你看看这是不是你需要的类型论文,不过我还是建议只是参考,自己写最好了。 干细胞作为一种既有自我更新能力、又有多分化潜能的细胞,具有非常重要的理论研究意义和临床应用价值。近几年来,干细胞的研究取得了重大突破, 1999和2000年,世界最权威的美国《Science》杂志连续2年将干细胞和人类基因组计划列为当年的10大科学突破之首。美国《时代》周刊认为干细胞和人类基因组计划将同时成为新世纪最具有发展和应用前景的领域。为抢占这一科技制高点,世界各国纷纷投入大量的人力、物力和财力加紧研究开发,并已取得应用性成果:2005年10月,美国食品和药物管理局(FDA)也已批准将神经干细胞移植入人体大脑;2005年11月,美国心脏协会报道了干细胞治疗心肌梗塞的204例临床病例的研究报告,其结论是干细胞对心脏功能的改善效果,是没有任何现有临床药物能达到的;日本在2000年启动的“千年世纪工程”中,将干细胞工程作为四大重点之一,于第一年度就投入了108亿日元的巨额资金;瑞典、巴西也于2005年通过立法继续支持干细胞研究,并于2005年进行一项多中心1200病例的用干细胞治疗心脏病的临床应用研究。干细胞技术作为生物技术领域最具有发展前景和后劲的前沿技术,将可能导致一场医学和生物学革命,给无数疑难病症治疗带来了新的希望。 按照科学家描绘的美妙蓝图,通过干细胞技术的有效应用,今后更换人体器官就像给汽车换零件一样简单,血细胞、脑细胞、骨骼和内脏都将可以更换,即使患上绝症也能绝处逢生。其实,干细胞技术不仅在疾病治疗方面有着极其诱人的前景,而且其对动物克隆、植物转基因生产、发育生物学、新药物的开发与药效、毒性评估等领域也将产生极其重要的影响。干细胞技术是世纪之交最为引人注目的科技成果,被认为是人类生命科学研究的重要里程碑,预示着生命科学研究将进入快速发展时期。 参考资料:
研究的目的要说明问题是如何发现的,即该研究的研究背景是什么,是根据什么、受什么启发而搞这项研究。也要说明该选题在理论上的创新性,来突出自己选题与各个主流观点的差异。而研究的意义,要对所研究问题的实际用处有所了解从生活实际出发进行解读。
细胞培养技术是细胞生物学研究的基础,在生物技术研究领域占有十分重要的位置。下面是我为大家整理的细胞培养论文,供大家参考。
细胞工程课程教学改革初探
细胞培养论文摘要
摘 要 细胞工程是我国本科院校生物技术专业的一门专业必修课。针对该课程特点,本文从优化理论教学和强化实践教学等方面进行了积极的探索,以便为细胞工程课程的教学改革提供参考。
细胞培养论文内容
关键词 生物技术 细胞工程 教学改革
中图分类号:G424 文献标识码:A
Discussion on Teaching Reform of Cell Engineering Course
LI Anzheng
(Teaching and Research Section of Biotechnology, Hubei University of Chinese Medicine, Wuhan, Hubei 430065)
Abstract Cell engineering is a professional required course for undergraduate biotechnology major of universities and colleges in china. In this paper, according to the characteristics of this course, positive exploration was carried on to optimize the theory teaching and strengthen the practice teaching, which may provide references to teaching reform of cell engineering course.
Key words biotechnology; cell engineering; teaching reform
21世纪是生命(生物)科学的世纪。生物技术是应用生命科学研究成果对生物或生物的成分进行改造和利用的综合性技术体系,包括细胞工程、基因工程、酶工程、发酵工程和生化工程五大技术范畴。其中细胞工程是应用运用生物学研究所积累的知识和技术,在细胞水平上开发利用生物材料或生物系统,并以一定的工艺获得产品(细胞系、细胞株,生物体或其次生代谢产物)的有关理论和技术的学科。
我校生物技术专业于2005年开始招生,经8年的专业建设,目前已经形成较为完善的理论和实践教学体系。目前细胞工程已经成为高等院校生物技术专业的主干课程之一。学好这门课程, 将为学生今后从事生物学领域的相关研究及与细胞工程有关的生物技术产业工作莫定良好的理论和技术基础。贯彻“以学生为主体”的教学理念,提高教学质量、培养高素质应用型人才是包括我校在内的诸多院校孜孜追求的目标。结合细胞工程课程特点以及本校的实际情况,生物技术教研室对该课程教学内容、 教学 方法 、实验教学等进行了一系列的改革探索。
1 理论教学改革
优化教学内容
教学内容决定了学生的基本知识结构,影响学生基本能力的形成,教学内容是否充实与新颖,对教学质量的提高具有重大影响。鉴于精品课程是具有一流教师队伍、一流教学内容、一流教学方法、一流教材、一流教学管理等特点的示范性课程,在细胞工程这门课程的教学中,结合中医药院校的中医药特色以及生物技术教研室教师队伍的实际,我们引进了由“211”高校华中农业大学创建的国家精品课程——细胞工程学的内容。
在教材的选用上,以高等 教育 出版社出版的柳俊教授主编的《植物细胞工程》作为教学参考书,该书系统地介绍了植物组织细胞培养技术,既说明了操作方法,也论述了其中的理论原理,比较适合于本科生的学习。同时,在教学中补充关于动物细胞工程的内容,并向学生推荐了一些参考书。
同时完善教学大纲,对教学内容作适当增减。细胞工程与其他生物科学密切相关, 如作为先修课程的植物生物学、动物生物学、细胞生物学和分子生物学等,因此在内容上有些章节会有重复,对此可以略讲或加以提问以示复习。如植物胚乳培养中涉及胚乳发育的三种途径(核型胚乳、细胞型胚乳和沼生目型胚乳),该内容在植物生物学中已经学习,在此可略讲。
此外,进入新世纪后包括细胞工程在内的生物技术各领域的新成果日新月异,因此对教师而言,不仅要教授给学生这个领域的基本原理、基本方法和基本技术,而且也要把最新研究进展融入到教学中来。这就要求教师必须能够随时关注该领域发展的最新动态(查阅国内外权威文献),并及时把相关内容补充到教学内容中,从而激发学生学习的兴趣,增强学生学习的自觉性和创造性。要求认真细致地备好每每一节课(包括实验课),并在课后进行教学 反思 ,所以尽管课程每年基本是重复的,但每年都有新的体会,需要花大量时间认真备课。
改革教学方法
激发学生的学习兴趣,发挥其主观能动性。所谓兴趣是最好的老师,带着兴趣学习,可以发挥学生的主观能动性,对教学效果的提高无疑是大有裨益的。大学传统的教学模式往往是灌输式的,老师是知识的传输者;新的教学模式比如启发式教学则要求老师由知识的传输者转变为学习的引导启发者,激发学生的学习兴趣,调动学生学习的主动性和积极性。因此在教学过程中,可以选择细胞工程的某一章节或者某一知识点的内容,尝试让学生体验课堂教学,以培养学生的独立思考能力、查阅文献能力、 总结 归纳能力及语言表达能力。
注重师生互动,积极引导学生学习。一般上新课之前会花几分钟时间复习旧课,即对上次课的内容提出几个问题,让学生思考回答。这样既可以巩固已学内容,又可以衔接新课内容,可谓承上启下,一举两得。另外在授课过程中也需要观察同学们对某一知识点的掌握情况,尤其是涉及一些先修课程的内容,也会随时提问并做解答。所有的提问,要兼顾到每一位同学,即每一个同学都有回答问题的机会;对回答得好的同学要大力表扬,对回答不上来的同学也要加以鼓励。 认真制作多媒体课件,优化多媒体教学。随着社会经济水平的提高和科技水平的进步,充分利用多媒体等现代教学手段也是对专任教师的必然要求。目前我校绝大多数教室都配备了多媒体教学系统,细胞工程这门课程也采用了多媒体授课。如何将传统板书教学的提纲挈领与多媒体教学的大信息量实现有机结合,是教学过程中需要用心思考的问题。在多媒体课件(PPT幻灯片)的制作过程中,坚持“文字少而不缺,图表多而不杂”的原则,将传统的板书的要点集中体现在其中某一张幻灯片上,然后添加一些超级链接用图表对每一要点作详细说明,做到既要发挥多媒体教学的优势,又不失传统教学的效果。同时还可以在多媒体课件上完善外文(英语)专业词汇,增加学生 专业英语 的基础。
2 实践教学改革
细胞工程是一门实践性很强的学科。在实验内容的设置上,本着整合教学资源,优化教学内容的原则,在我校生物技术专业培养方案中将包括细胞工程在内的数门专业课的实验加以整合,开设了生物技术综合实验。其中有对应的细胞工程部分以动物细胞培养和植物组织培养过程为基本内容。在实验过程中前一个实验为后一个实验做准备,后一个实验是前一个实验的深入。实验过程从培养基的制备到材料的消毒灭菌接种,到实验结果的观察,学生需要全程参与。考虑到因为污染等原因导致某一次实验失败而导致后续实验无法开展的问题,在实验过程中指导老师要随时关注培养情况并采取预防 措施 ,比如多准备一些实验材料;或者指导老师除演示实验过程外,每次也作为其中的实验小组参与实验。实验 报告 的书写上要求同学们如实报告实验结果,即使是失败的结果也要求写上并分析原因。
3 结语
课程教学是实现教育培养目标的重要手段。在细胞工程课程教学过程中, 我们优化教学内容,引入了“211”高校的精品课程并加以消化,把最新的科研成果融入到教学内容中;采用了灵活多样的教学方法和多媒体教学手段,使教学质量得到了相应的提高。在今后的教学过程中将与时俱进,不断总结 经验 ,进一步完善教学内容、教学方法,尤其要加强细胞工程实验的开设,丰富实验内容,把细胞工程课程教学水平提高到一个新的层次。
细胞培养论文文献
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[4] 杨清玲,章尧,陈昌杰等.生物技术综合实验建设的研究[J].蚌埠医学院学报,2009(34):166-168.
细胞工程教学改革与探索
细胞培养论文摘要
摘要根据细胞工程教学实际,从师资队伍、教学内容、教学方法及考核方式等方面进行探讨,以为细胞工程教学改革提供新思路。
细胞培养论文内容
关键词细胞工程;教学改革;考核方式
细胞工程是理论与实践结合的综合性很高的一门学科,是应用细胞生物学和分子生物学的原理方法,在细胞水平上研究、改造生命遗传物质,以获得具有目的性状的细胞系或生物体的理论和技术的学科,它既是现代生物技术的重要组成部分,也是现代生物学研究的重要技术工具,在高校生命科学及相关学科的课程设置中占有重要地位[1-2]。学好这门课程,将为学生今后从事生物学领域的相关研究及与细胞工程有关的生物技术产业工作奠定良好的理论和技术基础。授课教师必须充分发挥自身专业优势,适应学科发展需要,积极引导学生科学认知并对该领域产生兴趣,系统把握相关原理、方法、技术和进展;同时培养学生综合能力,增强教学效果。在不断探索的过程中,结合细胞工程的特点,就提高细胞工程教学的质量进行探讨。
1加强师资队伍建设
组建教学团队
为了解决教学内容学科跨度大、背景不同的问题,打破传统的一人一课的教学模式,组建教学团队,将教学内容分为不同的教学模块。每一模块由具有相应专业背景的教师承担,力争紧跟各教学内容的学科前沿。
提高教师教学水平
为了提高教学水平,课题组成员定期进行现代教学思想和现代教学方法的学习与讨论;定期组织在教学方法上有建树的专家进行听课和有针对性的评课;督促教师认真备课,业务上要精益求精,特别要求教学内容要紧跟学科前沿,使自己成为本专业的真正专家和学者,站在本专业知识发展前沿。同时不定期展开自评和互评,以促进整体教学水平的提高。
2融合科技发展,改革、更新教学内容
细胞工程是一门涉及面较广的综合性学科,无论是教师的教,还是学生的学都具有一定的难度,这就要求在授课内容的选择上,即要注意内容的系统性与完整性,又要保证授课内容的全面、趣味、实用。结合生物技术专业的教学目的和现有教材,在课程内容上,主要围绕以下几个方面展开:一是细胞工程基础,包括基本概念,主要研究内容,细胞培养的基本设施、条件、方法和技术等;二是植物细胞工程,包括植物组织培养、脱毒与快繁、单倍体诱导与育种、胚胎培养、体细胞胚胎发生和人工种子技术、原生质体融合、染色体工程、转基因技术等;三是动物细胞工程,包括动物细胞培养、细胞融合、染色体工程、细胞重组与克隆、转基因动物与生物反应器等;四是细胞工程的实践与应用,包括细胞工程及其相关技术的发展现状与应用进展,及其产业化发展前景等。
此外,由于当今世界科学技术突飞猛进,知识信息量增长迅速,细胞工程的研究内容也日新月异,新技术、新方法不断涌现。这就要求任课教师在教学中要适时地调整并更新教学内容,站在现代科技发展的前沿,掌握生物工程领域科技发展的最新动态,及时把这些动态、研究成果以及有待攻关的重大课题融入教学内容,激发学生学习探索新知识的兴趣,提高学生的综合能力。如在讲解“克隆技术”时,及时把国内外最新的成果向学生传播,包括2007年12月14日韩国孔一根教授通过一只成年雌性土耳其安哥拉猫的表皮细胞克隆出3只含荧光蛋白的白色小猫;2009年1月Cloning and Stem Cells杂志网络版报道,山东省干细胞工程技术研究中心、烟台毓璜顶医院成功获得人体细胞克隆胚。又如在讲解“染色体工程”时,结合2009诺贝尔生理医学奖的最新成果进行阐述。
3改革教学方法
采用启发式、探究式教学方法
作为综合技术课程,细胞工程的各章节逻辑性不强,理论表述较少,应用技术细节较多,给欠缺基础知识的学生在理解、记忆课本内容时带来较大的难度。因此,在教学过程中,要大力提倡启发式、问题探究式、讨论式、训练与实践式教学方法,鼓励学生大胆质疑、自由探索,最大限度地发挥学生学习的主动性、积极性和创造性。例如在讲授细胞重组与克隆过程中,只讲解细胞重组和克隆相关原理,而克隆的最新进展则由学生在查阅资料后,对其做讲解和归纳总结,由教师和其他学生给予评价和修正。
应用 现代教学手段,提高教学质量
细胞工程是一个基础性和实践性很强的学科,课程的信息量大,内容基本是微观水平,传统的的教学模式无法为学生呈现如此大信息量的课程内容,而且也很容易引起学生对课程的懈怠,降低学习兴趣,影响教学效果。为了提高教学效果,以 计算机为工具,通过多媒体、教学录像、 网络资源、CAI课件等现代化教学手段,不仅可以向学生提供丰富多彩的教学信息,还可以提供更加美观的人机交互界面,充分调动学生的情绪、情感、注意力和兴趣[3]。这样就可以使那些抽象的、在普通条件下难以观察到的过程直观而形象地展示出来,有利于增长学生独立灵活地分析问题、解决问题的能力,提高教学质量,同时激发学生的学习兴趣。
开展各种教学活动
在正常的授课之余,还尝试打破常规的教学方式,开展丰富多彩的教学活动,对于培养学生学习兴趣、充分调动学生学习积极性有着很好的效果[4]。如在期中时,给学生布置写一篇综述的任务,题目和内容自定,只要是学生自己感兴趣、与本学科内容相关的即可。学生通过查找资料,对生物学科产生了浓厚的兴趣,甚至产生了以后从事这方面工作的愿望,有的还主动找到教师,申请提前进入实验室。又如在教学过程中,尝试让学生在学完每章内容后自己试编题并给出答案,然后以作业的形式上交,教师综合学生编写的题目和各方面资料建立题库。这种形式,一方面,体现尊重学生、信任学生的教学原则,同时极大地调动了学生学习细胞工程的积极性和主动性;另一方面,学生编题的过程也是学习掌握的过程,让学生的学习达到事半功倍的效果。
4改革考核方式
目前,大多大学生对期末 考试“一考定终身”不满,因此,制定 科学可行的考核办法对提高学生的学习积极性和改进教学效果都具有重要的作用。为了引导学生全面 发展,科学评价学生的学习情况,该课程针对目前考试中存在的问题,从以下几个方面进行了考试模式的改革探索:一是在考试内容上除了包括课程的基础理论、基本知识、基本技能等,同时也考察学生的在融会贯通基础上分析问题、解决问题的能力;二是加强平时成绩考核,将课堂的出勤、回答问题、作业、讨论及课堂讲述等情况记入平时成绩;三是最后总评分时按平时成绩占30%(作业、出勤、课堂的参与程度等),平时的课堂活动、创新活动占10%(包括撰写研究综述、运用细胞工程技术手段、设计方案解决实际问题、成立兴趣小组、参与课题研究、课堂讲课等),期末考试占60%(注重考查运用理论知识解决实际问题的能力)。
5结束语
在科技竞争、人才竞争、 经济和科学技术迅速发展的形势下,通过研究与探索细胞工程课程教学体系,把最新的科技发展成果融入到教学内容中,采用先进的教学内容和现代化的教学方法与手段,改革考核方式,细胞工程课程教学改革取得了一些成绩。今后,要不断通过学习掌握新的知识、提高自身的理论认知水平,同时每次上课前精心备课,并在教学实践中对课程教学体系不断改进,提高细胞工程的教学质量。
细胞培养论文文献
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1995年以来我国造血干细胞工程与相关的生物学领域的研究发展迅速。有关造血干/祖细胞基因表达的研究,上海国家人类基因组研究中心陈竺、陈赛娟等为正常和急性白血病人骨髓造血干祖细胞cDNA文库的基因表达建立了一套先进的工作体系。他们在许多白血病细胞系的干/祖细胞中发现了300个新的相关基因。中山大学医学院李树浓、黄绍良等从人的桑葚期胚胎干细胞成功地诱导出造血细胞等。北京输血研究所裴雪涛等从成人和胎儿的骨髓分离出成年源干细胞,又进一步诱导分化为骨、软骨、脂肪和神经原细胞等。他们成功地构建了胎儿和成人间充质干细胞cDNA扣除文库,获得了胎儿和成人间充质干细胞的差异表达基因及在胎儿特异表达基因。中国医学科学院天津血液学研究所、国家血液学重点实验室赵春华等证实从胚胎胰腺、骨髓和肝脏中都可以分离出人间充质干细胞,又证明G-CSF可以使输注的间充质干细胞在体内促造血重建。北京基础医学研究所毛宁等的实验不支持间充质干细胞可以“横向分化“。最近他们发现小鼠胚胎干细胞的体外分化重现了胚胎早期造血发生的生物学程序以及Smad5基因调控在胚胎造血发生中的必要性和多样性,又表明其上游配体TGF-beta家族分子在胚胎发生中的作用和特点。本文针对干细胞可塑性研究作了评论。国际上曾风靡一时的“横向分化“有关的实验都没有用完全纯化的胚层干细胞或组织干细胞来证实。然而,完全纯的胚层或组织定向的干细胞克隆是无法制备的。成年或胎儿全身各类组织中混有一些定向某胚层的或某组织的干细胞,甚至还混有桑葚胚干细胞。它们是胚胎发育过程的每个阶段中停止参与胚胎发育而残留下来的。它们在体内处于静止期,寿命长,长期存留在成人的各种组织中。各胚层和组织干细胞混杂在一起,它们都没有特异的形态、表型和功能,无法分离纯化,甚至和成人组织细胞也很难分开。它们在体外实验适当的条件诱导下可分化为各种组织细胞。在那些想证明组织干细胞“横向分化“的实验中,都无法排除上述可能。本专论指出,只有桑葚胚干细胞是全能的胚胎干细胞,具有向各个胚层分化的潜能,即具有全能分化的可塑 性。当它发育成为各个胚层的或各种组织的干细胞时,它的分化潜能只限于本胚层或本组织,不能向其它胚层其它组织分化。本专论又指出间充质干细胞的制备过程很长,经过许多次的换代。等到出现许多分化抗原标志时,已经是后代的各种不同的成熟间充质细胞了。当然,它们的存在可证实最初培养的是间充质干细胞。大量扩增后所获得的集落主要是各种成熟的间充质细胞,其中也包含一些未来参与分化的间充质干细胞和中胚层干细胞。间充质干细胞和造血干细胞都是来自中胚层。然而它们都是培养中的贴壁幼儿,无法区分也无法分离它们。因此在实验中无法排除所制备的间充质干细胞样品中,绝对没有中胚层或其它胚层干细胞的存在。至今,完全纯化的间充质干细胞是不可能制备的。所以,很可能从间充质干细胞体外诱导出各类不同的,甚至内、外胚层的组织细胞,切不可轻率地推率为“横向分化“。临床支持造血干/祖细胞移植的,主要是成熟而有调控功能的各种间充质细胞。总之,“横向分化“等的推论缺乏实验证据,在生物自然界和人类疾病史中都找不到佐证。想要推翻经无数科学家实践充分证明了的细胞遗传学的最基本原理,必须在生物自然界找到非常充足的科学证据唐佩弦 军事医学科学院基础医学研究所 我国造血干细胞基础研究的新进展兼论干细胞可塑性
如果这项干细胞研究能有很大的成果,那么那些秃头的人就能够重新生长出头发。
因为据说可以从干细胞中提取头发生长液。这项内容如果研究成功,给秃头患者带来很大的福音。
因为在《自然》杂志发表的这项论文中写出对于秃头人群来说,他们的头发很有可能在一定的条件下能够重新生长。
所以说对于秃头群体来说,他们作为关心的问题也在这篇论文中有了相应的回答,所以说对于他们来说他们知道了这一个好消息,所以说引发了他们的关注。而且科学家也在这篇论文中详细的解释了脱头产生的原因,就是因为人体头部的上面的干细胞出现了一定的问题,所以说就会导致一定的脱发和头发不生长,如果能够改变这一现状的话,那么对于这些头头群体来说,能够在一定的条件下重新让头发生长出来,所以说对于这些秃头群体来说是一个利好消息。
而且之前自然杂志上面也发表了多篇论文来论述干细胞的相应的研究成果,而且从多篇论文当中我们也能够看得出来相应的头头群体,他们的干细胞能够在相应的环境下进行一定的改善,如果能够经过一定的治疗的话,那么对于这类群体的话,他们头部上面的干细胞还能够重新生长,能够重新让自己的头发长出来,所以说对于头头群体来说,他们可以通过改变自己的饮食习惯和接受一定的治疗来获得相应的改善。
而且对于人体的干细胞来说,我们整个人类的相应的研究水平也比较高,相应的研究力度也比较大,干细胞能够通过分泌一种特殊的物质,然后促进相应的毛细血管的增长,通过这样的方式来改善整个头部的环境,从而促进头发的生长。所以说对于秃头群体来说,他们很有可能会在今年或者说是十几年内能够看到这项研究成果运用到实际的生产当中去,而且对于他们来说,他们也能够用一个比较小的成本来改善自己的头发形象。
以往我们谈干细胞的时候,通常都是指动物(人体)干细胞,今天我们就来谈谈植物干细胞,以及它们和动物干细胞之间的异同,最后再谈谈植物干细胞的应用大家都知道,植物不能运动,而且植物的寿命通常都很长,许多树木可以存活几百年甚至上千年,植物拥有如此长寿命的一个基本条件就是体内必须具有一群长期存在的干细胞,这样它们才能一方面不断的自我更新,另一方面分化成许多成熟的细胞或组织。这点和动物干细胞很相近,只是动物的干细胞衰竭的太快。植物干细胞有助于植物一生的持续生长,而动物干细胞有助于成年人的再生和修复。此外,植物干细胞存在于分生组织而动物干细胞存在于身体的大部分组织中。什么是植物干细胞植物干细胞是位于植物分生组织中未分化的细胞。它由全能细胞组成,能在植物体中产生任何类型的细胞。植物干细胞的主要功能是为植物组织的形成持续供应前体细胞。植物干细胞的特征包括:1.能够形成所有分化细胞的类型;2.具有自我更新的能力,维持干细胞的数量;3.位于分生组织或者原形成层。尽管愈伤组织具有干细胞样属性,但是从根本上来讲愈伤组织和植物干细胞不同。愈伤组织的分化能力与干细胞相似,但两者的不同在于它们的来源。植物干细胞存在于植物分生组织及原形成层;愈伤组织来自于体细胞,是体细胞对损伤的暂时响应,是一个临时获得刺激的细胞。植物干细胞和愈伤组织之间的差异还在于细胞分化和增殖的能力是不同的,只有位于分生组织中的干细胞在植物的整个生命周期可以产生并形成新的组织和器官。如下图所示。1.分生组织 2.中柱(具有平衡肌层的平衡细胞) 3.尖端的侧面部分 4.死亡细胞 5.伸长区什么是动物干细胞动物干细胞按照潜能分为全能干细胞、多能干细胞和专能干细胞,成体干细胞一部分属于多能干细胞,一部分属于专能干细胞,它们存在于身体的大多数组织中,包括骨髓、骨骼肌、肝脏、胰腺、大脑、眼睛、牙髓、皮肤、血液和胃肠道内壁。这些组织中的动物干细胞持续分裂以形成新的细胞,这些新的细胞可以保留为干细胞或者在需要时分化成组织中的细胞。植物和动物干细胞的相似点1.植物和动物干细胞都是未分化的细胞。2.它们通过不断分裂产生新细胞来负责生长。3.两者都自我更新以维持干细胞数量。4.它们负责身体各部分的再生和修复。植物干细胞和动物干细胞的区别植物干细胞与动物干细胞在细胞特征、功能、信号传导、研究方法等方面均有所不同。位置植物干细胞存在于分生组织中,而动物干细胞存在于大多数动物组织中。功能植物干细胞负责植物体的持续生长,而动物干细胞负责组织的再生和修复。效力许多植物干细胞在它的整个生活周期中都具有全能性。例如存在于植物苗端分生组织和根端分生组织中的干细胞,具有旺盛的再生能力,在干细胞的整个生活周期中能使植物生长并且产生新的器官。在动物中,通常将干细胞分为全能干细胞(如胚胎干细胞可以分化形成所有的成体组织细胞,甚至发育成为完整的个体)、多能干细胞(具有多向分化的潜能,可以分化形成除自身组织细胞外的其它组织细胞,如造血干细胞、神经干细胞、间充质干细胞、皮肤干细胞等)和单能干细胞。真正具有全能性的细胞是受精卵和其分裂产生的子细胞。研究方法的异同研究动、植物中干细胞的方法不同。在动物中,追踪干细胞的方法是进行细胞分离培养,观察这些细胞在诱导分化条件下的命运。研究人员曾尝试通过不同途径实现动物体细胞重编程以获取胚胎干细胞或胚胎干细胞样的细胞或多潜能干细胞(induced pluripotent stem cells,iPS细胞)。但是植物细胞被厚厚的细胞壁包围,无法进行单个细胞的分离培养。研究植物干细胞主要是通过观察体细胞胚的形成过程。通过悬浮培养分离出的细胞可以获得体细胞胚,此外早期发育的胚甚至是成熟组织都可以诱导体细胞胚的再生。哺乳动物的干细胞无法通过定位进行分离及鉴定。动、植物干细胞龛(stem cell niche) 干细胞的定向分化需要一个比较固定的、有调控活性的微环境,称之为龛。干细胞的龛是由容纳干细胞,并控制干细胞自我更新的组织细胞以及细胞外基质组成,干细胞龛的大小往往由信号分子来源及其所能到达的有效范围而限定。以造血干细胞为例,骨髓为造血干细胞的生长提供了由基质细胞和细胞外基质构成的三维微环境,即造血干细胞龛。造血干细胞龛的三维结构利于细胞与细胞、细胞与基质间的交流。造血干细胞龛对造血干细胞的调控正是通过造血干细胞与微环境的这些信号传递,使细胞表现出相应的生物学行为。植物干细胞龛则如下图所示。植物干细胞龛示意图维持动、植物干细胞功能的主要信号分子 在哺乳动物,Wnt和Notch经典信号途径调控造血干细胞、肠上皮干细胞、皮肤干细胞和神经干细胞的自我更新。在植物,WUS(wuschel)基因和CLV(clavata)基因之间形成一个反馈调节通路,控制着干细胞的数量和茎端分生组织中心区域的大小,调控茎尖干细胞稳态。Scarecrow(SCR)- Shortroot(SHR)信号通路对根尖细胞起调控作用。SCR和SHR属于GRAS家族的转录因子,对根尖分生区的维持起关键作用。SCR在静态中心及内皮层表达;SHR在根尖中柱细胞表达。SHR和SCR都是维持静态中心功能必需的,共同为干细胞微环境提供信号。近年来研究也证实生长素和细胞分裂素等植物激素通过相互作用,共同调控植物干细胞的分裂和分化。植物干细胞的应用植物干细胞的研究和应用主要集中在两个方面,主要包括建立细胞系库和提取物应用。建立细胞系库和种质资源的保存 在建立细胞系库中,如果冻存一般的植物细胞,那么冻存后复活,其存活率极低。而如果选择形成层的干细胞系,其在温度较低的环境中保存占绝对的优势,存活率高,并且生长速度较快,稳定性极强。将更有利于构建细胞系库和种质资源的保存。植物干细胞提取物应用植物干细胞的提取物,相较于动物源有自己独特应用优势,包括如生物多样性、应用安全、对环境更友好、获取容易等等(如下图)。植物干细胞的培养过程中,会有大量的细胞产物产生,并且这些成分都可用于化妆品、药品、食品等行业当中。以人参干细胞为例,它的细胞产物的功效有:1.有效治疗各种综合征,如免疫缺陷和神经机能障碍等;2.可以有效预防、治疗肝疾病,有效阻止肝炎病毒的再次繁殖;3.可以抑制癌细胞生长,防止肿瘤的再次形成、生长4.可以有效预防衰老等病症,抑制由UV辐射引起的活性氧。有研究证明来自青蒿形成层的干细胞及其培养物可用于药品、 化妆品,有抗炎的效果,能有效抑制环氧合酶;紫杉干细胞及其培养物有抗癌活性的疗效,如在一定程度上抑制肿瘤血管的生成,诱导癌细胞死亡;番茄干细胞及其培养物在保护皮肤免受重金属毒性引起的副作用方面具有巨大的潜力,番茄干细胞具有较高含量的抗氧化剂和螯合剂植物螯合素,它们负责螯合重金属,可用于捕获金属,防止对细胞物质和细胞器的潜在损害。生姜干细胞及其培养物在研究中显示出对女性50%的皮肤结构有改善的迹象,这种效果由于随之而来的皮脂的显著减少而得到增强,在体外试验中观察到皮肤中弹性蛋白纤维的合成增加,从而降低了皮脂产生的速率。另外在各种植物中发现了抗氧化剂和抗炎化合物,如葡萄、紫丁香,还有瑞士苹果等等,含有这些提取物的化妆品能够对紫外线引起的损伤表现出光保护作用,苹果干细胞也被认为富含植物营养素,如类胡萝卜素和类黄酮等,有苹果干细胞提取物应用效果如下图。图片来自“植物干细胞提取物延长皮肤和头发寿命”的研究论文,发表于2008年5月国际应用科学杂志,可见应用后皮肤凹陷明显减少。结语上文综述了植物干细胞和动物干细胞的异同,以及植物干细胞的应用,我们认为植物干细胞还有很多应用潜能有待挖掘。我们有理由相信植物干细胞和动物干细胞领域的各种最新发展都是有望寻找人类组织更新的重要来源。当前,在植物干细胞的应用上,我们还应该擦亮眼睛,看清楚在人体上不是直接应用植物干细胞,而是应用植物干细胞的细胞产物(许多化妆品制造商声称他们的产品含有干细胞,而实际上它们含有干细胞提取物,而不是活的干细胞),拿人体干细胞来做比方这就有点类似于干细胞外泌体而非干细胞。只有正确的科学认识,才能更好的开发和利用好植物
你看看这是不是你需要的类型论文,不过我还是建议只是参考,自己写最好了。 干细胞作为一种既有自我更新能力、又有多分化潜能的细胞,具有非常重要的理论研究意义和临床应用价值。近几年来,干细胞的研究取得了重大突破, 1999和2000年,世界最权威的美国《Science》杂志连续2年将干细胞和人类基因组计划列为当年的10大科学突破之首。美国《时代》周刊认为干细胞和人类基因组计划将同时成为新世纪最具有发展和应用前景的领域。为抢占这一科技制高点,世界各国纷纷投入大量的人力、物力和财力加紧研究开发,并已取得应用性成果:2005年10月,美国食品和药物管理局(FDA)也已批准将神经干细胞移植入人体大脑;2005年11月,美国心脏协会报道了干细胞治疗心肌梗塞的204例临床病例的研究报告,其结论是干细胞对心脏功能的改善效果,是没有任何现有临床药物能达到的;日本在2000年启动的“千年世纪工程”中,将干细胞工程作为四大重点之一,于第一年度就投入了108亿日元的巨额资金;瑞典、巴西也于2005年通过立法继续支持干细胞研究,并于2005年进行一项多中心1200病例的用干细胞治疗心脏病的临床应用研究。干细胞技术作为生物技术领域最具有发展前景和后劲的前沿技术,将可能导致一场医学和生物学革命,给无数疑难病症治疗带来了新的希望。 按照科学家描绘的美妙蓝图,通过干细胞技术的有效应用,今后更换人体器官就像给汽车换零件一样简单,血细胞、脑细胞、骨骼和内脏都将可以更换,即使患上绝症也能绝处逢生。其实,干细胞技术不仅在疾病治疗方面有着极其诱人的前景,而且其对动物克隆、植物转基因生产、发育生物学、新药物的开发与药效、毒性评估等领域也将产生极其重要的影响。干细胞技术是世纪之交最为引人注目的科技成果,被认为是人类生命科学研究的重要里程碑,预示着生命科学研究将进入快速发展时期。 参考资料:
1995年以来我国造血干细胞工程与相关的生物学领域的研究发展迅速。有关造血干/祖细胞基因表达的研究,上海国家人类基因组研究中心陈竺、陈赛娟等为正常和急性白血病人骨髓造血干祖细胞cDNA文库的基因表达建立了一套先进的工作体系。他们在许多白血病细胞系的干/祖细胞中发现了300个新的相关基因。中山大学医学院李树浓、黄绍良等从人的桑葚期胚胎干细胞成功地诱导出造血细胞等。北京输血研究所裴雪涛等从成人和胎儿的骨髓分离出成年源干细胞,又进一步诱导分化为骨、软骨、脂肪和神经原细胞等。他们成功地构建了胎儿和成人间充质干细胞cDNA扣除文库,获得了胎儿和成人间充质干细胞的差异表达基因及在胎儿特异表达基因。中国医学科学院天津血液学研究所、国家血液学重点实验室赵春华等证实从胚胎胰腺、骨髓和肝脏中都可以分离出人间充质干细胞,又证明G-CSF可以使输注的间充质干细胞在体内促造血重建。北京基础医学研究所毛宁等的实验不支持间充质干细胞可以“横向分化“。最近他们发现小鼠胚胎干细胞的体外分化重现了胚胎早期造血发生的生物学程序以及Smad5基因调控在胚胎造血发生中的必要性和多样性,又表明其上游配体TGF-beta家族分子在胚胎发生中的作用和特点。本文针对干细胞可塑性研究作了评论。国际上曾风靡一时的“横向分化“有关的实验都没有用完全纯化的胚层干细胞或组织干细胞来证实。然而,完全纯的胚层或组织定向的干细胞克隆是无法制备的。成年或胎儿全身各类组织中混有一些定向某胚层的或某组织的干细胞,甚至还混有桑葚胚干细胞。它们是胚胎发育过程的每个阶段中停止参与胚胎发育而残留下来的。它们在体内处于静止期,寿命长,长期存留在成人的各种组织中。各胚层和组织干细胞混杂在一起,它们都没有特异的形态、表型和功能,无法分离纯化,甚至和成人组织细胞也很难分开。它们在体外实验适当的条件诱导下可分化为各种组织细胞。在那些想证明组织干细胞“横向分化“的实验中,都无法排除上述可能。本专论指出,只有桑葚胚干细胞是全能的胚胎干细胞,具有向各个胚层分化的潜能,即具有全能分化的可塑 性。当它发育成为各个胚层的或各种组织的干细胞时,它的分化潜能只限于本胚层或本组织,不能向其它胚层其它组织分化。本专论又指出间充质干细胞的制备过程很长,经过许多次的换代。等到出现许多分化抗原标志时,已经是后代的各种不同的成熟间充质细胞了。当然,它们的存在可证实最初培养的是间充质干细胞。大量扩增后所获得的集落主要是各种成熟的间充质细胞,其中也包含一些未来参与分化的间充质干细胞和中胚层干细胞。间充质干细胞和造血干细胞都是来自中胚层。然而它们都是培养中的贴壁幼儿,无法区分也无法分离它们。因此在实验中无法排除所制备的间充质干细胞样品中,绝对没有中胚层或其它胚层干细胞的存在。至今,完全纯化的间充质干细胞是不可能制备的。所以,很可能从间充质干细胞体外诱导出各类不同的,甚至内、外胚层的组织细胞,切不可轻率地推率为“横向分化“。临床支持造血干/祖细胞移植的,主要是成熟而有调控功能的各种间充质细胞。总之,“横向分化“等的推论缺乏实验证据,在生物自然界和人类疾病史中都找不到佐证。想要推翻经无数科学家实践充分证明了的细胞遗传学的最基本原理,必须在生物自然界找到非常充足的科学证据唐佩弦 军事医学科学院基础医学研究所 我国造血干细胞基础研究的新进展兼论干细胞可塑性
胚胎干细胞研究在美国一直是一个颇具争议的领域,支持者认为这项研究有助于根治很多疑难杂症,是一种挽救生命的慈善行为,是科学进步的表现。而反对者则认为,进行胚胎干细胞研究就必须破坏胚胎,而胚胎是人尚未成形时在子宫的生命形式。 因此,如果支持进行胚胎干细胞研究就等于是怂恿他人“扼杀生命”,是不道德的,违反伦理的。 布什坚决反对 美国参议院在2006年7月17日就增加政府对胚胎干细胞研究经费拨款的议案进行了辩论。新法案要求,增加联邦政府用于干细胞研究的经费,用于对那些将被遗弃的、处于冷冻状态的临床胚胎进行胚胎干细胞研究。当天进行的辩论可谓相当激烈,正反双方都带着强烈的感情色彩讨论这一议案的利弊。不过,从现在的情形看来,参议院通过此项法案的难度不大。 但让很多人头痛的是总统布什的态度。布什此前已经表示,如果这项议案在参议院获得通过,他将不惜动用总统否决权来阻挠议案付诸实施。17日,白宫再次发表了类似声明,称“他(总统)将对议案行使否决权”。 科学家过去研究胚胎干细胞,都必须在胚胎上“大动手脚”,有人认为这样做就牺牲了胚胎,即间接牺牲了一个未来的小生命,所以惹来了很多伦理上的反对和斥责。白宫的声明说:“这项议案将强迫美国的纳税人为人类胚胎干细胞研究提供经济支持,而我们不应使用公众的钱来支持摧毁生命的行为。” 当然,布什也有很多同盟军,他们也都认为,胚胎是一个未来的生命,不能因为进行科学研究而扼杀生命。再者说,对胚胎干细胞的研究现在还只是停留在最初阶段,距离临床试验还有很长一段路要走,更不用说用于治疗疾病了。“我们不能仅仅因为有的胚胎不能发育成生命就残忍地在它们上面做试验。”共和党参议员吉姆·伯恩宁说。“有谁知道在这一研究领域取得实质性进展之前需要破坏多少胚胎呢?” 支持者据理力争 支持者,特别是一些温和派的共和党人认为,美国人民需要扩大干细胞研究。他们指出,根据自愿的原则,利用一些废弃的胚胎扩大干细胞研究是为美国人所做的正确的事情。干细胞研究被认为是找到老年性痴呆症、帕金森症等神经和大脑疾病新疗法的希望。 前美国第一夫人南希·里根就是一位积极推动此议案形成的热心人士。她的丈夫、前总统里根2004年死于阿尔茨海默氏痴呆症,而如果干细胞研究取得突破,这种疾病以后就有望治愈。“她依然在为此事而到处奔波。”民主党参议员埃德华德·肯尼迪说。“我们都知道,正是由于她的努力,这项议案才有今天,也才有可能取得一个理想的结果。” 参议院司法委员会主席斯佩克特本人是一位癌症患者,而癌症也是一种可以依赖干细胞研究获得治疗的疾病,因此,他也是此议案的拥趸之一。他还把这项议案的反对者比喻作阻挠科学车轮前进的阻力,称他们是“愚蠢的,不理智的,绝对荒谬的。” 而参议院多数党领袖弗里斯特也持有这种观点。他说:“我们将团结起来,使得科学在伦理道德的界限之内继续前进。” 2006年7月19日,美国总统布什上任5年来首次动用总统否决权,否决了参议院一项旨在资助胚胎干细胞研究的提案,此举引起了社会各界的广泛争论和关注。与此相对的是,7月24日,欧盟25国负责科研的部长在布鲁塞尔开会决定,将继续资助欧盟科研人员有限度地开展人类干细胞研究。道德层面的争议已经成为制约干细胞研究的瓶颈,科学与伦理再次成为对立的两方。
近期的科学研究新进展,科学家们已经十分接近量产血球细胞了!这个新进展将能解决血液供给不足,以及骨髓疾病患者的问题,将彻底改变需要频繁输血的疾病治疗模式。
近年来,干细胞的相关研究逐渐扩展,除了生物科学的研究外,更尝试应用于人类医学治疗上。干细胞与体内一般细胞不同,他具有特殊的编程,可以透过自然或诱导的方式,分化成为其他细胞。主要可分为两种,一为胚胎干细胞,具有较强的分化能力,可分化成为多种不同的细胞。另一种为成体干细胞,分化能力较为受限,仅能分化成特定几种细胞,用于修复组织或是汰换掉旧的细胞。2006年时,科学家首次将小鼠的细胞,经过诱导后转变成为iPS多能性干细胞。自此之后开启干细胞领域的大量研究。而从此时开始,科学家就不断尝试利用干细胞来生产新的血液细胞,然而,这是首次这么接近将干细胞分化成为完整功能的血球细胞。
利用干细胞生产血液细胞的目标,是希望可以透过提取患者自身的细胞,将其转变为iPS多能性干细胞后,利用此干细胞不断分化产生新的血液细胞,这样患者就可以自己生产无限供给的血球,不需要倚靠其他健康人们的捐赠。另外,这样的作法也能应用在一般的血液捐赠上,可以使用一般健康捐血者的细胞并将其转变为iPS多能性干细胞,这样将能大幅增加血液供给,提供需要输血的病患使用。来自波士顿儿童医院的Rio Sugimura研究员表示,遗传性的血液疾病患者,甚至可以利用基因编辑的方式,修复遗传缺陷,并成功制造出健康的血球细胞。
第一个发表相关研究的论文中,研究人员使用了iPS和胚胎干细胞,给予他们特殊的化学信号,使干细胞转化为血球前驱细胞,接着再给细胞转录因子,使其成为真正具功能的血球细胞。研究人员发现需要五种转录因子,分别为RUNX1、ERG、LCOR、HOXA5和HOXA9,来强制细胞进入正确的分化程序。波士顿儿童医院的研究负责人Gee Daley表示:「我们非常接近能够产生真正的人类血球细胞,这项工作是20多年努力的结果。」
第二篇研究的作法略有不同,来自纽约威尔康奈尔医学中心(Weill Cornell Medicine)的一个小组不再使用iPS多能性干细胞或胚胎干细胞,而是使用从小鼠肺壁获取的成体干细胞,培养于含有四种转录因子Fo *** 、Gfi1、Runx1和Spi1,且模拟人类血管内环境的培养皿中,此方法能够将成体干细胞直接分化为血球细胞,无需经过iPS的过程。带领团队完成研究的Shahin Rafii表示,他们的实验方法有如直航班机,可以挑过中间的复杂程序。而Daley团队的技术则是转机后才到达目的地。虽说如此,但目前结果仅止于动物实验,哪一种方法在人体中会有更好的效果暂时还不得而知。不过可以期待的是,未来人类或许可以透过简单的方式,自给自足需要的血液供给,在医疗上不再需要仰赖他人捐赠,并且可以修复遗传性的血液或骨髓疾病。
胚胎干细胞(ESC)是指从胚胎囊胚期内细胞群中获取的、具有全分化潜能的干细胞, 不同于与成人干细胞,它具有体外培养无限增殖、自我更新和多向分化的特性,从理论上讲可以发育为完整个体或定向发育为某一器官或组织。因此,该领域研究被科学家所热衷,这一技术有望被应用于老年痴呆症,帕金森氏症和糖尿病的治疗。但目前得到胚胎干细胞的主要途径就是从5天大的胚胎即胚泡中获得,而且获得胚胎干细胞后,胚胎将被破坏。即使这些实验用的胚胎是生育治疗过程中产生的多余胚胎,仍有许多人反对破坏胚胎来获取胚胎干细胞,反对程度取决于各自的宗教信仰。近年来,尽管人类在胚胎干细胞研究方面取得了很大的进步,但是宗教界人士对此的质疑也没有停止。就在上个月,梵蒂冈教廷发表35页的生物伦理相关文件谴责这种研究,并提出敏感的问题即:如何界定胚胎转变成人的时机,这种转变意味着什么?对此,不同道德和宗教信仰的个人会得出不同答案。英国一家非营利组织——教育信托基金(Progress Educational Trust)2008年11月在伦敦举办了为期一天的研讨会议,世界各主要宗教代表,及相关领域的科学家齐聚一堂,就“胚胎研究的宗教和伦理问题” 进行讨论,会议主题:“胚胎是神圣不可侵犯的吗?”讨论涉及体外受精、胚胎植入前基因诊断等胚胎和生殖技术研究,但重点仍是人类胚胎干细胞研究。大多数出席宗教的代表并不认为,胚胎应该被自动赋予和人类同等的权利。普遍观点是,胚胎人格发生在妊娠的某个时期,宗教称为赋予灵魂(ensoulment),精确时间节点在不同的宗教甚至不同派别之间互不相同,但大多数宗教都认为应该给早期胚胎一定程度的保护。根据犹太教律,一个胚胎应被给与最大的关怀和照顾。如果一个穆斯林信徒将赋予灵魂后(被认为发生在妊娠的40-120天之间)的胚胎堕胎,就等同是谋杀。基督教中的英格兰教会认为,小于14天胚胎不能被视为一个人。但罗马天主教会认为胚胎从受孕起就是生命,摧毁人类胚胎是不道德的。英国曼彻斯特大学生物伦理学约翰哈里斯教授提出不同意见:“坐在这个会议室中的每个人都有3-5个同胞因为我们的诞生而死去。”就是说,即使在自然繁殖过程中,胚胎破坏也是不可避免的,因此利用多余胚胎获得胚胎干细胞研究应该获得支持。自2006年以来,一些研究人员报告通过基因重组技术,可以从成年老鼠、人类、猴子的表皮细胞中生成类ESC多能干细胞。从表面上看,这种研究应该受到反对胚胎研究人士欢迎,因为它提供了一种不用破坏胚胎就能获得胚胎干细胞的途径。但是如果科学家真的找到一种技术,能够将体细胞转变成全能干细胞继而发展成完整的胚胎,新的伦理问题(克隆人)又会接踵而至。相信随着ESC技术的发展,相关的宗教和伦理的辩论会更加复杂和富有感情色彩。如何更好利用科学技术造福人类,而又避免科学与伦理成为对立的两方,这是需要科学家和社会共同思考并解决的问题。(转载)
2001,01-2007,2 论文题目:共97篇1.徐评议,梁秀龄,马少青等.肝豆状核变性分子生物学研究.中山医科大学学报.2001,22(1):1-42.黄帆,谭家香,郑国俊,马中富,马金玉,潘广伟,梁秀龄.毒品戒断后出现广泛中枢神经系统损害.中国神经精神疾病杂志.2001;27(1):42-433.杨春水,梁秀龄,闫振文等.肝豆状核变性基因8号内含子的研究.中国神经精神疾病杂志.2001;27(2):89-924.马少春,梁秀龄,徐评议.中国人肝豆状核变性基因18号外显子的构象多态性.中国神经精神疾病杂志.2001;27(2):86-885.闫振文,梁秀龄,杨春水等.肝豆状核变性基因在皮肤成纤维细胞株转染后的表达.中国神经精神疾病杂志.2001;27(2):83-856.梁秀龄.肝豆状核变性研究的过去、现在和将来.中国神经精神疾病杂志 2001;27(2):81-827.王丽娟,梁秀龄,刘焯霖等.中国人D13S301位点多态性及Wilson病基因诊断的研究.中华神经科杂志.2001;34(1):578.李晓曦,林勇杰,黄灿之,梁秀龄.肝豆状核变性患者消化道出血的治疗中华胃肠外科杂志.2001;4(1):40-429.梁秀龄,侯国庆,陈嵘等.肝豆状核变性基因表达产物的初步研究.中华肝脏病杂志.2001;9(2):86-8810.黄帆,梁秀龄,徐评议.用荧光PCR对中国人肝豆状核变性进行早期诊断及携带者检测.中华医学遗传学杂志.2001;18(1):17-2011.侯国庆,梁秀龄,杨春水等.肝豆状核变性基因蛋白产物表达的改变.中华医学杂志.2001;81(6):366-36712.侯国庆,梁秀龄,陈嵘等.肝豆状核变性基因表达产物及基因突变的研究.中华医学遗传学杂志.2001;18(3):165-16813.丰岩清,郭云良,梁秀龄.神经生长因子对脑缺血再灌注大鼠突触素表达的影响.中国动脉硬化杂志.2001;9(2):123-125 14.王丽娟,郑芷萍,唐安戊,刘斌,徐卫平,詹培源,周晓红,梁秀龄.阿尔茨海默病18F-FDG PET显像诊断的研究.中国神经精神疾病杂志. 2001. 27(4): 260-26215.闫振文,梁秀龄.Wilson病基因编码产物:铜转运P型ATP酶研究进展.国外医学-分子生物学分册.2001;23(5):311-31416.闫振文,石铸,梁秀龄等.肝豆状核变性的临床诊治体会.新医学 2001;32(10): 585-58617.黄智恒,徐评议,梁秀龄.遗传性脊髓小脑性共济失调7型的基因突变及临床特征分析.临床神经病学杂志.2001;14(5):272-27518.闫振文,杨春水,石铸,侯国庆,徐评议,黄帆,梁秀龄.RT-PCR检Wilson病基因在Menkes病人皮肤成纤维细胞株转染后的表达.神经生化学通讯.2001;14(2):1-519.梁秀龄,石铸.我国神经遗传病的过去、现在和展望.当代医学 2001;7(12): 48-5320.刘军,邢诒刚,梁秀龄等.人芳香族氨基酸脱羧酶基因的克隆及测序.中山医科大学学报.2001;22(6): Xu ,XL Liang ,WD Le ,. The high frequency of ATPTB gene mutations in Chinese patients with Wilson’s disease. Archives Neurology .2001 ;79, Hou ,Xiu-Ling Liang ,Rong Chen, transportion of WD protein in hepatocytes from Wilson disease patients in J ;7(6):846-85123.梁秀龄.我国神经遗传病研究的概况和展望.镜湖医学,2001;1:1-324.王进,罗杰峰,梁秀龄.家族性肌萎缩侧索硬化症临床分型研究.临床荟萃.2002,17(1):1-225.闫振文,梁秀龄,杨春水等.PCR技术对Wilson病基因进行定点突变的研究.中山医科大学学报.2002;23(2):94-9626.王丽娟,唐安戊,刘斌,郑芷萍,周晓红,乔穗宪,刘新通,詹国华,梁秀龄.帕金森病脑18F-FDG PET显像临床研究.中华核医学杂志.2002; 22(1): 17-1826.王进,罗杰峰,梁秀龄.家族性肌萎缩侧索硬化症血中Cu/Zn SOD及MDA值变化与临床分型研究.广西医科大学学报.2002;19(1):38-4028.刘军,肖颂华,陶恩祥,梁秀龄等.pCDNA3-AADC真核表达载体的构建及其在原代培养骨骼肌细胞中的表达.中国神经精神疾病杂志 2002;28(4):255-25729.黄智恒,徐评议,梁秀龄.广东汉族人遗传性脊髓小脑型共济失调基因突变的研究.中国神经精神疾病杂志.2002;28(4):248-25130.丰岩清,王莹,黄帆,徐评议,梁秀龄.肝豆状核变性基因表达蛋白的多克隆抗体制备和纯化.中国神经精神疾病杂志.2002;28(4): 241-24431.石铸,梁秀龄.肝细胞脾内移植治疗Wilson病的实验研究.华夏医药 2002;6(6): 18-2032 石铸,梁秀龄.神经梅毒误诊分析.镜湖医学,2002,2:15-1733.王丽娟,赵洁皓,詹培源,郑芷萍,周晓红,唐安戊,刘斌,詹国华,梁秀龄.帕金森病患者脑代谢与认知功能的研究.中华老年医学杂志.2002;21(5):336-33934.阮少川,石铸,刘卫彬,梁秀龄.神经梅毒误诊分析.中国误诊学杂志 2003;3(1): 25-2635.石铸,李洵桦,王莹,梁秀龄.肝豆状核变性患者肝组织WD基因mRNA的表达特征.中华肝脏病杂志.2003;11(2):9936.盛文利,廖冰,朱良付,梁秀龄.第48例-反复头痛、呕吐七个月余,发作性抽搐五个月余.中华神经科杂志.2003;36(1):67-6937.阮少川,石铸,刘卫彬,黎锦如;,梁秀龄.神经梅毒的临床特征与诊断分析临床神经病学杂志.2003;16(2):97-9938.张为西,王莹,梁秀龄.A型肉毒毒素治疗痉挛性斜颈及Meige's综合征的临床研究.中国神经精神疾病杂志.2003;29(3):204-20639.任廷文,梁秀龄,石铸等.Wilson病ATP7B基因铜离子结合区缺失突变体构建及功能研究.中山大学学报-医学科学版.2003;24(3): 261-26440.石铸,王莹,任廷文,梁秀龄等.TX小鼠的铜代谢特点和肝脏病理学特征中山大学学报-医学科学版.2003;24(3):211-21341.石铸,梁秀龄.Wilson病的动物模型.中国临床神经科学.2003; 11(1): 88-9142.王莹,梁秀龄,杨勇等.先铜后锌孵育对WD患者培养细胞内金属巯蛋白代谢的影响.中国现代实用医学杂志.2003;2(7):21-2343.谢秋幼(综述),梁秀龄(审校).三核苷酸重复疾病与植入前遗传学诊断 国外医学-遗传学分册.2003;26(6):330-33344.黄帆,朱燕珍,丰岩清,国宁,王莹,徐琳,梁秀龄.Wilson病基因突变酵母分析系统的建立.中山大学学报-医学科学版.2003;24(5): 455-45845.谢秋幼(综述),梁秀龄,李洵桦(审校).脊髓小脑性共济失调的分子遗传学进展.国外医学-遗传学分册.2003;26(5):306-31146.徐琳(综述),徐评议,梁秀龄(审校).小鼠白蛋白基因的特异性调控及其在转基因动物中的应用.国外医学-遗传学分册.2003;26(5): 287-29047.谢秋幼(综述),梁秀龄,李洵桦(审校).脊髓小脑性共济失调的分子生物学发病机制.国外医学-内科学分册.2003;30(12):507-51048.丰岩清,国宁,王莹,黄帆,徐琳,陈曦,梁秀龄.应用USE定点诱变技术制备Wilson病突变体.中山大学学报-医学科学版.2003;24(6): 585-58849.王莹,丰岩清,国宁,黄帆,徐琳,陈曦,梁秀龄.Wilson蛋白N端多克隆抗体的制备和纯化.中山大学学报-医学科学版.2003;24(6): 560-56350.谢秋幼,梁秀龄,李洵桦等.脊髓小脑性共济失调7型的分子遗传学诊断及临床分析.第一军医大学学报.2004;24(1):62-6551.王进,罗杰峰,梁秀龄.家族性肌萎缩侧索硬化症患者及家系成员血中铜/锌超氧化物歧化酶活性及丙二醛.中国临床康复.2004;8(7): 1377-137952.杨静芳,江晓华,梁秀龄等.变性高效液相色谱在检测肝豆状核变性基因突变中的作用.中国神经精神疾病杂志.2004;30(2): 124-12653.谢秋幼,梁秀龄,李洵桦等.脊髓小脑性共济失调12型的分子遗传学诊断及临床分析.中山大学学报-医学科学版2004;25(2):138-14054.丰岩清,梁秀龄,王莹等.Wilson蛋白离子结合功能的研究.中华神经科杂志 2004;37(1): 52-5555.石铸,梁秀龄,王莹等. 胚肝细胞移植治疗Wilson病的初步研究.中华神经科杂志 .2004;37(1): 48-5156.刘军,肖颂华,周道友,阎峻,梁秀龄等.芳香族氨基酸脱羧酶转基因骨骼肌细胞脑内移植后对纹状体区多巴胺含量的影响.中华神经科学杂志 .2004;37(1): 41-4457.陈曦(综述),梁秀龄(审校). 肝豆状核变性治疗的研究进展.中风与神经疾病杂志 .2004;21(2): 189-19258.谢秋幼,李洵桦,梁秀龄.脊髓小脑性共济失调的症状前诊断研究.脑与神经疾志 .2004;12(3): 193-19559.杨春水,梁秀龄,闫振文等.中国人WD基因启动子区的DNA序列和结构分析.中华医学研究杂志 .2004;4(6): 481-48360.杨春水,梁秀龄,闫振文等.肝豆状核变性基因启动子区的多态和突变研究.中国实用内科杂志 .2004;24(9): 535-53761.谢秋幼,李洵桦,梁秀龄.脊髓小脑性共济失调6型的分子遗传学诊断及临床特点.临床神经病学杂志 .2004;17(5): 321-32362.刘军,肖颂华,周道友,杨炼红,陶恩祥,梁秀龄等.芳香族氨基酸脱羧酶转基因治疗帕金森病模型大鼠的研究.中华老年医学杂志.2004;23(7): 500-50263.徐琳,梁秀龄.胚胎干细胞制备转基因小鼠的研究进展及其在Wilson病动物模型的应用展望.国外医学-遗传学分册 2004;27(4): 207-20964.丰岩清,黄帆,国宁,李玲,李洵桦,王莹,梁秀龄.反复误诊的1例MELAS型线粒体脑肌病的临床病理研究.热带医学杂志 .2004;4(5): 535-53865.徐琳,梁秀龄,徐评议等.小鼠肝脏特异性表达载体ALB-ATP7B的构建.中山大学学报.医学科学版,2004;25(1)34-3866.谢秋幼,梁秀龄,李洵桦等.我国南方汉族人脊髓小脑性共济失调不同基因亚型的频率分布.中华检验医学杂志 .2004;27(9): 555-55767.丰岩清,罗柏宁,张成,国宁,李玲,黄帆,李洵桦,黄如训,梁秀龄. 脑脊液漏致自发性低颅压综合征的诊断和治疗(1例报道及文献复习).中国神经精神疾病杂志 .2004;30(6): 460-46168.丰岩清,黄帆,国宁,李玲,黄永清,梁秀龄.老年人结核性脑膜炎的临床研究.热带医学杂志 .2004;4(6): 690-69269.徐评议,刘卫彬,张成,梁秀龄等.类似肿瘤样表现的不明原因脑炎的临床特点分析.中华神经科杂志.2004;37(6): Yanqing ,Zhang cheng ,Luo boning ,Liang Xiuling ,Guo ning, Huang fan ,Li Ling , Li Xunhua. Spontaneous intracranial hypotension: report of two Medical Journal, 2004,12:.谢秋幼,梁秀龄,李洵桦.脊髓小脑性共济失调的分子遗传学诊断与临床应用.中华医学遗传学杂志 2005;22(1): 71-7372.梁秀龄,陈曦,李洵桦等.肝豆状核变性临床若干问题.中华神经科杂志 2005;38(1): 57-5973.陈曦,梁秀龄,汤其强等.1-6月龄TX小鼠铜代谢和肝损害情况研究.中山大学学报-医学科学版 2005;26(3): 253-25674.汤其强,梁秀龄,陈曦等. (+)/ATP7B对TX小鼠成纤维细胞铜代谢的影响.中山大学学报-医学科学版 2005;26(4): 388-39175.谢秋幼,李洵桦,梁秀龄.脊髓小脑性共济失调遗传种质库的建立.实用医学杂志.2005;21(15):1632-163376.汤其强,梁秀龄等.Wilson病重组腺病毒载体Ad-ATP7B的构建.中华神经科学杂志.2005;4(6):541-54477.石铸,梁秀龄.真核细胞的铜转运及稳态调节.解剖科学进展.2005;11(3):248-25278.石铸,梁秀龄,陈曦.以肝损害首发的儿童Wilson病的早期诊断.广东医学.2005;26(11): Zhu,Liang Xiuling,Chen of toxic copper accumulation in toxic milk modeling Wilson’s disease by embryonic hepatocyte intrasplenic transplantation. ;11(24) Yanqing ,Guo Ning ,Huang Fan, Li Ling, Li Xunhua, Zhang Cheng, Liang Xiuling. Clinical, pathology ang genetic study of a kindred of mitochondrial encephalomyopathy with lactic acidosis and strokelike episodes. Chinese Medical Journal, 2005;118(8):.杨春水,梁秀龄,李建英,等. Wilson病ATP7B基因启动子区的研究. 中华神经医学杂志, 2005, 4(8):761-76582.杨春水,梁秀龄,李建英,等. WD病 ATP7BATP7B基因启动子区突变对基因表达的影. 响.中华医学遗传学杂志, 2005, 22(5): 93-9583 谢秋幼,李洵桦,梁秀龄. 泛素依赖的蛋白水解通路在脊髓小脑性共济失调3型分子发病机制中的作用. 中华神经科杂志,2005,38(11): 690-69384. 谢秋幼,梁秀龄 ,李洵桦. 脊髓小脑性共济失调3型真核表达载体的构建在PC12中的表达.中风与神经疾病杂志,2005,22(5): 397-39985. 徐琳,梁秀龄,徐评议,黄彬,林正,黄帆,丰岩清. SYBR Green 荧光定量PCR检测Kbpala /Alb-ATP7B 短暂转染的表达.中山大学学报(医学科学版),2005,26(3s): 45-4886. 谢秋幼,梁秀龄 ,李洵桦等. 细胞凋亡在脊髓小脑性共济失调3型发病机制中的作用.中华神经医学杂志,2006,5(2): 124-12787. 徐琳,梁秀龄,徐评议,等. 肝脏特异性表达载体kbpala/ALB-ATP7B的构建及表达. 中国病理生理杂志,2006,26(3): 145-14888. 赵霞 周列民 周珏倩 操德智陈子怡 李伟峰 梁秀龄. 雌激素对Ⅰ型神经纤维瘤发生机制的调控作用 中华神经科杂志,2006,39(1):39-4389. 黄丽 李洵桦 梁秀龄 李爱萍 庄甲军. 影响肝豆状核变性患者预后及疗效因素的研究 中国神经精神疾病杂志,2006,32(1):11-1490. 黄丽, 李洵桦 梁秀龄, 等. 各种辅助检查对肝豆状核变性的诊断价值. 临床神经病学杂志, 2006, 19 ( ) :8-1191. 杨静芳, 梁秀龄,马守忠,等. 74 例肝豆状核变性患者中ATP7B 基因七种新突变的发现 中华神经科杂志, 2006,39(10):673-67792. 梁秀龄. 家族性发作性运动诱发性运动障碍的研究现状和展望. 中华神经科杂志, 2006, 39(11): 724-72593. 李洵桦, 陈素琴, 田伟, 陈子怡, 李爱萍, 李立, 梁秀龄. 发作性运动诱发性运动障碍八个家系临床特点分析. 中华神经科杂志, 2006, 39(11): 730-73394. 丰岩清,刘卫彬,陈子怡,国宁,陈曦,文建明,黄帆,梁秀龄. Dejerine-Sottas病(1例报道和文献复习). 中国神经精神疾病杂志, 2006,32(6):555-55895. 梁秀龄 肝豆状核变性诊断与治疗中需注意的问题. 中国现代神经疾病杂志, 2007,7(1): 4-896. 陈曦,丰岩清,王莹,石铸,黄东锋,黄劭敏,梁秀龄.肝损伤Balb-C小鼠用于细胞移植治疗的有效亚致死放疗剂量. 中国组织工程研究与临床康复,2007,11(4):645-64897. 陈曦, 国宁, 王莹,梁秀龄, 丰岩清, 石铸, 丁建新, 黄劭敏. 干细胞移植前TX小鼠有效放疗剂量的探索. 中国神经精神疾病杂志, 2007, 33(2): 108-110
三 干细胞是生命科学研究的热点 干细胞是目前细胞工程研究最活跃的领域,随着基础研究、应用研究的进一步深化,这项技术将会在相当大程度上引发医学领域的重大变革,它已成为 21世纪生命科学领域的一个热点。 造血干细胞是最早发现,研究最多和最先用干治疗疾病的成体干细胞,长期以来,一直认为干细胞只属干造血系统,随着干细胞的不断深入研究,近年来,几乎在所有组织中都发现了干细胞,干细胞生物学和干细胞生物工程已成为继人类基因组大规模测序之后最具活力,最有影响和最有应用前景的生命学科。 美国政府已批准投入巨资,给予支持人体胚胎干细胞的研究,并在短短的两年中,成立了几十家以干细胞研究应用为主的生物工程公司,并在美国上市。 日本在2000年度启动的“千年世纪工程”中把干细胞工程作为四大重点之一,并投入大量资金,鼓励有关科学家进行研究。 英国在2000年以多数票通过了允许克隆人类早期胚胎,并从中提取干细胞,进行医疗上的研究等等。 在我国,党和政府也十分重视并大力支持有关研究院所与学校积极开展这项研究工作和成立专门研究干细胞基地,已在北京、上海、天津分别成立干细胞研究中心。近年来北京大学、协和医科大学、上海二医大和军事医学科学院等单位在造血干细胞研究和成体干细胞建库等方面已有相当的基础,并积累了大量经验,相信我国的科学家在不久的将来,在干细胞生物工程研究上必将取得辉煌成就。 另外,在全球的干细胞生物工程研究中,由干胚胎干细胞来源干人类胚胎,必然会遇到来自社会各方面的制约与争论,因此,有些国家对于是否支持干细胞的研究,一直是一个颇有争议的问题,然而随着干细胞生物工程研究的不段深入与发展,相信这些问题都会得到的妥善解决。
摘要: 肿瘤是目前威胁人类健康的重要因素。靶向肿瘤的新药与肿瘤免疫新疗法的研发如火如荼,这些研究为攻克肿瘤带来了全新的希望。但受限于患者作为研究对象的不可操控性,而实验动物与人差异巨大,目前从基础到临床的转化效率极低,肿瘤类器官的兴起为转化医学提供了全新的技术平台。从最初单个肿瘤样本类器官的成功构建,到现在建立了大规模的肿瘤类器官库,肿瘤类器官研究已经成为肿瘤基础和临床研究中的重要工具,尤其在结合基因修饰技术的基础上,对揭示肿瘤发生发展的机制、快速评估肿瘤药物与免疫细胞的治疗效果意义重大。 关键词: 肿瘤;类器官;基因修饰;新药研发;免疫疗法;临床转化 抗生素和疫苗发现以前,传染性疾病曾肆虐全球,是人类健康的头号杀手。而现今,非传染性疾病已成为健康问题的主要影响因素,其中,肿瘤更是首要致死原因。最新统计学数据预测,2018年将有超过1800万新增肿瘤病例,960万肿瘤死亡病例[1],肿瘤所造成的巨大经济、社会负担毋庸置疑。 人类与肿瘤的斗争历史源远流长。从希波克拉底时代开始,就有对肿瘤的描述性研究,包括其生长形态、表面溃烂的形成与否等等,肿瘤(carcinoma/carcinos)在希腊语是螃蟹(crab)的意思,由此,罗马医生将carcinoma/carcinos翻译为cancer,成为癌症的最初定义。近年来,随着理论和技术的飞速发展,包括“肿瘤是不可愈合的创口”、“种子与土壤学说”、“肿瘤免疫互作四部曲”、“肿瘤放射化学药物疗法”、“肿瘤免疫治疗”等,我们对肿瘤的认识日渐深入,部分肿瘤甚至已经有了完全治愈的方法。但目前对绝大多数肿瘤,我们一方面没有有效的预防和监测手段,另一方面可以选择的治疗策略极其有限。因此,对肿瘤的研究一直是生物医药领域的核心热点。有意思的是,每年肿瘤相关研究的学术论文发表量数以万计,绝大多数肿瘤在实验室已经得到了成百上千次治愈,但能真正转化到临床应用的治疗方案却极少。美国食品与药品监管局统计发现,临床前研究具有治疗作用的新药进入临床试验后,85%在早期就被证明没有效果,而那些成功通过三期临床试验的药物,只有一半能被FDA批准进入临床应用[2]。目前肿瘤新药研究的主要工具是体外培养的肿瘤细胞和啮齿类动物(主要是小鼠)上建立的肿瘤模型,但越来越多的证据表明,小鼠与人在疾病过程中的变化及其对药物的反应性存在一定的差异[3]。此外,小鼠模型通常只能模拟人类疾病的一个阶段,无法从病因、时间和进展速度等方面再现人肿瘤发生发展的全过程,在此基础上开发的肿瘤治疗方案,并不能预测其临床应用的有效性。更重要的是,实验小鼠基因背景、生长环境、致病因素和用药处理均非常单一,自然无法应对临床多种多样肿瘤病人的复杂情况。 动物模型的局限性促使人们转向直接研究肿瘤病人标本,常用的人源肿瘤模型包括人来源肿瘤细胞系培养和免疫缺陷动物人源肿瘤组织异种移植。肿瘤细胞培养的确提供了研究特定患者肿瘤细胞特性及其对药物敏感性的机会,但并非所有肿瘤均能成功体外扩增,另外,体外单一肿瘤细胞培养使其丧失了与肿瘤微环境中其他组分的相互作用,而肿瘤微环境对肿瘤的发生发展以及对药物的反应性决定至关重要。同样,人源肿瘤组织异种移植至免疫缺陷小鼠中也存在类似的问题,一方面移植成功率较低,另一方面免疫缺陷小鼠形成的肿瘤微环境与患者体内环境相差较大,可能导致肿瘤组织发生小鼠样进化[4]。 1 类器官在肿瘤研究中的发展 近年来,组织器官3D培养技术发展迅猛。2009年,Hans Clevers实验室将单个LGR5+小肠干细胞种植于含有R-spondin1、EGF、BMP抑制剂等干细胞维持因子的基质胶中,发现干细胞增殖分化,形成了具有增殖隐窝和高分化绒毛的类小肠结构[5]。随后,该实验室在小鼠小肠干细胞成类器官技术的基础上,进一步加入Wnt3A nicotinamide、Alk抑制剂及p38抑制剂,实现了人结直肠肿瘤类器官培养[6]。同年,Eduard Batlle实验室分离出人大肠EPHB2高表达干细胞,并在体外3D培养中使单个细胞分化成为具有维持长期自我更新和多向分化潜能的大肠隐窝结构[7]。随后,包括前列腺[8, 9]、味蕾[10]、食管[11]、输卵管[12]、肝脏[13]、胰腺[14]、胃[15]、唾液腺[16]和乳腺[17]等在内的多个器官均成功在体外获得正常组织或肿瘤的类器官(图一)。由此可见,利用目前对肿瘤细胞和肿瘤微环境相互作用机制的认识,从肿瘤病人样本出发,通过加入多种细胞因子或小分子抑制剂,构建出患者特异性的肿瘤类器官,用于新药筛选和药物敏感性研究是可行的。 相比于传统2D培养和肿瘤组织异种移植,肿瘤类器官一方面构建成功率明显增高,且可长期低成本快速培养,便于基因修饰和大规模药物筛选等;另一方面,3D培养保留了肿瘤的组织特性,在研究过程中不会丢失肿瘤微环境的影响作用,为肿瘤药物研发提供更真实的环境。目前已经成功构建出包括结直肠癌、乳腺癌、胰腺癌、前列腺癌、肝癌、胃癌等在内多种组织的肿瘤类器官。常用的肿瘤类器官构建技术有两类,一种是通过诱导性多能干细胞(induced pluripotent stem cells,iPSCs)分化而来,另一种是直接来源于肿瘤组织。iPSCs来源的肿瘤类器官构建成功与否很大程度上依赖于肿瘤类型,操作更复杂,由此导致构建效率较低。此外,依靠iPSCs分化获得的肿瘤类器官也会丢失肿瘤微环境的复杂性。因此,直接通过肿瘤组织培养或干细胞分化,辅以细胞因子、肿瘤基质等补充,是肿瘤类器官研究的发展趋势。 肿瘤类器官对源肿瘤组织异质性的保存是类器官研究的核心基础。研究发现,肿瘤组织体外类器官培养可以获得大量不同特性的肿瘤类器官,单个类器官分析结果也表明同一肿瘤来源的类器官的异质性[18]。与此同时,组织化学分析发现肿瘤类器官内部即存在与源肿瘤相似的组织结构,通过原位DNA分析进一步证实类器官中同样存在源肿瘤相同的基因突变位点[18]。由此可见,肿瘤类器官在基因、转录、代谢、细胞和组织学上均较高水平地重现了其来源肿瘤的多样性和复杂性。更重要的是,体外培养过程对肿瘤类器官不会呈现明显均一化[19, 20]。但也有研究利用荧光标记不同突变体实验发现,大肠癌肿瘤类器官体外培养30-40天后,类器官会被某一种荧光标记的细胞主导,意味着培养过程中的确出现了特定突变体细胞优势生存的现象[21]。但这一现象并非体外类器官培养所独有,在体肿瘤中各类突变体也非均匀分布。由此说明肿瘤类器官确实在很大程度上模拟了在体肿瘤的各方面特性,是目前肿瘤基础研究和临床应用之间相互转换跨越的桥梁。 2 类器官在肿瘤发生发展机制研究中的应用 肿瘤的发生初始于细胞基因突变的累积,大量临床数据和实验室结果都显示正常个体内即存在大量的突变,且这些突变与年龄、生存环境、生活方式等均有一定的相关性,但并非所有的突变都会诱发肿瘤,不同组织对突变的耐受程度也不同。虽然已经有许多细胞和动物实验阐明从突变到肿瘤生成的关键因素和决定机制,由于无法监测和干预人体内肿瘤发展最初期的过程,目前对人体内肿瘤发生发展的认识还非常粗浅。类器官培养技术的兴起,为研究人体正常组织向肿瘤组织转变的过程提供了可能。 统计预测发现高达五分之一的肿瘤与感染相关[22],虽然从感染到肿瘤的发展过程已有研究加以证明,但具体发生机制,尤其在人体内是如何进展的尚不明确。将病原体与健康组织类器官共培养,观察在感染情况下健康组织的突变起始和累积过程,评估感染作为肿瘤危险因子的相关性。如胃类器官可作为研究幽门螺旋杆菌在胃癌发生中作用机制的载体,精细观察幽门螺旋杆菌在胃上皮细胞的定植和克隆,及其对胃上皮细胞在基因、转录和蛋白水平的影响。结果显示在幽门螺杆菌注入能引起胃类器官发生强烈的炎症反应[23],而慢性炎症与肿瘤发生有着密不可分的联系。此外,沙门氏杆菌与胆囊癌、人乳头状瘤病毒与宫颈癌、乙型肝炎病毒与肝癌等等,均可利用相应组织的类器官,研究病原体与宿主细胞之间的相互作用及致瘤机制。由于感染诱发肿瘤往往是一个长期慢性的过程,且伴随炎症的发生,因此,一方面类器官的长期稳定培养是前期基础,另一方面,在上皮细胞构建的类器官基础上,引入免疫系统和组织基质也是类器官应用的重要需求。 除了感染,肿瘤危险因素还包括年龄、家族史、物理化学诱变因素等,而这些因素诱导的突变累积是一个长期存在的过程。通过分析比较不同年龄供体来源、不同组织类器官中的突变体发现,体内的确以平均每年新增40个突变位点的速度在累积,且不同组织间突变模式相差较大,这可能是由于不同组织中细胞更新增殖水平相差较大,而细胞快速增殖过程中DNA复制为基因突变创造了先决条件[24]。值得注意的是,同一组织不同个体间突变频率和范围差异均较小,在一定程度上解释了肿瘤发生与年龄的相关性[24]。但不同个体间肿瘤发生的类型、进展速度等各不相同,因此,突变频率和突变模式并非决定肿瘤发生发展的唯一因素,而在肿瘤已经发生之后,突变累积和筛选已经完成,无法追踪到最初始的突变特性。在类器官培养健康组织的基础上,利用各种诱变因子诱导健康组织向肿瘤转化,将极大地加速对肿瘤发生过程的研究。 不管是感染、物理化学诱变剂或是年龄增长导致肿瘤发生,最终都是由于基因突变发生和累加导致正常细胞癌变。因此,结合类器官培养和基因修饰技术可以快速建立肿瘤体外模型,研究肿瘤的发生发展过程。Drost实验室第一次在正常大肠类器官中通过CRISPR技术引入常见的大肠癌突变基因,如APC、TP53、KRAS和SMAD4,研究不同突变体在初始阶段对肿瘤发生的影响[25]。结果显示,突变后的肠类器官生长不依赖于肠干细胞生长维持因子EGF、WNT、R-spondin 1和noggin等,与此同时,他们还发现APC和TP53的突变是导致染色体不稳定和形成多倍体的关键因素[25]。将基因修饰后的肿瘤类器官皮下移植至免疫缺陷小鼠可以存活,但不会发生转移。而如果将上述诱导的肠癌类器官移植在小鼠盲肠,肿瘤会向肝脏和肺部转移[26, 27]。这一现象说明肿瘤转移需要特定组织微环境的支持,也提示虽然肠癌类器官的生长不依赖于肠干细胞维持因子,这些因子在肿瘤转移过程中必不可少。 肿瘤类器官以其特性模拟人肿瘤组织、可大规模长期稳定培养、容易基因修饰、处理因素可控和表型观察便捷的特性,成为肿瘤基础研究中替代人而又超越实验动物的有力工具。此外,肿瘤类器官作为体外培养体系,非常利于结合最新技术如基因修饰、单细胞分析、高分辨率电子/光学影像等联合应用,将突破肿瘤研究完全依赖于动物实验的时间、技术瓶颈。 3 类器官在肿瘤治疗策略研究的应用 肿瘤治疗是目前生物医学领域最大、最急迫的难题之一。一方面实验室研究越来越多,另一方面新药临床转化效率却依然低下。类器官培养为肿瘤药物快速有效研发提供了新的技术平台。有研究认为肿瘤类器官敏感的药物超过80%的可能性对应的肿瘤患者对该药也敏感,而在肿瘤类器官上无治疗效果的化疗药物对该肿瘤患者也无效。 随着类器官培养技术的迅速发展,越来越多的实验室和医院开始有意识地采集肿瘤类器官及其对应的健康组织类器官,并运用合适的冻存传代方法进行大规模保存,形成类器官库。根据患者信息、组织来源、基因表型等多个方面对类器官进行归类,使之成为公共的肿瘤研究资源,用于评测抗肿瘤药物的肿瘤杀伤效果和正常组织毒副作用。最早于2011年Masahiro Inoue实验室尝试大规模采集肿瘤组织体外成球培养保存[28],但这一培养方法无法实现正常组织的长期保存。2015年,Hans Clevers团队第一次成功构建了20个结直肠癌患者来源的肿瘤与对应正常组织类器官库[18]。利用这些类器官样本,他们发现只有WNT 拮抗剂泛素连接酶RNF43突变的肿瘤类器官表现出对WNT分泌抑制剂的敏感性[18]。同时,结合类器官的突变表型和药物筛选,他们一方面验证了已知的突变体与特定药物的相关性,另一方面还发现了多个对肿瘤具有杀伤作用的化学药物。此外,由于正常组织类器官对照的存在,在验证药物肿瘤杀伤作用的同时,也能评估其对正常组织的毒副作用,最终选择出肿瘤杀伤强、毒副作用小的化疗药物用于临床。更重要的是,这一类器官库除了用于药物筛选,还被其他项目利用,从基因组和蛋白组学对不同个体肿瘤类器官与正常组织类器官进行对比分析[29],实现对患者肿瘤状态的精准评估,为肿瘤的个性化治疗提供参考信息。目前已有包括结直肠癌、胰腺导管腺癌、乳腺癌、前列腺癌、肝癌等在内的多个组织肿瘤类器官库,尤其是结直肠癌与乳腺癌,类器官库中患者数目已达到上百个,为肿瘤新药大规模筛选和临床前研究奠定了基础。 借助于肿瘤类器官与对应健康组织类器官库的建立,同时基于肿瘤类器官对药物肿瘤杀伤效果预测的准确性,可以在制定肿瘤患者治疗策略前,一方面通过检测肿瘤类器官的突变体类型,确定可能起作用的候选药;另一方面利用肿瘤类器官对药物进行筛选,获得在类器官上对肿瘤有杀伤作用而对健康组织毒副作用较小的药物,应用于临床,真正实现肿瘤的个体化治疗。这一策略不仅适用于化疗药物的选择,更有利于免疫疗法的有效性评估。与化疗药物的普遍性杀伤不同,免疫疗法具有较高的特异性,更需要直接来源于患者的样本进行临床前检测。利用肿瘤类器官与免疫细胞共培养,可以快速有效地检测免疫细胞对肿瘤细胞的杀伤作用。研究发现特定T细胞亚群与乳腺癌肿瘤类器官共培养后,可以显著性杀伤三阴性乳腺癌细胞[30]。最近,Emile E. Voest实验室利用外周血单个核细胞与肺癌或结直肠癌肿瘤类器官共培养诱导出一群肿瘤特异性T细胞[31]。进一步研究发现这群肿瘤杀伤性T细胞不会攻击正常组织类器官[31],说明通过肿瘤类器官中的新抗原表位获得杀伤细胞用于临床肿瘤个体化免疫治疗具有很好的应用潜能。 4 展望 类器官在肿瘤研究中的应用目前尚处于起步阶段,但不管是在基础研究还是临床转化,均获得了很好的研究成果。相对于肿瘤细胞系培养和小鼠异种移植,类器官具有培养成功率高、能快速获得大规模资源库、同时可以采集对应的正常组织对照、最接近患者真实信息等多个优势,但目前类器官培养也存在许多问题亟待解决。首先虽然类器官本身去除了异种移植鼠源进化的问题,但目前3D培养用的基质胶来源于小鼠,且一些类器官培养还需要加小牛血清等动物源物质,可能对细胞性质与药物筛选过程中的反应性有未知的影响。因此,无血清培养基、非动物来源基质胶等是目前类器官研究的重点之一。此外,利用成体干细胞培养获得的类器官成分依然比较单一,血管、基质和免疫系统均缺失,也有许多研究关注于类器官中肿瘤微环境的构建。最后,目前仅仅上皮细胞源肿瘤成功构建了类器官,而非上皮细胞类肿瘤如血液细胞肿瘤是否能进行类器官培养尚且未知。虽然类器官培养在肿瘤研究中还存在一定的问题,但这一技术的确搭建了从基础到临床转化的快速通道,为肿瘤新药研究和个体化治疗提供了新的平台。 参考文献 1. Bray,F., et al., Global cancer statistics 2018: GLOBOCAN estimates of incidence andmortality worldwide for 36 cancers in 185 countries. CA Cancer J Clin, 2018. 2. Ledford,H., Translational research: 4 ways to fix the clinical trial. Nature, (7366): p. 526-8. 3. Uhl,. and . Warner, Mouse Models as Predictors of Human Responses:Evolutionary Medicine. Curr Pathobiol Rep, 2015. 3(3): p. 219-223. 4. 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与胚胎干细胞相比,成体干细胞具有许多优势:1、胚胎干细胞具有全能性和可以建系传代等优点,因此理论上应用前景广阔。但实际上由于每个个体的主要组织相容性复合体(MHC)不同,同种异体胚胎干细胞及其分化组织细胞用于临床会引起免疫排斥,因此基于胚胎干细胞的治疗方案要求对患者进行长期免疫抑制剂治疗或将患者的造血系统和外来细胞形成嵌合体。造血细胞,但小鼠胚胎干细胞的实验表明,来源于胚胎干细胞的造血细胞在体内无法重建造血机制,因而限制了临床应用。为了解决免疫排斥的问题,研究人员探索将患者的体细胞核移植到去核的健康供体卵细胞中,在体外克隆并随后发育分化产生携带患者自己MHC的胚胎干细胞。这些胚胎干细胞及其衍生组织移植后不会产生免疫排斥,因此可以用于患者病变组织及其功能的重建,这就是治疗性克隆。但一些研究观察到,胚胎干细胞发育分化过程中具有极高的非整倍体发生率,美国马萨诸塞州耶尼德研究组的最新研究发现,克隆动物的基因在构成没有缺陷的情况下,也不能像正常动物基因一样准确表达出来,也就是说,克隆动物存在无法正确生长发育的危险。正是这个原因,造成当前98%的动物克隆实验失败,而顺利降生的克隆动物也经常出现体重超重等异常。研究还发现,利用当前的克隆技术取患者体细胞核的细胞克隆培育出来的新组织一样会存在缺陷,这项技术还有待完善、成熟。体细胞克隆所需的卵细胞难以获得,成体干细胞则可从患者自身获得,而不存在组织相容性的问题,治疗时可避免长期应用免疫抑制剂对患者的伤害。此外,少量的骨髓切除治疗有助于形成部分造血嵌合,可使异体成体干细胞的治疗成为可能。 但胚胎干细胞也存在自身的优势:1、胚胎干细胞能永生化,可以传代建系,且增殖能力强,来源充沛。2、虽然成体干细胞具有向多系分化的能力,但这种分化的“效率”尚不理想。通过体外的扩增培养能提高转化效率,但是体外的转化是否会引起成体干细胞遗传变化还有待证实,而且这种分化是否是成体干细胞多系分化的结果尚无法肯定。即使是成体干细胞多系分化的结果,我们也不明了是何种信号诱导了整个过程的发生。而胚胎干细胞的研究已经有三十多年的历史。鼠胚胎干细胞的研究已经证明了胚胎干细胞的全能性。相应的信号诱导机制的研究也取得了长足的进展。当前鼠胚胎干细胞的研究成果给正在进行的人体胚胎干细胞研究很大的助力。成体干细胞和胚胎干细胞各有自身的优势和缺陷。对于一个实验室而言,同时开展对两者的研究,不仅是可能的,而且能互为裨益,相得益彰。两者的研究对干细胞领域而言都是必要的。