干细胞研究的意义论文

丢掉胎盘，就丢掉了宝贵的医疗资源！科学家告诉你如何做正确的选择！美国《新科学家》网站在梵蒂冈举行的再生医学联合治疗会议上采访了奇点大学创始人彼得.戴曼迪斯以及全球制药巨头新基医药创始人罗伯特·哈里里。在过去，孕妇分娩后的胎盘往往被当做医疗垃圾处理，这等于丢弃了胎盘中丰富的干细胞——这是一种十分宝贵的医学资源。目前，这两位科学家正致力于利用胎盘干细胞来帮助人类通往健康长寿。列举生命依赖的器官，很多人可能会忽略胎盘。然而，胎盘对胎儿的发育起到至关重要的作用，为胎儿提供营养和氧气，并清除废物。胎盘是胎儿与母体间进行物质交换的重要器官，是一种丰富的干细胞来源。目前，仍然有大多数胎盘被丢弃，根据未来科学家彼得.戴曼迪斯的观点，丢弃胎盘会导致人们错过一种宝贵的医疗资源。

目前对干细胞的研究具有长远和里程碑式的意义：从干细胞产业分析其意义可以容易被人理解：

1.干细胞资源库：目前干细胞存储已经很流行，国家也在建立干细胞存储库，干细胞存储最有利的是自己，其次通过干细胞库存储数据为更多患者提供生的希望。

2.干细胞技术和新药研发：目前国际上通过干细胞技术已经研发出10多种干细胞治疗药物，如欧洲的治疗膝关节软骨损伤，澳大利亚的治疗骨修复，美国的治疗肠道炎症Crohn式病等

3.组织工程和再生医学：结合高活性生物材料、干细胞或自提组织细胞等构建人工组织及体外器官培养，如3D打印技术

4.医学美容的应用：应用干细胞相关衍生产物进行医学整形美容、如去皱、塑性填充、淡斑美肤等 ，如微囊干细胞技术的护肤品

5.精准医学的应用：运动基因检测、干细胞技术、生物信息等技术方法，评估个体疾病特征，制定个性化治疗方案，真正做到早发现，早预防

这些全能性的细胞重建受精卵分裂三次之后的胚胎状态，逆向转化为具有更多可能性的幼儿期细胞，得到的全能细胞更接近受精卵的原始状态，具有更高的全能性，用于再生医学培养出来的器官更接近真实的器官有利于移植，给他们的努力下，未来取一小块皮肤的血液，就可以用自己的细胞培养出所需器官，解决器官短缺异体和异种移植排斥反应的问题具有重大意义。

中国科学家诱导出人类全能干细胞，该研究具有哪些意义？下面就我们来针对这个问题进行一番探讨，希望这些内容能够帮到有需要的朋友们。

中国科学院和深圳华大生命科学研究院等好几家组织的研究者，根据体细胞诱发塑造出了相近胚胎发育3天情况的人类全能干细胞。这也是现阶段全世界在离体塑造的“最年青”的人类细胞，是继生物学家取得成功分析出人类多能干细胞后，生物研究方面的又一颠覆性创新提升。有关研究成效于北京时间3月22日零晨在国际性学术刊物《自然》（Nature）上发布。

据统计，研究者们开发设计了一种非转基因、迅速且可控性的“伏特加”细胞重程序编写方式，可以将人的多能干细胞转换为全能性的8细胞期试管胚胎样细胞，即等同于胚胎发育3天情况的全能干细胞。该成效将助推完成将来内脏器官的身体之外再造，对处理人体器官紧缺、自体和不一样的移殖排斥反应等问题，拥有重要的实际意义。

2012年，诺贝尔生理或医学奖授予给了取得成功将早已完善的体细胞诱发变成胚胎环节的多能干细胞的日本生物学家山中伸弥。人类胚胎期的细胞是受精卵发育5—6天的情况，其进一步发育的工作能力较为受到限制。

而本研究将该行业向前推动了一大步，初次得到了受精卵分裂仅3天的试管胚胎细胞。在胚胎发育初期，每日都产生着前所未有的巨大改变，恰好是这2—3天，使生物学家第一次根据身体之外诱发获得了人类8细胞期试管胚胎样全能干细胞。这也是目前为止在身体之外诱发得到的“最年青”的人类细胞，具有十分强的发育发展潜力。此项研究也将有利于解除人类试管胚胎初期发育的密匙。

据了解，这种全能性的8细胞期试管胚胎样细胞复建了胚胎仅瓦解3次能的试管胚胎情况，对比以往的多能干细胞，这类细胞可以分裂为胚胎机构，并很有可能发育为更完善的各种人体机构。

“该进度也是生物研究和单细胞转录组测序技术相结合的楷模。”毕业论文通讯作者之一的深圳华大生命科学研究院刘龙奇博士研究生详细介绍，“根据规模性单细胞多个学图普的方式，对干细胞方式方法在身体之外或身体内得到的细胞或机构开展高效率评定和体制分析，将很大程度地加快生物研究方面的发展趋势。”

这也是研究工作人员初次在真正的实际意义上把人多能干细胞“转换”为全能性的试管胚胎细胞，促使大家可将“成年人”版本号的细胞，反向转换为具备大量可能的“婴幼儿”版本号的细胞。与此同时，因为此次获得的全能型细胞更贴近早期胚胎的初始情况，若将其用以生物研究，培养获得的人体器官也将更贴近于真正人体器官的情况，更有益于移殖。

此项提升归功于单细胞测序技术的发展。在过去的，研究工作人员很有可能得对不计其数个细胞开展处置和塑造，取得成功的几率不上10%。现如今，根据华大独立研发的单细胞建库转录组测序服务平台（DNBelabC4），融合华大智能制造的DNBSEQ测序技术，生物学家能以高灵敏和准确度的方式 开展多维度的单细胞剖析，迅速获得具备关键发育潜力的细胞，并研究这种细胞的发育动向。

本研究中，研究精英团队还将诱发获得的全能干细胞归类并注入到小白鼠身体内开展进一步的发育，随后应用华大的单细胞测序技术开展规模性细胞图普剖析。最后，研究工作人员明确了试验获得的全能干细胞与人类8细胞期试管胚胎细胞相对高度类似，证实了该细胞的全能性。这为将来应用病人自己细胞开展人体器官塑造，并用以本身肝脏移植和更换，给予了科学论证。

该研究由中国科学院和深圳华大生命科学研究院带头，英国剑桥大学、吉林大学及其孟加拉国拉杰沙希大学等好几个研究精英团队共同努力。本研究已根据伦理审查，严苛遵循相对应的法规准则。

干细胞是一类具有自我复制能力和多向分化潜能的细胞，具有再生各种组织和人体器官的潜在功能，医学界称之为“万用细胞”。

目前许多疾病通过现有的药物和手术治疗都无法从根本上治疗，如糖尿病、老年痴呆、肾衰等等，根据大量近期文献报道，干细胞将通过其自身的修复再生机制，为这些不治之症提供全新的解决方法。据临床试验数据统计，未来将有 80%以上的疾病，可以通过干细胞进行治疗。

干细胞治疗，相对于传统的药物治疗、手术治疗具有显著的优点。

1）干细胞的治疗范围广阔，且无任何毒性、避免排斥；

2）干细胞治疗可以发挥综合的治疗和修复功能，从机体整体解决问题；

干细胞的治疗无须深入了解疾病的致病机理，且治疗材料来源充足。可以说是最好的免疫治疗和基因治疗载体

胚胎干细胞(Embrtibuc stem cell)的发育等级较高，是多能干细胞（Pluripotent stem cell），而成体干细胞的发育等级较低，是单能干细胞。干细胞是一类具有自我更新和分化潜能的细胞。它包括胚胎干细胞和成体干细胞。干细胞的发育受多种内在机制和微环境因素的影响。目前人类胚胎干细胞已可成功地在体外培养。最新研究发现，成体干细胞可以横向分化为其他类型的细胞和组织，为干细胞的广泛应用提供了基础。在胚胎的发生发育中，单个受精卵可以分裂发育为多细胞的组织或器官。在成年动物中，正常的生理代谢或病理损伤也会引起组织或器官的修复再生。胚胎的分化形成和成年组织的再生是干细胞进一步分化的结果。胚胎干细胞是全能的，具有分化为几乎全部组织和器官的能力。而成年组织或器官内的干细胞一般认为具有组织特异性，只能分化成特定的细胞或组织。然而，这个观点目前受到了挑战。最新的研究表明，组织特异性干细胞同样具有分化成其他细胞或组织的潜能，这为干细胞的应用开创了更广泛的空间。干细胞具有自我更新能力（Self-renewing），能够产生高度分化的功能细胞。干细胞按照生存阶段分为胚胎干细胞和成体干细胞 。·1.1 胚胎干细胞胚胎干细胞（Embryonic Stem cell， ES细胞）。胚胎干细胞当受精卵分裂发育成囊胚时，内层细胞团（Inner Cell Mass）的细胞即为胚胎干细胞。胚胎干细胞具有全能性，可以自我更新并具有分化为体内所有组织的能力。早在1970年Martin Evans已从小鼠中分离出胚胎干细胞并在体外进行培养。而人的胚胎干细胞的体外培养直到最近才获得成功。进一步说，胚胎干细胞（ES细胞）是一种高度未分化细胞。它具有发育的全能性，能分化出成体动物的所有组织和器官，包括生殖细胞。研究和利用ES细胞是当前生物工程领域的核心问题之一。ES细胞的研究可追溯到上世纪五十年代，由于畸胎瘤干细胞（EC细胞）的发现开始了ES细胞的生物学研究历程。目前许多研究工作都是以小鼠ES细胞为研究对象展开的，如：德美医学小组在去年成功的向试验鼠体内移植了由ES细胞培养出的神经胶质细胞。此后，密苏里的研究人员通过鼠胚细胞移植技术，使瘫痪的猫恢复了部分肢体活动能力。随着ES细胞的研究日益深入，生命科学家对人类ES细胞的了解迈入了一个新的阶段。在98年末，两个研究小组成功的培养出人类ES细胞，保持了ES细胞分化为各种体细胞的全能性。这样就使科学家利用人类ES细胞治疗各种疾病成为可能。然而，人类ES 细胞的研究工作引起了全世界范围内的很大争议，出于社会伦理学方面的原因，有些国家甚至明令禁止进行人类ES细胞研究。无论从基础研究角度来讲还是从临床应用方面来看，人类ES细胞带给人类的益处远远大于在伦理方面可能造成的负面影响，因此要求展开人类ES细胞研究的呼声也一浪高似一浪。·1.2 成体干细胞成年动物的许多组织和器官，比如表皮和造血系统，具有修复和再生的能力。成体干细胞在其中起着关键的作用。在特定条件下，成体干细胞或者产生新的干细胞，或者按一定的程序分化，形成新的功能细胞，从而使组织和器官保持生长和衰退的动态平衡。过去认为成体干细胞主要包括上皮干细胞和造血干细胞。最近研究表明，以往认为不能再生的神经组织仍然包含神经干细胞,说明成体干细胞普遍存在，问题是如何寻找和分离各种组织特异性干细胞。成体干细胞经常位于特定的微环境中。微环境中的间质细胞能够产生一系列生长因子或配体，与干细胞相互作用，控制干细胞的更新和分化。·1.3 造血干细胞造血干细胞是体内各种血细胞的唯一来源，它主要存在于骨髓、外周血、脐带血中。今年年初，协和医大血液学研究所的庞文新又在肌肉组织中发现了具有造血潜能的干细胞。造血干细胞的移植是治疗血液系统疾病、先天性遗传疾病以及多发性和转移性恶性肿瘤疾病的最有效方法。在临床治疗中，造血干细胞应用较早，在20世纪五十年代，临床上就开始应用骨髓移植（BMT）方法来治疗血液系统疾病。到八十年代末，外周血干细胞移植（PBSCT）技术逐渐推广开来，绝大多数为自体外周血干细胞移植（APBSCT），在提高治疗有效率和缩短疗程方面优于常规治疗，且效果令人满意。与两者相比，脐血干细胞移植的长处在于无来源的限制，对HLA配型要求不高，不易受病毒或肿瘤的污染。在今年初，东北地区首例脐血干细胞移植成功，又为中国造血干细胞移植技术注入新的活力。随着脐血干细胞移植技术的不断完善，它可能会代替目前APBSCT的地位，为全世界更多的血液病及恶性肿瘤的患者带来福音·1.4 神经干细胞神经干细胞关于神经干细胞研究起步较晚，由于分离神经干细胞所需的胎儿脑组织较难取材，加之胚胎细胞研究的争议尚未平息，神经干细胞的研究仍处于初级阶段。理论上讲，任何一种中枢神经系统疾病都可归结为神经干细胞功能的紊乱。脑和脊髓由于血脑屏障的存在使之在干细胞移植到中枢神经系统后不会产生免疫排斥反应，如：给帕金森氏综合症患者的脑内移植含有多巴胺生成细胞的神经干细胞，可治愈部分患者症状。除此之外，神经干细胞的功能还可延伸到药物检测方面，对判断药物有效性、毒性有一定的作用。 实际上，到目前为止，人们对干细胞的了解仍存在许多盲区。2000年年初美国研究人员无意中发现在胰腺中存有干细胞；加拿大研究人员在人、鼠、牛的视网膜中发现了始终处于“休眠状态的干细胞” ；有些科学家证实骨髓干细胞可发育成肝细胞，脑干细胞可发育成血细胞。随着干细胞研究领域向深度和广度不断扩展，人们对干细胞的了解也将更加全面。21世纪是生命科学的时代，也是为人类的健康长寿创造世界奇迹的时代，干细胞的应用将有广阔前景。·1.5肌肉干细胞(muscle stem cell)可发育分化为成肌细胞(myoblasts)，后者可互相融合成为多核的肌纤维，形成骨骼肌最基本的结构。[编辑本段]2.【基础应用】干细胞的调控是指给出适当的因子条件，对干细胞的增值和分化进行调控，使之向指定的方向发展。·2.1 内源性调控干细胞自身有许多调控因子可对外界信号起反应从而调节其增殖和分化，包括调节细胞不对称分裂的蛋白，控制基因表达的核因子等。另外，干细胞在终末分化之前所进行的分裂次数也受到细胞内调控因子的制约。（1）细胞内蛋白对干细胞分裂的调控干细胞分裂可能产生新的干细胞或分化的功能细胞。这种分化的不对称是由于细胞本身成分的不均等分配和周围环境的作用造成的。细胞的结构蛋白，特别是细胞骨架成分对细胞的发育非常重要。如在果蝇卵巢中，调控干细胞不对称分裂的是一种称为收缩体的细胞器，包含有许多调节蛋白，如膜收缩蛋白和细胞周期素A。收缩体与纺锤体的结合决定了干细胞分裂的部位，从而把维持干细胞性状所必需的成分保留在子代干细胞中。（2）转录因子的调控在脊椎动物中，转录因子对干细胞分化的调节非常重要。比如在胚胎干细胞的发生中，转录因子Oct4是必需的。Oct4是一种哺乳动物早期胚胎细胞表达的转录因子，它诱导表达的靶基因产物是FGF-4等生长因子，能够通过生长因子的旁分泌作用调节干细胞以及周围滋养层的进一步分化。Oct4缺失突变的胚胎只能发育到囊胚期，其内部细胞不能发育成内层细胞团 [1]。另外白血病抑制因子（LIF）对培养的小鼠ES细胞的自我更新有促进作用，而对人的成体干细胞无作用，说明不同种属间的转录调控是不完全一致的。又如Tcf/Lef转录因子家族对上皮干细胞的分化非常重要。Tcf/Lef是Wnt信号通路的中间介质，当与β-Catenin形成转录复合物后，促使角质细胞转化为多能状态并分化为毛囊。·2.2 外源性调控除内源性调控外，干细胞的分化还可受到其周围组织及细胞外基质等外源性因素的影响。（1）分泌因子间质细胞能够分泌许多因子，维持干细胞的增殖，分化和存活。有两类因子在不同组织甚至不同种属中都发挥重要作用，它们是TGFβ家族和Wnt信号通路。比如TGF家族中至少有两个成员能够调节神经嵴干细胞的分化。最近研究发现，胶质细胞衍生的神经营养因子（GDNF）不仅能够促进多种神经元的存活和分化，还对精原细胞的再生和分化有决定作用。GDNF缺失的小鼠表现为干细胞数量的减少，而GDNF的过度表达导致未分化的精原细胞的累积[3]。Wnts的作用机制是通过阻止β-Catenin分解从而激活Tcf/Lef介导的转录，促进干细胞的分化。比如在线虫卵裂球的分裂中，邻近细胞诱导的Wnt信号通路能够控制纺锤体的起始和内胚层的分化。（2）膜蛋白介导的细胞间的相互作用有些信号是通过细胞-细胞的直接接触起作用的。β-Catenin就是一种介导细胞粘附连接的结构成分。除此之外，穿膜蛋白Notch及其配体Delta或Jagged也对干细胞分化有重要影响。在果蝇的感觉器官前体细胞，脊椎动物的胚胎及成年组织包括视网膜神经上皮、骨骼肌和血液系统中，Notch信号都起着非常重要的作用。当Notch与其配体结合时，干细胞进行非分化性增殖；当Notch活性被抑制时，干细胞进入分化程序，发育为功能细胞[4]。（3）整合素（Integrin）与细胞外基质整合素家族是介导干细胞与细胞外基质粘附的最主要的分子。整合素与其配体的相互作用为干细胞的非分化增殖提供了适当的微环境。比如当β1整合素丧失功能时，上皮干细胞逃脱了微环境的制约，分化成角质细胞。此外细胞外基质通过调节β1整合素的表达和激活，从而影响干细胞的分布和分化方向。·2.3 干细胞的可塑性越来越多的证据表明，当成体干细胞被移植入受体中，它们表现出很强的可塑性。通常情况下，供体的干细胞在受体中分化为与其组织来源一致的细胞。而在某些情况下干细胞的分化并不遵循这种规律。1999年Goodell等人分离出小鼠的肌肉干细胞，体外培养5天后，与少量的骨髓间质细胞一起移植入接受致死量辐射的小鼠中，结果发现肌肉干细胞会分化为各种血细胞系。这种现象被称为干细胞的横向分化（trans-differentiation）[5]。关于横向分化的调控机制目前还不清楚。大多数观点认为干细胞的分化与微环境密切相关。可能的机制是，干细胞进入新的微环境后，对分化信号的反应受到周围正在进行分化的细胞的影响，从而对新的微环境中的调节信号做出反应。克隆猪、克隆羊，其技术的机制原理和干细胞是一致的。[编辑本段]3.【种类划分】干细胞按能力可以分为以下四类：1.全能干细胞由卵和精细胞的融合产生受精卵。而受精卵在形成胚胎过程中四细胞期之前任一细胞皆是全能干细胞。具有发展成独立个体的能力。也就是说能发展成一个个体的细胞就称为全能干细胞。2.万能干细胞是全能干细胞的后裔，无法发育成一个个体，但具有可以发育成多种组织的能力的细胞。3.多能干细胞只能分化成特定组织或器官等特定族群的细胞（例如血细胞，包括红血细胞、白血细胞和血小板）。4.专一性干细胞只能产生一种细胞类型；但是，具有自更新属性，将其与非干细胞区分开。[编辑本段]4.【研究情况】·干细胞研究的历史情况干细胞的研究被认为开始于1960年代，在加拿大科学家恩尼斯特·莫科洛克和詹姆士·堤尔的研究之后。1959年，美国首次报道了通过体外受精（IVF）动物。60年代，几个近亲种系的小鼠睾丸畸胎瘤的研究表明其来源于胚胎生殖细胞（embryonic germ cells, EG细胞）,此工作确立了胚胎癌细胞（embryonic carcinoma cells, EC细胞）是一种干细胞。1968年，Edwards 和Bavister 在体外获得了第一个人卵子。70年代，EC细胞注入小鼠胚泡产生杂合小鼠。培养的SC细胞作为胚胎发育的模型，虽然其染色体的数目属于异常。1978年，第一个试管婴儿，Louise Brown 在英国诞生。1981年，Evan, Kaufman 和Martin从小鼠胚泡内细胞群分离出小鼠ES细胞。他们建立了小鼠ES细胞体外培养条件。由这些细胞产生的细胞系有正常的二倍型，像原生殖细胞一样产生三个胚层的衍生物。将ES细胞注入上鼠，能诱导形成畸胎瘤。1984—1988年，Anderews 等人从人睾丸畸胎瘤细胞系Tera-2中产生出多能的、可鉴定的（克隆化的）细胞，称之为胚胎癌细胞（embryonic carcinoma cells, EC细胞）。克隆的人EC细胞在视黄酸的作用下分化形成神经元样细胞和其他类型的细胞。1989年，Pera 等分离了一个人EC细胞系，此细胞系能产生出三个胚层的组织。这些细胞是非整倍体的（比正常细胞染色体多或少），他们在体外的分化潜能是有限的。1994年，通过体外授精和病人捐献的人胚泡处于2-原核期。胚泡内细胞群在培养中得以保存其周边有滋养层细胞聚集 ，ES样细胞位于中央。1998年美国有两个小组分别培养出了人的多能( pluripotent )干细胞： James A. Thomson在 Wisconsin大学领导的研究小组从人胚胎组织中培养出了干细胞株。他们使用的方法是：人卵体外受精后，将胚胎培育到囊胚阶段，提取 inner cell mass细胞，建立细胞株。经测试这些细胞株的细胞表面 marker 和酶活性，证实他们就是全能干细胞。用这种方法，每个胚胎可取得15－20干细胞用于培养。 John D. Gearhart在 Johns Hopkins大学领导的另一个研究小组也从人胚胎组织中建立了干细胞株。他们的方法是：从受精后5－9周人工流产的胚胎中提取生殖母细胞( primordial germ cell )。由此培养的细胞株，证实具有全能干细胞的特征。2000年，由Pera、 Trounson 和 Bongso 领导的新加坡和澳大利亚科学家从治疗不育症的夫妇捐赠的胚泡内细胞群中分离得到人ES细胞，这些细胞体外增殖，保持正常的核型，自发分化形成来源于三个胚层的体细胞系。将其注入免疫缺陷小鼠错开内产生畸胎瘤。2003，建立了人类皮肤细胞与兔子卵细胞种间融合的方法，为人胚胎干细胞研究提供了新的途径。2004年，Massachusetts Advanced Cell Technology 报道克隆小鼠的干细胞可以通过形成细小血管的心肌细胞修复心衰小鼠的心肌损伤。这种克隆细胞比来源于骨髓的成体干细胞修复作用更快、更有效，可以取代40%的瘢痕组织和恢复心肌功能。这是首次显示克隆干细胞在活体动物体内修复受损组织。·干细胞研究的意义分化后的细胞，往往由于高度分化而完全丧失了再分化的能力，这样的细胞最终将衰老和死亡。然而，动物体在发育的过程中，体内却始终保留了一部分未分化的细胞，这就是干细胞。干细胞又叫做起源细胞、万用细胞，是一类具有自我更新和分化潜能的细胞。可以这样说，动物体就是通过干细胞的分裂来实现细胞的更新，从而保证动物体持续生长发育的。干细胞根据其分化潜能的大小，可以分为两类：全能干细胞和组织干细胞。前者可以分化、发育成完整的动物个体，后者则是一种或多种组织器官的起源细胞。人的胚胎干细胞可以发育成完整的人，所以属于全能干细胞。