研究组根据神经干细胞的这些特性，从不同角度加以应用，在神经系统疾病治疗上取得了很大进展。总之，神经干细胞是一种具有广泛应用前景的干细胞，随着其研究的不断深入，人类的神经干细胞将有望作为脑移植的供体细胞以及基因治疗的载体用于临床。而其增殖和定向诱导分化机制的最终阐明，将有赖于分子生物学、发育生物学等生物学科的相互协作和研究方法的进一步完善。
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间充质细胞(Mesenchymalstem cells, MSC)
传统的科学观点认为，骨髓只有一项功能——替换血液中的红细胞和白细胞。间质细胞被认为仅仅是支持血细胞的产生。只有在过去两年内，人们才明确地意识到骨髓间质细胞是成体干细胞。许多研究发现，在人类、鸟类、啮齿类等生物的骨髓中，可分离出一种骨髓间质干细胞(Mesenchymalstem cells, MSC)。
MSC具有干细胞的共性，即自我更新及多向分化的能力。一般认为MSC只存在于骨髓中，但最近的研究发现从人的骨骼肌中也分离出了MSC，它同样可以分化为骨骼肌管、平滑肌、骨、软骨及脂肪。此外，也有人分别从骨外膜和骨小梁分离出MSC。同造血干细胞相似，由于目前尚无MSC的特异性标志，对MSC的特征描述及其分离方法都是以一个细胞群体的形式进行的。由于它具有向骨、软骨、脂肪、肌肉及肌腱等组织分化的潜能，因而利用它进行组织工程学研究有如下优势：(1)取材方便且对机体无害。间质干细胞可取自自体骨髓，简单的骨髓穿刺即可获得。(2)由于间质干细胞取自自体，由它诱导而来的组织在进行移植时不存在组织配型及免疫排斥问题。(3)由间质干细胞分化的组织类型广泛，理论上能分化为所有的间质组织类型：将它分化为骨、软骨或肌肉、肌腱，在治疗创伤性疾病中具有应用价值。将它分化为心肌组织，则有可能构建人工心脏。将它分化为真皮组织，则在烧伤中有不可限量的应用前景。地塞米松是MSC分化的非特异诱导剂，它可使MCS分化成骨及脂肪细胞，而两性霉素B则可使MSC分化为肌细胞，还有人利用大鼠的MSC进行了向肌肉分化的研究，发现5-Azacytidine和5-Aza-2'-Deoxycytidine均可促使MSC向肌肉的分化。有关肌细胞及肌腱的诱导分化的方法还不成熟，有待进一步的研究。MSC起源于中胚层，理论上讲，它应可以向其它中胚层组织分化如真皮、结缔组织及上皮等，尤其是真皮，如能诱导成功，则在烧伤的治疗中有不可低估的作用。
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五.
用干细胞生物工程治疗疾病的最显著特点就是：利用干细胞技术，可以再造多种正常的甚至更年轻的组织器官。这种再造组织器官的新医疗技术，将使任何人都能用上自己(或他人)的干细胞和干细胞衍生的新组织器官，来替代病变或衰老的组织器官，并可以广泛涉及用传统医学方法难以医治的多种顽症，比如癌症，心肌坏死性疾病，自身免疫疾病、肝脏病、肾脏病和帕金森氏症、老年性痴呆症、脊髓损伤、皮肤烧伤等修复与治疗等。如果和基因治疗相结合，还可以治疗众多遗传性疾病。应用干细胞治疗疾病较传统方法相比具有很多优点：安全性； 不需要完全了解疾病发病的确切机理； 还可能应用自身干细胞移植，避免产生免疫排斥反应。
用干细胞治疗疾病已不再只是设想。成体干细胞的研究时间不长，但用其治疗疾病已开始进入临床试验。去年科学家成功地应用自体的骨髓干细胞治疗心肌梗塞，用间质干细胞治疗造血功能低下和帕金森病。这些临床应用都收到了良好的效果。科学家认为，干细胞及其衍生物组织器官的临床应用，是人类在21世纪的最大科技成果之一，必将产生一种全新的治疗技术，是对传统医疗手段和医疗观念的一场革命。
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六.我国的现状
在这场前景极其诱人的国际竞争中，我国反应较快。据专家介绍，在我国，综合性干细胞研究虽然刚刚起步，但已和世界水平取得了同步发展。例如，由北京大学医学部等组建的北京大学干细胞研究中心，在用于临床的干细胞研究方面正取得突破性进展。北京大学医学部已将干细胞研究列为“十五”期间的三大重点建设项目之一，并投入500万元建设相关研究中心。该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了初步突破。此外，还将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去。
另外，中国军事医学科学院的研究人员发现了 “人胚胎干细胞分泌素”。经过内地、台湾地区两万病例的临床应用后，这项成果不久前在中、美两国科学院联合举办的“中美前沿科学研讨会”上正式向全世界发布。人胚胎干细胞分泌已被证实的功效有：刺激骨髓造血；刺激红细胞增生，可用于再生障碍性贫血的治疗；刺激白细胞再生，可综合提高人体免疫力，可望用于艾滋病的治疗；可以改善脑组织代谢功能，加快脑血管意外后遗症的恢复等。我国科学家成功地在世界上首次利用原位干细胞在体外合成胃肠器官组织。这项生命科学新技术刚刚在美国申请了专利。
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由中国中西医结合学会徐荣祥教授领导的科研小组对外宣布他们研究多年的这一实验成果。这项实验是从小鼠体内取出胃壁和肠壁的组织细胞放在体外培养，利用特别组合的生命营养物质，使这些细胞持续分裂，克隆并持续增殖合成新的胃、肠组织。
利用原位干细胞复制胃肠器官组织的新成果应用于临床，能让受到损伤的胃肠粘膜及时得到修复，也能使胃肠疾病患者免去手术的痛苦。徐教授的科研小组正在与有关医学专家合作，不久将推出这方面的新药。
去年，我国青年创伤外科专家付小兵等率先在国际上报告了人体表皮细胞存在逆分化现象，即表皮细胞可逆分化转变为表皮干细胞，这一重要发现对揭示人体衰老的奥秘以及对创伤、难治性皮肤病等的临床治疗具有重要意义。由西北农林科技大学率领的科研小组第6次从人胚胎干细胞分化诱导得到心脏跳动样细胞团，这是我国在人类胚胎干细胞克隆领域获得的唯一此类细胞团。
与此同时，国内像天津血液研究所、上海市第二人民医院等，在血液干细胞研究上也有比较突出的成就，目前正在加紧开展其他应用的研究。北京中关村生命科技园也正将干细胞研究列为首批入园的九大项目之一。可以说，用于临床的干细胞研究，在我国正受到广泛的重视，多家著名医疗和药物研究机构涉足其间，由于干细胞研究的关键技术只是在最近三年才取得重大突破，我国干细胞研究和发达国家相比差距还不是很大，干细胞生物工程成了我国与西方国家“起跑点”最接近的重大科学领域，相信在不久的将来，完全有可能走在世界前列。
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附：干细胞大事记
■ 1967年，美国华盛顿大学的多纳尔?托马斯发表报告称，如果将正常人的骨髓移植到病人体内，可以治疗造血功能障碍。评述：干细胞研究是从血液系统开始的。
■ 1998年11月，美国威斯康星大学的科学家在美国《科学》杂志报告说，他们已成功地使人类胚胎干细胞在体外生长和增殖。评述：这带动了世界范围内的干细胞研究热潮。此项进展使科学家们看到了干细胞生物工程的曙光：在体外培育所需的组织细胞，取代病人体内的坏损组织细胞。
■ 1999年12月，美国科学家在《美国科学院院刊》报告说，小鼠肌肉组织的成体干细胞可以“横向分化”为血液细胞。随后，世界各国的科学家相继证实，成体干细胞，包括人类的成体干细胞具有可塑性。评述：成体干细胞的可塑性研究，为干细胞的临床应用开辟了更为广泛的空间。因为，利用人类胚胎干细胞至少受到两方面的限制：第一，它取自人类胚胎，由此引发出一系列伦理和法律问题；第二，作为一种异体细胞移植，存在免疫排斥问题。
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■ 1999年12月，干细胞研究进展被《科学》杂志评选为该年度世界十大科学进展之首。评述：科学界认为：干细胞的研究与应用将打开疾病治疗的“突破口”。
■ 2000年5月，日本启动“千年世纪工程”，干细胞工程为核心技术的再生医疗成为这项工程的四大重点之一，第一年度投资金额达108亿日元。评述：日本把干细胞技术视作在生命科学和生物技术领域赶超美欧国家的绝好机遇。
■ 2001年1月，英国议会上院通过法案，允许科学家克隆人类早期胚胎，并利用它进行医疗研究。评述：克隆人类早期胚胎后，可以从中提取未经完全发育的胚胎干细胞。此项法案的通过，经过了英国上下3年的激烈争论，参与者包括科学界、宗教界、企业界、政界等人士以及普通老百姓。
■ 2001年4月，美国科学家发现，从病人臀部和大腿处抽取的脂肪中，含有大量类似干细胞的细胞，这些细胞可以发育成健康的软骨和肌肉等。评述：这一发现有可能使脂肪成为干细胞的主要来源，科学家今后可能将不必从胚胎组织或骨髓中提取干细胞，从而既降低成本，又避免伦理上的争论。
■ 2001年4月，美国国立卫生研究院决定取消原定举行的人类胚胎干细胞研究经费申请案的审查会议。该申请案是美国第一例人类胚胎干细胞研究经费申请案。有关方面认为，这意味着布什政府将不对人类胚胎干细胞研究进行资助。评述：审查会议被取消，这引起了科学家及病人的强烈不满。据悉，迫于国内反对和支持两方的压力，布什将在近期决定是否允许政府出钱支持干细胞研究。
■2001年6月，中国完成了人体神经干细胞和角膜干细胞的移植。, http://www.100md.com
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间充质细胞(Mesenchymalstem cells, MSC)
传统的科学观点认为，骨髓只有一项功能——替换血液中的红细胞和白细胞。间质细胞被认为仅仅是支持血细胞的产生。只有在过去两年内，人们才明确地意识到骨髓间质细胞是成体干细胞。许多研究发现，在人类、鸟类、啮齿类等生物的骨髓中，可分离出一种骨髓间质干细胞(Mesenchymalstem cells, MSC)。
MSC具有干细胞的共性，即自我更新及多向分化的能力。一般认为MSC只存在于骨髓中，但最近的研究发现从人的骨骼肌中也分离出了MSC，它同样可以分化为骨骼肌管、平滑肌、骨、软骨及脂肪。此外，也有人分别从骨外膜和骨小梁分离出MSC。同造血干细胞相似，由于目前尚无MSC的特异性标志，对MSC的特征描述及其分离方法都是以一个细胞群体的形式进行的。由于它具有向骨、软骨、脂肪、肌肉及肌腱等组织分化的潜能，因而利用它进行组织工程学研究有如下优势：(1)取材方便且对机体无害。间质干细胞可取自自体骨髓，简单的骨髓穿刺即可获得。(2)由于间质干细胞取自自体，由它诱导而来的组织在进行移植时不存在组织配型及免疫排斥问题。(3)由间质干细胞分化的组织类型广泛，理论上能分化为所有的间质组织类型：将它分化为骨、软骨或肌肉、肌腱，在治疗创伤性疾病中具有应用价值。将它分化为心肌组织，则有可能构建人工心脏。将它分化为真皮组织，则在烧伤中有不可限量的应用前景。地塞米松是MSC分化的非特异诱导剂，它可使MCS分化成骨及脂肪细胞，而两性霉素B则可使MSC分化为肌细胞，还有人利用大鼠的MSC进行了向肌肉分化的研究，发现5-Azacytidine和5-Aza-2'-Deoxycytidine均可促使MSC向肌肉的分化。有关肌细胞及肌腱的诱导分化的方法还不成熟，有待进一步的研究。MSC起源于中胚层，理论上讲，它应可以向其它中胚层组织分化如真皮、结缔组织及上皮等，尤其是真皮，如能诱导成功，则在烧伤的治疗中有不可低估的作用。
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五.
用干细胞生物工程治疗疾病的最显著特点就是：利用干细胞技术，可以再造多种正常的甚至更年轻的组织器官。这种再造组织器官的新医疗技术，将使任何人都能用上自己(或他人)的干细胞和干细胞衍生的新组织器官，来替代病变或衰老的组织器官，并可以广泛涉及用传统医学方法难以医治的多种顽症，比如癌症，心肌坏死性疾病，自身免疫疾病、肝脏病、肾脏病和帕金森氏症、老年性痴呆症、脊髓损伤、皮肤烧伤等修复与治疗等。如果和基因治疗相结合，还可以治疗众多遗传性疾病。应用干细胞治疗疾病较传统方法相比具有很多优点：安全性； 不需要完全了解疾病发病的确切机理； 还可能应用自身干细胞移植，避免产生免疫排斥反应。
用干细胞治疗疾病已不再只是设想。成体干细胞的研究时间不长，但用其治疗疾病已开始进入临床试验。去年科学家成功地应用自体的骨髓干细胞治疗心肌梗塞，用间质干细胞治疗造血功能低下和帕金森病。这些临床应用都收到了良好的效果。科学家认为，干细胞及其衍生物组织器官的临床应用，是人类在21世纪的最大科技成果之一，必将产生一种全新的治疗技术，是对传统医疗手段和医疗观念的一场革命。
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六.我国的现状
在这场前景极其诱人的国际竞争中，我国反应较快。据专家介绍，在我国，综合性干细胞研究虽然刚刚起步，但已和世界水平取得了同步发展。例如，由北京大学医学部等组建的北京大学干细胞研究中心，在用于临床的干细胞研究方面正取得突破性进展。北京大学医学部已将干细胞研究列为“十五”期间的三大重点建设项目之一，并投入500万元建设相关研究中心。该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了初步突破。此外，还将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去。
另外，中国军事医学科学院的研究人员发现了 “人胚胎干细胞分泌素”。经过内地、台湾地区两万病例的临床应用后，这项成果不久前在中、美两国科学院联合举办的“中美前沿科学研讨会”上正式向全世界发布。人胚胎干细胞分泌已被证实的功效有：刺激骨髓造血；刺激红细胞增生，可用于再生障碍性贫血的治疗；刺激白细胞再生，可综合提高人体免疫力，可望用于艾滋病的治疗；可以改善脑组织代谢功能，加快脑血管意外后遗症的恢复等。我国科学家成功地在世界上首次利用原位干细胞在体外合成胃肠器官组织。这项生命科学新技术刚刚在美国申请了专利。
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由中国中西医结合学会徐荣祥教授领导的科研小组对外宣布他们研究多年的这一实验成果。这项实验是从小鼠体内取出胃壁和肠壁的组织细胞放在体外培养，利用特别组合的生命营养物质，使这些细胞持续分裂，克隆并持续增殖合成新的胃、肠组织。
利用原位干细胞复制胃肠器官组织的新成果应用于临床，能让受到损伤的胃肠粘膜及时得到修复，也能使胃肠疾病患者免去手术的痛苦。徐教授的科研小组正在与有关医学专家合作，不久将推出这方面的新药。
去年，我国青年创伤外科专家付小兵等率先在国际上报告了人体表皮细胞存在逆分化现象，即表皮细胞可逆分化转变为表皮干细胞，这一重要发现对揭示人体衰老的奥秘以及对创伤、难治性皮肤病等的临床治疗具有重要意义。由西北农林科技大学率领的科研小组第6次从人胚胎干细胞分化诱导得到心脏跳动样细胞团，这是我国在人类胚胎干细胞克隆领域获得的唯一此类细胞团。
与此同时，国内像天津血液研究所、上海市第二人民医院等，在血液干细胞研究上也有比较突出的成就，目前正在加紧开展其他应用的研究。北京中关村生命科技园也正将干细胞研究列为首批入园的九大项目之一。可以说，用于临床的干细胞研究，在我国正受到广泛的重视，多家著名医疗和药物研究机构涉足其间，由于干细胞研究的关键技术只是在最近三年才取得重大突破，我国干细胞研究和发达国家相比差距还不是很大，干细胞生物工程成了我国与西方国家“起跑点”最接近的重大科学领域，相信在不久的将来，完全有可能走在世界前列。
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附：干细胞大事记
■ 1967年，美国华盛顿大学的多纳尔?托马斯发表报告称，如果将正常人的骨髓移植到病人体内，可以治疗造血功能障碍。评述：干细胞研究是从血液系统开始的。
■ 1998年11月，美国威斯康星大学的科学家在美国《科学》杂志报告说，他们已成功地使人类胚胎干细胞在体外生长和增殖。评述：这带动了世界范围内的干细胞研究热潮。此项进展使科学家们看到了干细胞生物工程的曙光：在体外培育所需的组织细胞，取代病人体内的坏损组织细胞。
■ 1999年12月，美国科学家在《美国科学院院刊》报告说，小鼠肌肉组织的成体干细胞可以“横向分化”为血液细胞。随后，世界各国的科学家相继证实，成体干细胞，包括人类的成体干细胞具有可塑性。评述：成体干细胞的可塑性研究，为干细胞的临床应用开辟了更为广泛的空间。因为，利用人类胚胎干细胞至少受到两方面的限制：第一，它取自人类胚胎，由此引发出一系列伦理和法律问题；第二，作为一种异体细胞移植，存在免疫排斥问题。
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■ 2000年5月，日本启动“千年世纪工程”，干细胞工程为核心技术的再生医疗成为这项工程的四大重点之一，第一年度投资金额达108亿日元。评述：日本把干细胞技术视作在生命科学和生物技术领域赶超美欧国家的绝好机遇。
■ 2001年1月，英国议会上院通过法案，允许科学家克隆人类早期胚胎，并利用它进行医疗研究。评述：克隆人类早期胚胎后，可以从中提取未经完全发育的胚胎干细胞。此项法案的通过，经过了英国上下3年的激烈争论，参与者包括科学界、宗教界、企业界、政界等人士以及普通老百姓。
■ 2001年4月，美国科学家发现，从病人臀部和大腿处抽取的脂肪中，含有大量类似干细胞的细胞，这些细胞可以发育成健康的软骨和肌肉等。评述：这一发现有可能使脂肪成为干细胞的主要来源，科学家今后可能将不必从胚胎组织或骨髓中提取干细胞，从而既降低成本，又避免伦理上的争论。
■ 2001年4月，美国国立卫生研究院决定取消原定举行的人类胚胎干细胞研究经费申请案的审查会议。该申请案是美国第一例人类胚胎干细胞研究经费申请案。有关方面认为，这意味着布什政府将不对人类胚胎干细胞研究进行资助。评述：审查会议被取消，这引起了科学家及病人的强烈不满。据悉，迫于国内反对和支持两方的压力，布什将在近期决定是否允许政府出钱支持干细胞研究。
■2001年6月，中国完成了人体神经干细胞和角膜干细胞的移植。, http://www.100md.com