干细胞研究讲稿第5/11页
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医学捌号楼
目前，人类多能性干细胞系的建立有两个来源，其方法与以往在动物模型中建立的方法相同。
(1) 从人类胚胎的囊胚期内细胞群中直接分离多能干细胞。Dr. Thomson从IVF(体外受精)临床实验室得到胚胎，这些胚胎是不育症临床治疗不需要的，用于繁殖，而非研究目的。从捐献者夫妇处获得知情同意书后，Dr.Thomson分离了内细胞群(图III)，将这些细胞进行培养，产生一个多能性干细胞系。
(2)从终止妊娠的胎儿组织中分离出多能性干细胞。捐献者自行决定了终止妊娠，从他们那儿获得了知情同意书后，Dr. Gearheart从原本要发育成睾丸或卵巢的胎儿部位取得细胞。尽管Dr. Thomson 实验室和Dr. Gearheart实验室使用的细胞系来源不同，但发育成熟的细胞看起来非常相似。
体细胞核转移(SCNT)是得到多能性干细胞的另一种途径。在SCNT的动物研究中，研究者将一个正常的动物卵细胞去除细胞核(含染色体的细胞结构)。存留在卵细胞内的物质含营养成分和对胚胎发育非常重要的能量物质。而后，在非常精细调控的实验室条件下，将单个体细胞——除卵细胞或精子细胞之外的任一种细胞——与除去核卵细胞放在一起，使两者相融合。融合细胞以及其子细胞具有发育成一个完整个体的潜能，因此是全能性的。正如图I所示，这些全能性细胞不久将形成胚囊，从理论上来说，可利用胚囊的内细胞群来建立多能性干细胞系。实际上，任何一种可生成人类胚囊细胞的方法都有可能成为人体多能性干细胞的来源。
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建立稳定的永生化的胚胎干细胞细胞系更为实用和可行的方案有三个：(1)应用克隆技术，用人成熟细胞核置换人卵细胞的遗传物质，然后在体外将其培养至胚泡期，分离胚胎干细胞，用于研究和治疗。此时胚胎尚未开始分化，各系统也未开始发育，故不能称之为“人”，因此这一技术与“克隆人”有明显区别。这一策略具有很大的诱惑力，如将正常细胞核置入受体无核卵细胞中，培养和分离胚胎干细胞，在将其体外定向诱导分化为各种特定的功能细胞，用于治疗因这些细胞损伤而引起的多种严重疾病。例如分化为多巴胺神经元治疗帕金森病，分化为胰岛细胞治疗糖尿病，分化为肝细胞和肌细胞治疗肝纤维化和肌萎缩，甚至还可以分化为CD4+细胞治疗艾滋病。目前利用核移植技术获取胚胎干细胞已在羊和小鼠实验中得到验证，但距其应用于人类疾病的治疗还需较长时间。(2)将人类的细胞核置入到其它哺乳动物的无核卵细胞以获取胚胎干细胞。通过对牛、羊、鼠的研究已经证实，克隆的后代看起来都与提供起源细胞核的供核动物的后代相象，而不象供卵者的后代。因此，这一策略可以用来获取胚胎干细胞，并已开始在牛和鼠身上进行实验，如果可行，那么便可以避免应用人的卵细胞。目前异种核移植尚未得到令人鼓舞的结果。此外在伦理学上，这种通过其它动物的卵细胞获得的胚胎能否被称为人的胚胎也将成为一个新的课题。(3)将成人的细胞核植入胚胎干细胞的胞浆内，通过胚胎干细胞的胞浆与供体细胞核的作用，诱导表达胚胎干细胞特异性的基因已有研究发现，将成纤维细胞核植入肝细胞的胞浆中，结果可以表达一个肝细胞特异性的基因。但这一技术目前还不成熟。
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胚胎干细胞最激动人心的潜在应用是用来修复甚至替换丧失功能的组织和器官，因为它具有发育分化为所有类型组织细胞的能力。任何涉及丧失正常细胞的疾病都可以通过移植由胚胎干细胞分化而来的特异组织细胞来治疗，如用神经细胞治疗神经变性疾病(帕金森氏综合症、亨廷顿舞蹈症、阿尔茨海默氏病等)，美国威斯康星大学的研究人员于2001年9月首次将人类胚胎干细胞转化为血细胞，向为医学治疗创造血液供应迈出了重要关键的一步。 用胰岛细胞治疗糖尿病，用心肌细胞修复坏死的心肌等。尤其是对于后两项，胚胎干细胞可能会有特别疗效，因为目前认为成年人的心脏和胰岛几乎没有干细胞，因而仅靠自身无法得到修复。为了基因治疗和防止免疫排斥效应，还可以对胚胎干细胞的基因做某些修改。干细胞是基因治疗的较理想的靶细胞，因为它可以自我复制更新，治疗基因通过它带入人体中，能够持久地发挥作用，而不必担心象分化的细胞那样，在细胞更新中可能丢失治疗基因的结果。通过胚胎干细胞和基因治疗技术，可以矫正缺陷基因。例如，如果发现早期胚胎有某种基因缺陷而会患基因缺陷病如囊性纤维化——一种30岁以前便会致人死亡的疾病，可以收集部分或全部胚胎干细胞，通过基因工程技术将正常的基因替代干细胞中的缺陷基因，再将修复后的胚胎干细胞嵌入胚胎中，经过九月怀胎将会出生一个健康的婴儿。由于伦理和某些技术问题，现在还未开展此类实验。改变胚胎干细胞的某些基因的另一目的是创建“万能供者细胞”，即破坏细胞中表达组织相容性复合物的基因，躲避受者免疫系统的监视，从而达到防止免疫排斥效应发生的目的。但这种方法需要破坏和改变细胞中许多基因，而且这种细胞发育成的组织和器官是否有生理缺陷如免疫能力降低还不得而知。, http://www.100md.com
(1) 从人类胚胎的囊胚期内细胞群中直接分离多能干细胞。Dr. Thomson从IVF(体外受精)临床实验室得到胚胎，这些胚胎是不育症临床治疗不需要的，用于繁殖，而非研究目的。从捐献者夫妇处获得知情同意书后，Dr.Thomson分离了内细胞群(图III)，将这些细胞进行培养，产生一个多能性干细胞系。
(2)从终止妊娠的胎儿组织中分离出多能性干细胞。捐献者自行决定了终止妊娠，从他们那儿获得了知情同意书后，Dr. Gearheart从原本要发育成睾丸或卵巢的胎儿部位取得细胞。尽管Dr. Thomson 实验室和Dr. Gearheart实验室使用的细胞系来源不同，但发育成熟的细胞看起来非常相似。
体细胞核转移(SCNT)是得到多能性干细胞的另一种途径。在SCNT的动物研究中，研究者将一个正常的动物卵细胞去除细胞核(含染色体的细胞结构)。存留在卵细胞内的物质含营养成分和对胚胎发育非常重要的能量物质。而后，在非常精细调控的实验室条件下，将单个体细胞——除卵细胞或精子细胞之外的任一种细胞——与除去核卵细胞放在一起，使两者相融合。融合细胞以及其子细胞具有发育成一个完整个体的潜能，因此是全能性的。正如图I所示，这些全能性细胞不久将形成胚囊，从理论上来说，可利用胚囊的内细胞群来建立多能性干细胞系。实际上，任何一种可生成人类胚囊细胞的方法都有可能成为人体多能性干细胞的来源。
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建立稳定的永生化的胚胎干细胞细胞系更为实用和可行的方案有三个：(1)应用克隆技术，用人成熟细胞核置换人卵细胞的遗传物质，然后在体外将其培养至胚泡期，分离胚胎干细胞，用于研究和治疗。此时胚胎尚未开始分化，各系统也未开始发育，故不能称之为“人”，因此这一技术与“克隆人”有明显区别。这一策略具有很大的诱惑力，如将正常细胞核置入受体无核卵细胞中，培养和分离胚胎干细胞，在将其体外定向诱导分化为各种特定的功能细胞，用于治疗因这些细胞损伤而引起的多种严重疾病。例如分化为多巴胺神经元治疗帕金森病，分化为胰岛细胞治疗糖尿病，分化为肝细胞和肌细胞治疗肝纤维化和肌萎缩，甚至还可以分化为CD4+细胞治疗艾滋病。目前利用核移植技术获取胚胎干细胞已在羊和小鼠实验中得到验证，但距其应用于人类疾病的治疗还需较长时间。(2)将人类的细胞核置入到其它哺乳动物的无核卵细胞以获取胚胎干细胞。通过对牛、羊、鼠的研究已经证实，克隆的后代看起来都与提供起源细胞核的供核动物的后代相象，而不象供卵者的后代。因此，这一策略可以用来获取胚胎干细胞，并已开始在牛和鼠身上进行实验，如果可行，那么便可以避免应用人的卵细胞。目前异种核移植尚未得到令人鼓舞的结果。此外在伦理学上，这种通过其它动物的卵细胞获得的胚胎能否被称为人的胚胎也将成为一个新的课题。(3)将成人的细胞核植入胚胎干细胞的胞浆内，通过胚胎干细胞的胞浆与供体细胞核的作用，诱导表达胚胎干细胞特异性的基因已有研究发现，将成纤维细胞核植入肝细胞的胞浆中，结果可以表达一个肝细胞特异性的基因。但这一技术目前还不成熟。
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胚胎干细胞最激动人心的潜在应用是用来修复甚至替换丧失功能的组织和器官，因为它具有发育分化为所有类型组织细胞的能力。任何涉及丧失正常细胞的疾病都可以通过移植由胚胎干细胞分化而来的特异组织细胞来治疗，如用神经细胞治疗神经变性疾病(帕金森氏综合症、亨廷顿舞蹈症、阿尔茨海默氏病等)，美国威斯康星大学的研究人员于2001年9月首次将人类胚胎干细胞转化为血细胞，向为医学治疗创造血液供应迈出了重要关键的一步。 用胰岛细胞治疗糖尿病，用心肌细胞修复坏死的心肌等。尤其是对于后两项，胚胎干细胞可能会有特别疗效，因为目前认为成年人的心脏和胰岛几乎没有干细胞，因而仅靠自身无法得到修复。为了基因治疗和防止免疫排斥效应，还可以对胚胎干细胞的基因做某些修改。干细胞是基因治疗的较理想的靶细胞，因为它可以自我复制更新，治疗基因通过它带入人体中，能够持久地发挥作用，而不必担心象分化的细胞那样，在细胞更新中可能丢失治疗基因的结果。通过胚胎干细胞和基因治疗技术，可以矫正缺陷基因。例如，如果发现早期胚胎有某种基因缺陷而会患基因缺陷病如囊性纤维化——一种30岁以前便会致人死亡的疾病，可以收集部分或全部胚胎干细胞，通过基因工程技术将正常的基因替代干细胞中的缺陷基因，再将修复后的胚胎干细胞嵌入胚胎中，经过九月怀胎将会出生一个健康的婴儿。由于伦理和某些技术问题，现在还未开展此类实验。改变胚胎干细胞的某些基因的另一目的是创建“万能供者细胞”，即破坏细胞中表达组织相容性复合物的基因，躲避受者免疫系统的监视，从而达到防止免疫排斥效应发生的目的。但这种方法需要破坏和改变细胞中许多基因，而且这种细胞发育成的组织和器官是否有生理缺陷如免疫能力降低还不得而知。, http://www.100md.com