胚胎干細胞范文
時間：2023-04-07 15:25:31
導語：如何才能寫好一篇胚胎干細胞，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。
篇1
根據(jù)細胞來源，干細胞可分為胚胎干細胞、成體干細胞和誘導多能干細胞（IPS）。胚胎干細胞是源自囊胚內(nèi)細胞團的細胞。成體干細胞是組織或器官中的特異性干細胞，它們主要用于維持細胞功能的穩(wěn)定，并負責機體的更新和創(chuàng)傷的愈合。誘導多能干細胞是人工誘導的干細胞，方法是導入幾個外源性基因，誘導已經(jīng)成型的體細胞分化為多能干細胞。
今天，在治療疾病中，胚胎干細胞有了更多的試驗結(jié)果。
治療大腦和神經(jīng)疾病
大腦神經(jīng)元的損傷和病變會造成多種疾病，如帕金森氏病（又稱震顫麻痹），這是最常見的神經(jīng)退行性疾病之一，患病率為15～328/10萬。雖然帕金森氏病的病因尚未完全明了，但其大腦的病變已經(jīng)比較清楚，患者中腦的黑質(zhì)致密部、藍斑神經(jīng)元色素脫失，黑質(zhì)色素變淡并出現(xiàn)路易小體。這些變化導致這些部位及其神經(jīng)末梢處多巴胺（DA）減少，當多巴胺減少≥70%時，就會產(chǎn)生震顫麻痹。
目前帕金森氏病是一種無法治愈的運動障礙疾病，患者存在嚴重的運動平衡障礙。帕金森氏病也是一種緩慢進展性疾病，開始時癥狀不明顯，以后癥狀逐漸加重，先表現(xiàn)為一側(cè)肢體不靈活，以后再波及另一側(cè)?；颊咦杂X手腳發(fā)硬，并伴有肢體抖動。此外，患者面部肌肉僵硬，口水常難以下咽，以致經(jīng)常流涎，說話聲細，言語不清?，F(xiàn)在的治療一般是讓病人服用左旋多巴，這種藥物能代替多巴胺發(fā)揮作用，但也存在副作用。因此，干細胞治療是一種比較理想的方法，但是，目前這種方法還處于動物試驗階段。
瑞典隆德大學的謝恩?格拉利什等人對患帕金森氏病的大鼠進行了一項移植人的胚胎干細胞（hESC）的試驗性治療。首先是讓人的胚胎干細胞衍生出多巴胺神經(jīng)元，再將這種神經(jīng)元移植到患帕金森氏病的大鼠的控制運動的大腦區(qū)域中。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，移植到大鼠腦內(nèi)的神經(jīng)元能夠存活，而且在5個月內(nèi)能讓大鼠腦內(nèi)的多巴胺水平恢復正常，從而使大鼠恢復了正常的運動功能。
這一結(jié)果表明，人胚胎干細胞衍生的神經(jīng)元可以成為治療帕金森氏病的一種有效療法，但是，還需要進行人體試驗。
治療失明
黃斑變性導致的視力下降和失明也是一種難治的疾病，但是，現(xiàn)在可以用干細胞移植來治療。
黃斑位于眼底視神經(jīng)盤的顳側(cè)0.35厘米處的稍下方，處于人眼的光學中心區(qū)，是視力軸線的投影點。眼睛所注視的目標投影于黃斑區(qū)的中央凹處。一般情況下，人眼的視力檢查就是查黃斑區(qū)的視覺能力。當人死亡或眼球脫離人體后，黃斑區(qū)呈現(xiàn)為淡黃色，因此稱為黃斑。
黃斑變性通常是老齡退化的自然結(jié)果，隨著年齡增加，視網(wǎng)膜組織退化、變薄，引起黃斑功能下降。在10%的黃斑變性病人中，負責供應(yīng)營養(yǎng)給視網(wǎng)膜的微血管會出現(xiàn)滲漏，甚至形成疤痕，新生的不正常血管也很常見，血管滲漏的液體會破壞黃斑，引起視物變形，視力下降，過密的疤痕可致中心視力顯著下降，甚至使人失明。有時，黃斑變性也可由外傷、感染或炎癥引起，此病還有一定的遺傳因素。
在西方國家，黃斑變性是造成50歲以上人群失明的主要原因，美國黃斑變性導致的失明比青光眼、白內(nèi)障和糖尿病性視網(wǎng)膜病變這3種常見病致盲人數(shù)的總和還要多。中國人的黃斑變性發(fā)病率也較高，60～69歲發(fā)病率為6.04%～11.19%。目前對于黃斑變性的有效治療方法并不多，現(xiàn)在干細胞治療提供了一種有希望的療法。
美國加州大學洛杉磯分校的祖爾斯?斯坦眼科研究所的史蒂芬?斯瓦茲等研究人員對18名患了不同程度黃斑變性的患者試用移植人胚胎干細胞治療，既有較好的效果，又有較高的安全性，這意味著胚胎干細胞比較適合治療黃斑變性。因為，胚胎干細胞具有分化為機體任何類型細胞的能力，如果將其移植入人體中的其他部位，會引發(fā)免疫排異和腫瘤增生等問題。但是人的眼睛可能是一個免疫豁免位點，不會對移植的干細胞產(chǎn)生強烈免疫反應(yīng)，而且也不會造成組織增生而誘發(fā)腫瘤。
對18名黃斑變性患者移植人胚胎干細胞3年后，不僅患者仍然安全存活，而且恢復了部分視力。在前半段的研究中，研究人員讓人胚胎干細胞分化為視網(wǎng)膜色素上皮細胞，再將其注射到9位患斯塔加德黃斑營養(yǎng)不良癥患者及9位老年性黃斑變性患者的視網(wǎng)膜下間隙中。他們的年齡在20～88歲，患者分別被注射了3種不同劑量的視網(wǎng)膜色素上皮細胞，即5萬、10萬及15萬個視網(wǎng)膜色素上皮細胞。
由于視網(wǎng)膜色素上皮細胞能夠被染色，很容易被追蹤。這些細胞容易在實驗室里生長，也容易縱和控制。在注射了視網(wǎng)膜色素上皮細胞后，18位黃斑變性患者中有13人增加了色素沉著，這意味著移植的視網(wǎng)膜色素上皮細胞正在發(fā)揮功能，而且有10人稱他們的視力有改善，所有人都沒有產(chǎn)生任何副作用。如果后期的研究能進一步證明人胚胎干細胞生成的視網(wǎng)膜色素上皮細胞治療黃斑變性的有效性和安全性，這種療法有望獲得批準進入臨床治療。
治療糖尿病
糖尿病成為今天一種典型的慢性病和富貴病，影響著千千萬萬的人，由于一直沒有有效的治療方法，人們對干細胞治療抱有很大的希望。迄今，美國醫(yī)學索引（美國國家醫(yī)學圖書館下屬的國家生物技術(shù)信息中心開發(fā)的查詢系統(tǒng)）已收錄了世界各國利用干細胞治療糖尿病的論文1413篇，其中美國、中國、日本3個國家發(fā)表的論文最多。
現(xiàn)在，美國哈佛大學干細胞研究所發(fā)育生物學家道格拉斯?麥爾頓領(lǐng)導的研究小組發(fā)表的最新研究結(jié)果更引人注目。他們的研究表明，可以將胚胎干細胞轉(zhuǎn)化成β細胞，再把后者移植到患糖尿病小鼠的身體中，小鼠能迅速恢復正常的血糖水平。據(jù)此，麥爾頓稱，未來“有望在10天內(nèi)治療糖尿病，這項突破對治療慢性疾病是前所未有的”。
1型糖尿病形成的主要原因是，自身免疫系統(tǒng)攻擊自身的β細胞，導致其死亡。β細胞位于胰腺，作用是分泌胰島素。糖尿病患者主要通過注射胰島素來維持血糖水平的穩(wěn)定，這一過程需要持續(xù)的監(jiān)控和關(guān)注。不能有效控制血糖水平的患者最終可能會失明，也可能導致神經(jīng)損傷和心臟病。
麥爾頓等人從事干細胞治療糖尿病的研究已經(jīng)有15年時間，原因在于，他的兒子和女兒也患糖尿病，兒子在還是嬰兒的時候就被診斷患了糖尿病，女兒在14歲時也被診斷患了糖尿病。如今他的兒子23歲，女兒27歲?？梢哉f，治好孩子的糖尿病是麥爾頓研究治愈糖尿病的重要原因。
經(jīng)過15年的探索，麥爾頓研究小組現(xiàn)在掌握了把胚胎干細胞轉(zhuǎn)變成β細胞并移植到小鼠體內(nèi)的技術(shù)。讓胚胎干細胞轉(zhuǎn)變成β細胞的過程比較復雜，需要加入5種不同的培養(yǎng)基，這些培養(yǎng)基包含有11種細胞因子，包括糖類和蛋白等物質(zhì)。經(jīng)過35天的培養(yǎng)，胚胎干細胞才會轉(zhuǎn)化為β細胞?，F(xiàn)在，他們能用一個500毫升的培養(yǎng)瓶制造出2億個β細胞，這一數(shù)量足夠用于治療一名患者。
在把從胚胎干細胞轉(zhuǎn)換而來的β細胞移植到患糖尿病的小鼠體內(nèi)兩周后，小鼠的血糖水平迅速恢復穩(wěn)定?，F(xiàn)在，麥爾頓等人正在把這種轉(zhuǎn)換的β細胞移植到靈長類動物身上，以觀察治療效果。如果有效，將會進行人體試驗，如果進展順利，可能在未來幾年將胚胎干細胞轉(zhuǎn)換的β細胞移植到人體，以治療糖尿病。由于療效迅速，所以麥爾頓認為，10天就可治愈糖尿病。
目前，美國已經(jīng)有2910萬人患糖尿病，占整個美國人口的9.3%。2013年中華醫(yī)學會糖尿病學分會公布糖尿病流行病學調(diào)查結(jié)果，中國30歲以上人群糖尿病患病率達11.6%，估計全國有1.39億糖尿病患者，是世界第一糖尿病大國。如果干細胞治療手段有效，將是這一龐大患病群體的福音。
但是，目前無論對于糖尿病還是神經(jīng)系統(tǒng)疾病，胚胎干細胞治療都面臨兩個難題：一是免疫排異問題，二是倫理問題。
篇2
樂 言
隨著生物技術(shù)的快速發(fā)展，干細胞成為近年科學界的研究熱點。什么是干細胞呢?干細胞是一類能夠分化成其他細胞的細胞，它是血液、肝臟、肌肉中所有不同種類細胞的前身。由于干細胞能修復那些被疾病和創(chuàng)傷所破壞的各種各樣的細胞和組織，所以，乘著干細胞概念的順風車，美容市場也興起了一批號稱能抗衰老，還青春，并集美白、祛斑等功效于一身的所謂“干細胞產(chǎn)品”。
干細胞產(chǎn)品的美容效果是否真的像某些商家說的那樣完美呢?據(jù)一位業(yè)界專家介紹，我國對干細胞的研究總體來說處于基礎(chǔ)研究階段，還談不上臨床應(yīng)用。一些美容公司炒作的干細胞成分，在產(chǎn)品中其實是沒有的，很可能是用一些胎盤素混合物或是一些營養(yǎng)素來冒充。由于沒有對這種產(chǎn)品進行檢測，所以對其具體成分只是推測。不過可以肯定的是，這種產(chǎn)品不會有什么高科技含量。
盲目注射干細胞或其提取液，不僅對人體健康沒有任何好處，反而有可能導致過敏反應(yīng)。我們知道，胚胎干細胞是從流產(chǎn)胎兒身上提取的，如果沒有經(jīng)過配型就直接注射胚胎干細胞，容易引起以下不良反應(yīng)：第一，干細胞進入體內(nèi)發(fā)育成熟后，會攻擊接受者的皮膚、肝臟、腎臟等，導致組織器官受損；第二，早期的胚胎干細胞容易發(fā)生癌變，造成細胞惡性轉(zhuǎn)化；第三，直接把細胞拿來移植，還存在著病毒感染的潛在風險。因為艾滋病等許多病毒都是通過母親垂直傳播給胎兒的， 因而有可能傳染給接受者。所以，直接注射胚胎干細胞是極不科學的，也是極其危險的。
更值得一提的是，所謂干細胞制劑的注射針劑，各廠家都號稱通過了衛(wèi)生部的審查，有的甚至可以出示相關(guān)批文，但衛(wèi)生部的有關(guān)負責人在接受媒體采訪時明確表示：衛(wèi)生部沒有批準過任何干細胞美容產(chǎn)品。國家食品藥品監(jiān)督管理局的有關(guān)人士也表示，我國沒有批準上市也沒有批準進口過任何干細胞制品。
所以，應(yīng)用干細胞來抗衰老，到目前為止還只是美麗的夢想，離現(xiàn)實仍非常遙遠。而被某些美容公司吹得天花亂墜的胚胎干細胞美容，更是無稽之談。
英美流行“無椅”減肥
珈 理
最近，美國的一些小學把椅子從教室里撤走，讓學生站著上課。肥胖問題專家稱，這樣可以加速脂肪“燃燒”，解決兒童肥胖問題。
由于肥胖兒童的比例不斷上升，兒童成為關(guān)節(jié)病、呼吸疾病和糖尿病的襲擊目標。除此之外，超重兒童演變成超重成年人的幾率也遠遠高于常人，他們在成年期很有可能出現(xiàn)長期的健康問題，例如高血壓和心臟病。
從某種程度上說，肥胖問題源于慣于久坐的生活方式。于是，肥胖問題專家開始推行站著上課法，同時呼吁家長搬走電視機前的椅子，他們稱這都是可取的健康減肥方法。
在站著上課的教室里，只有幾根可以依靠的柱子，上課時學生可以站著或蹲著，也可以走動。地板上雖然鋪了墊子，但只有在課間休息時才可以享用。研究人員對一所學校10～12歲的學生進行調(diào)查，結(jié)果顯示，學生每天站著聽課五小時，消耗的熱量是坐著聽課的三倍。
如今在英國，“無椅會議”已成為各大公司的一種潮流。這種工作形式不僅對減小腰圍效果明顯，還被視為保持談話自信心的一種良好方式。
懷疑：瓶裝礦泉水對人體有害
叔 子
篇3
小鼠胚胎干細胞是一種全能干細胞，具有體內(nèi)體外全能分化特性。體外培養(yǎng)時能夠進行自我更新，即細胞通過對稱分裂在維持全能性不丟失的情況下細胞數(shù)目增多。全能性維持受多條信號通路的調(diào)控，其中g(shù)p130下游的JAK-STAT3及PI3K通路的活化能維持胚胎干細胞的自我更新，而SHP2-Ras-ERK的激活則促使胚胎干細胞分化。無血清條件下BMP4激活的通路與JAK-STAT3聯(lián)合作用可保持胚胎干細胞的全能性。此外，Wnt信號通路的活化也參與對胚胎干細胞的自我更新的調(diào)控。總之，多種信號通路形成的網(wǎng)絡(luò)精確調(diào)控小鼠胚胎干細胞的自我更新與分化。本文主要綜述gp130在小鼠ES細胞增殖過程中作用，包括JAK-STAT3通路活化抑制小鼠ES細胞分化，PI3K通路活化維持ES細胞的自我更新和SHP-2-Ras通路活化促進ES細胞分化，以及其他信號通路對小鼠ES細胞自我更新的影響，包括無血清條件下BMP聯(lián)合LIF能維持ES細胞的高度自我更新，Wnt信號通路活化促進ES細胞自我更新。
【關(guān)鍵詞】 胚胎干細胞 自我更新 信號通路 全能性
Signaling Pathways Regulating Self-renewal of Mouse Embryonic Stem Cells —— Review
AbstractMouse embryonic stem cells (ES cells) are pluripotent in that they can give rise to almost all the cell types in vitro and in vivo. Also， they can sustain self-renewal in vitro owing to symmetrical mitosis， i.e.， only the cell number increases while the daughter cells remain pluripotent. Self-renewal and pluripotency of ES cells are under stringent regulation of several signaling pathways. Activation of either JAK-STAT3 or PI3K， the downstream cascade of gp130， can maintain the self-renewal of ES cells， while phosphorylation of another gp130-related branch， SHP2-Ras-ERK， drives the differentiation. BMP2/4-mediated signaling is capable of suppressing the differentiation of ES cells in collaboration with activated JAK-STAT3 under serum free culture conditions. Other signaling such as Wnt also contributes to the self-renewal of ES cells. Generally， the network， which is composed of various signaling pathways， modulates the self-renewal and differentiation of mouse ES cells precisely. This review focuses on the role of gp130 in proliferation of mouse ES cells including inhibitory effect of JAK-STAT3 pathway activation on differentiation of mouse ES cells， maintenance effect of PI3K pathway activation on self-renewal of ES cells， promotive effect of SHP-2-Ras-ERK pathway activation on differentiation of ES cells， and influence of other signaling pathways on self-renewal of mouse ES cells， including maintenance effect of BMP combination with LIF under serum free culture conditions on self-renewal of ES cells and promotive effect of Wnt pathway activation on self-renewal of ES cells.
Key wordsembryonic stem cell； self-renewal； signaling pathway； pluripotency
小鼠胚胎發(fā)育過程中的分化最早發(fā)生于桑葚胚晚期，分化發(fā)生后胚胎分為兩部分：內(nèi)細胞團(inner cell mass， ICM)和滋養(yǎng)層(trophoblast)。ICM細胞具有全能分化特性，可繼續(xù)分化產(chǎn)生內(nèi)、外、中三個胚層的所有細胞，并最終形成完整的胚胎［1］；滋養(yǎng)層則為胚胎發(fā)育提供營養(yǎng)。小鼠胚胎干細胞(embryonic stem cells， ES細胞)即來源于3.5天的ICM［2］。當注射到孕鼠囊胚時，ES細胞具有與ICM細胞相似的全能分化特性［3］。體外培養(yǎng)時，ES細胞具有自我更新(self-renewal)能力，即細胞進行對稱性分裂，表現(xiàn)為數(shù)目增長并維持全能分化特性［4］?；谏鲜鎏攸c，ES細胞不僅是基因功能研究的有力工具， 而且其分化細胞在治療糖尿病和帕金森病等動物模型上也取得了較好的效果［5，6］。 人 ES 細胞與小鼠ES細胞具有相似的生物學特點，即自我更新和多向分化［4，7，8］。ES細胞的培養(yǎng)分化系統(tǒng)及分子機制研究是其應(yīng)用于組織工程和細胞治療的基礎(chǔ)［9］，因而具有重要意義。ES細胞的自我更新與定向分化受不同信號通路的調(diào)節(jié)，各信號通路之間又相互作用，共同調(diào)控ES細胞的體外增殖。本文重點就小鼠ES細胞自我更新的調(diào)控信號進行綜述。
gp130在小鼠ES細胞增殖過程中的作用建系之初，人們注意到小鼠ES細胞只有與小鼠胚胎成纖維細胞(mouse embryonic fibroblast， MEF )共培養(yǎng)才可以維持其自我更新的特性；若失去MEF的支持則立即發(fā)生分化，說明MEF能促進ES細胞增殖并/或抑制其分化。之后的研究表明：MEF通過分泌白血病抑制因子(leukemia inhibitory factor， LIF)抑制ES細胞的分化［10，11］。LIF屬于IL-6細胞因子家族，該家族細胞因子主要有IL-6、IL-11、LIF、CNTF、CT-1、OSM等。該家族不同細胞因子具有相同或相似的生物學效應(yīng)。例如，OSM，CNTF，CT-1及LIF都能抑制ES細胞分化。ES細胞不表達IL-6的受體，故IL-6不能抑制ES細胞分化，但當IL-6和其可溶性受體共同作用于ES細胞時即可以抑制ES細胞的分化［12］。IL-6家族不同因子具有相同生物學效應(yīng)的分子基礎(chǔ)是它們共同的受體gp130［13］。gp130是一種跨膜蛋白，屬細胞因子受體超家族，本身無激酶活性，其介導的信號傳遞依賴于細胞內(nèi)一種非受體型酪氨酸(Tyr)蛋白激酶JAK (Janus kinase)。gp130與配基結(jié)合引起細胞內(nèi)的不同JAK分子之間的靠近和相互磷酸化，活化的JAK繼而使gp130特定位點的Tyr殘基磷酸化。繼而，下游信號分子（如：STAT，SHP-2）則依賴SH2(Src homology 2)結(jié)構(gòu)域與gp130上磷酸化的Tyr殘基結(jié)合，而JAK則能夠使與gp130 結(jié)合的該信號分子磷酸化而活化［14］。STAT3 (signal transducer and activator of transcrip- tion) 即是JAK下游具有SH2結(jié)構(gòu)的主要信號分子，當其與gp130上的磷酸化Try結(jié)合后，JAK可以將其磷酸化，繼而進入核內(nèi)調(diào)節(jié)相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄和表達。除JAK-STAT3通路外，gp130還可以激活PI3K通路及SHP-2-Ras-ERK通路。在細胞因子的刺激下，SHP-2通過SH2結(jié)構(gòu)域與gp130上磷酸化的Tyr殘基結(jié)合，則SHP-2被磷酸化并為下游的連接蛋白提供結(jié)合位點，繼而活化Ras并進一步激活下游的ERK。ERK活化后直接作用于細胞質(zhì)的靶分子或轉(zhuǎn)移到細胞核內(nèi)調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄。此外，活化的Ras還可以通過PI3K的催化亞基p110將PI3K激活，從而使PI3K通路活化［15］。
JAK-STAT3通路活化抑制小鼠ES細胞分化
當LIF作用于小鼠ES細胞時，首先與細胞膜上的LIF受體（LIFR）結(jié)合形成二聚體，LIF-LIFR二聚體再與gp130結(jié)合成為三聚體。gp130通過上述機制使JAK-STAT通路中的STAT3活化［14］。體外培養(yǎng)時，STAT3的活化是小鼠ES細胞自我更新的必要條件［16，17］。研究表明，受體gp130上有4個YXXQ序列，該序列內(nèi)Tyr磷酸化是STAT與之結(jié)合的必需條件。gp130上這些結(jié)合位點缺失或突變，使STAT3不能與之結(jié)合并被活化，則ES細胞的自我更新不能繼續(xù)。將STAT3第705位Tyr位點替換為Phe即形成突變體STAT3F， STAT3F可以同正常STAT3競爭gp130上的結(jié)合位點，以及同正常STAT3形成沒有活性的二聚體，從而抑制STAT3的活化。因此，與正常的ES細胞相比較，攜帶有STAT3F基因的ES細胞在培養(yǎng)過程中更易發(fā)生分化［16］。同樣，當用STAT3的反義寡核苷酸轉(zhuǎn)染ES細胞，細胞內(nèi)STAT3表達的量降低也可促進ES細胞分化［17］。上述研究表明：STAT3的活化可以抑制小鼠ES細胞的分化。
PI3K通路活化能夠維持ES細胞的自我更新
最近的研究表明，LIF還可以通過gp130激活磷酸肌醇-3激酶(phosphoinosidide 3 kinase， PI3K)通路，該通路的活化對小鼠和人ES細胞全能性的維持都發(fā)揮重要作用［18，19］。PI3K可以催化PI(4，5)P2的磷酸化形成PI(3，4，5)P3，后者則促使其下游的PDK1將Akt磷酸化。Akt磷酸化后作用于下游底物并進一步調(diào)節(jié)細胞各項生理活動。當LIF作用于小鼠ES細胞時，可以激活PI3K通路使細胞內(nèi)Akt磷酸化水平升高，增強ES細胞的自我更新并減少細胞分化。相反，當用PI3K的特異性抑制劑LY294002阻斷該通路，或用基因突變的方法使PI3K的催化亞基失活，則ES細胞內(nèi)Akt的磷酸化水平降低，同時細胞內(nèi)ERK的活化增強。在這種情況下，ES細胞自我更新下降而分化增加［18］。實際上，PI3K信號通路對小鼠ES細胞的增殖調(diào)控作用最初是在Pten基因敲除的ES細胞得到闡明的［20］。腫瘤抑制分子PTEN是一種磷酸酶，可使PI(3，4，5)P3去磷酸化，進而對PI3K信號通路起負調(diào)控作用［21］。研究發(fā)現(xiàn)，PTEN-/-ES細胞內(nèi)由于PTEN的缺失，細胞內(nèi)PI(3，4，5)P3保持在高水平，因此其下游信號分子Akt也一直保持高水平的活化狀態(tài)，故細胞增殖加速，并同時伴隨著細胞凋亡的減少［20］。
SHP-2-Ras-ERK通路活化促進ES細胞分化
除JAK-STAT3及PI3K通路外，SHP-2-Ras-ERK是gp130下游的另一條主要信號通路。蛋白磷酸酶SHP-2是gp130下游一種含有SH2結(jié)構(gòu)域的信號分子，其介導Ras-ERK與gp130之間的連接，最終ERK的活化能夠促進ES細胞分化。SHP-2-Ras-ERK通路的活化對ES細胞的自我更新起負調(diào)控作用，因此阻斷該通路的活化可以促進ES細胞的自我更新。如將gp130受體上SHP-2結(jié)合位點即第118位Tyr缺失，使SHP-2不能與gp130結(jié)合，從而阻斷了由SHP-2介導的gp130與下游信號分子之間的連接，當LIF作用于帶有該基因突變的ES細胞時不能激活Ras-ERK，并同時伴隨細胞內(nèi)STAT3的活化時間延長［22］，因此ES細胞的自我更新能力得到加強。同樣當SHP-2與其下游Ras-ERK之間的連接蛋白缺失或者在ES細胞內(nèi)表達抑制型的H-Ras［S17N］都可阻斷該信號通路下游信號分子ERK的活化，這些變化也可增強ES細胞的自我更新［23］。相反，若在ES細胞內(nèi)表達組成型活化基因H-Ras［G12V］使該通路持續(xù)性活化，則攜帶有該基因的ES細胞自我更新不能繼續(xù)［23，24］。此外，SHP-2-Ras-ERK通路阻斷后ES細胞的分化出現(xiàn)異常。如SHP-2蛋白氨基端46到110位氨基酸缺失后，SH2結(jié)構(gòu)域不能與下游的連接蛋白作用。該基因突變的小鼠ES細胞不能向造血細胞和成纖維細胞分化［25］。而當SHP-2的71-121位氨基酸缺失后，ES細胞的造血分化延遲并減少［26］。由此可見，SHP-2-Ras-ERK通路是ES細胞正常分化必需的，其活化能夠促進ES細胞的分化?？偠灾?，當LIF作用于ES細胞時，可以通過gp130同時激活JAK-STAT3、PI3K及SHP-2-Ras-ERK通路。只有三者之間保持精確的平衡，則ES細胞的自我更新才能保證。綜上所述，ES細胞內(nèi)依賴gp130的信號通路對ES細胞自我更新與分化的調(diào)控可以歸納為下圖。
其他信號通路對小鼠ES細胞自我更新的影響最近的研究表明，除LIF外，其他信號通路，如骨形態(tài)發(fā)生蛋白(bone morphogenetic protein， BMP)及Wnt通路，對ES細胞的自我更新也非常重要。
無血清條件下BMP聯(lián)合LIF能夠維持ES細胞的高度自我更新
無血清培養(yǎng)體系內(nèi)，在LIF作用下雖然大部分ES細胞能夠維持自我更新，但仍會有少量細胞分化為神經(jīng)細胞，說明LIF并不能完全阻斷小鼠ES細胞的分化，需要與其他細胞因子聯(lián)合作用來維持ES細胞自我更新，特別是能夠抑制ES細胞向神經(jīng)細胞分化的因子［27］。而BMP能夠抑制ES細胞向神經(jīng)細胞的分化，提示LIF與BMP聯(lián)合作用可能會完全阻斷ES細胞分化。研究表明，BMP4與LIF共同作用確實可以使ES細胞保持高度的自我更新。其作用機制是，BMP4/2通過激活Smad通路誘導蛋白Id的表達，Id抑制ES細胞向神經(jīng)細胞的分化，同時LIF激活的JAK-STAT3通路則抑制ES細胞沿其它方向分化。因此，二者聯(lián)合作用于ES細胞時，可以徹底阻斷其分化［28］。另外的研究發(fā)現(xiàn)，BMP4還可通過抑制ES細胞內(nèi)ERK的磷酸化［29］抑制ES細胞分化。如Burdon等［22］所述，阻斷ERK的磷酸化可以促進ES細胞的自我更新，此處用ERK上游激酶MEK的抑制劑PD98059作用于ES細胞阻斷ERK的磷酸化，可以得到與BMP4相同的結(jié)果。
Wnt信號通路的活化促進ES細胞自我更新
Wnt蛋白與Frizzled家族受體結(jié)合或者特異性抑制細胞內(nèi)GSK3β都可以活化Wnt通路，引起下游分子β-連環(huán)素（β-catenin）的磷酸化，并進入細胞核調(diào)節(jié)相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄。此前研究發(fā)現(xiàn)，Wnt信號通路的活化在維持多種成體干細胞（如造血干細胞和皮膚干細胞）的多能性方面發(fā)揮重要作用，因此它的活化是否與ES細胞的全能性相關(guān)引起了人們關(guān)注。研究表明，未分化ES細胞內(nèi)Wnt通路處于活化狀態(tài)，并且當用GSK3β的特異性抑制劑作用于ES細胞時，引起β-catenin依賴的Wnt通路目的基因表達上調(diào)，細胞的自我更新能力提高。由此推測，Wnt通路的活化對ES細胞全能性的維持起重要作用［30］。值得注意的是，ES細胞內(nèi)PI3K的活化能夠抑制GSK3β的活性，但β-catenin的活性并不受影響［18］。因此，依賴β-catenin的Wnt通路活化對ES細胞的自我更新是否為必需仍有待于進一步確定。上述調(diào)控ES細胞自我更新的通路多由外界因素激活。此外，某些轉(zhuǎn)錄因子（如Oct4和Nanog）也參與ES細胞的全能性維持和分化調(diào)控，但它們的表達也受外因調(diào)節(jié)。
結(jié)語
雖然利用小鼠ES細胞來源的分化細胞治療許多動物模型疾病取得了可喜的成果，然而人ES細胞的臨床應(yīng)用還面臨諸多困難需要克服。對控制ES細胞自我更新機理的研究必將有助于這些問題的解決。
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篇4
【摘要】 目的： 利用小鼠胚胎干（ES）細胞分化成神經(jīng)前體細胞模型，研究極低頻率電磁場（ELFEMF）對細胞周期調(diào)節(jié)基因、凋亡相關(guān)基因以及細胞增生和凋亡的影響. 方法： 分離、培養(yǎng)和誘導ES成神經(jīng)前體細胞，于誘導后第4日起，實驗組予ELFEMF干預，對照組采用假暴露，于4+4 d， 4+7 d，4+11 d，4+17 d，4+23 d使用BrdU和Nestin免疫熒光染色檢測細胞生長分化，RTPCR檢測bcl2，bax，GADD45基因轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物水平. 結(jié)果： 對照組和實驗組的BrdU和Nestin免疫熒光染色未能發(fā)現(xiàn)細胞生長和分化有明顯改變，對照組和實驗組的RTPCR檢測發(fā)現(xiàn)，在4+11 d時bcl2和bax mRNA 表達升高(P
【關(guān)鍵詞】 小鼠; 胚胎; 干細胞；低頻率電磁場；基因， bcl2；bax；GADD45
【Abstract】 AIM: To investigate the effect of electromagnetic fields on the cell cycle regulatory gene and apoptosisrelated gene and on cells proliferation and apoptosis with the model of mouse embryonic stem cells (ESCs) differentiated into neural progenitor cells. METHODS: ESCs were cultured and differentiated into neural progenitor cells; after 4 d of differentiation， the experimental group was exposed to extremely low frequency electromagnetic fields， while the control group was shamexposure. Immunofluorescence of BrdU and Nestin was used to detect the development and differentiation， and RTPCR was applied to detect the changes of transcript levels of bcl2， bax， GADD45 gene at the day (4+4)， (4+7)， (4+11)， (4+17)， and (4+23). RESULTS: No significant difference was found in the experimental and control groups in cell growth and differentiation. ELFEMF induced upregulation of bcl2 and bax at d (4+11) (P
【Keywords】 mic embryo; stem cells; low frequency electromagnetic fields; genes bcl2; bax; GADD45
0引言
多能胚胎干（ES）細胞可以分化成三個胚層的特異性細胞. 在分化的過程中，ES細胞再現(xiàn)了早期胚胎的發(fā)育過程，因此這提供了一個極好的體外分析遺傳和環(huán)境因素對細胞分化影響的模型［1］. 極低頻率電磁場（ELFEMF）指頻率為0～300 Hz的交變電磁場，電磁場對生物體作用的研究已比較廣泛，雖然大多數(shù)研究結(jié)果存在較大差別，但是磁場對腫瘤（腫瘤被認為屬于干細胞疾病）的影響已經(jīng)有比較一致的結(jié)論［2］. 神經(jīng)干細胞在沒有形成大量的化學突觸前，由于大量電突觸的存在，細胞間直接的電流活動，很可能通過外加磁場而影響細胞的信號通訊，甚至可能改變細胞的發(fā)育、遷移等. 本實驗我們研究ELFEMF對細胞周期調(diào)節(jié)基因、凋亡相關(guān)基因以及細胞增生和凋亡的影響.
1材料和方法
1.1材料
取孕3 d母鼠囊胚. 在實體顯微鏡下先將變性或不正常的胚胎剔除掉，然后再將正常的囊胚和桑椹胚轉(zhuǎn)移到飼養(yǎng)層上，置培養(yǎng)箱培養(yǎng)4 d，形成擬胚體（embryoid bodies， EBs）. 將EBs置于在含有胰島素（insulin）、轉(zhuǎn)鐵蛋白（transferrin）、硒元素（selenium）和纖連蛋白的無血清DMEM/F12培養(yǎng)液中，將細胞密度調(diào)整為（0.5～1.5）×104/cm3的小鼠ES細胞培養(yǎng)置于1 g/L明膠包被的組織培養(yǎng)皿上，使用含有 N2和B27的神經(jīng)細胞專用培養(yǎng)基 Neurobasal（Gibco公司）在37℃，50 mL/L CO2的孵箱中培養(yǎng)細胞. 培養(yǎng)至第4日，60%以上的細胞分化為神經(jīng)前體細胞，進行射頻電磁場輻照. ELFEMF分為實驗組和對照組，于第4+4 d，4+7 d，4+11 d，4+17 d，4+23 d（4為從開始培養(yǎng)計時）分別使用免疫熒光細胞計數(shù)和RTPCR檢測.
1.2方法
ELFEMF輻射頻率選用50 Hz 電力線，2.0 mT，采用5 min開/30 min 關(guān)的間斷模式于4+4 d時分別輻射48 h；將培養(yǎng)分化至4 d的神經(jīng)前體細胞隨機分為2組，放入射頻輻射系統(tǒng)的波導腔內(nèi)，實驗組進行上述輻射，對照組不輸入射頻信號，進行假輻射. 整個輻射過程中，細胞處于37℃，50 mL/L CO2的孵箱中，溫度變化不超過±0.1℃.
1.2.1免疫熒光染色和細胞計數(shù)細胞分化后4 d進行免疫熒光染色，選取部分上述的細胞克隆種植于24孔培養(yǎng)板，每組各6孔. Nestin免疫熒光染色檢測Nestin免疫反應(yīng)陽性神經(jīng)組細胞. BrdU溶于無血清培養(yǎng)基，過濾除菌后加入上述的細胞克?。˙rdU終濃度為 5 μmol/L）中，培養(yǎng)24 h. 每孔加入40 g/L多聚醛(4℃) 固定20 min，30 mL/L H2O甲醇孵育15 min，去除內(nèi)源性過氧化物酶. 加正常山羊血清封閉30 min，用抗BrdU mAb (Sigma) 分別進行免疫熒光染色，染色結(jié)果用倒置熒光顯微鏡觀察并用佳能數(shù)碼相機攝片. 病理彩色圖像分析系統(tǒng)對各組免疫熒光染色切片進行圖像分析. 熒光顯微鏡在一個視野放大200倍鏡頭下計數(shù)，用圖像掃描分析儀分析.
1.2.2RTPCR檢測bcl2，bax，GADD45基因mRNA表達水平實驗分組如前所述，經(jīng)處理因素作用后，分別搜集各實驗組細胞，用一步法試劑盒(TaKaRa One Step RNA PCR Kit） 檢測bcl2，bax，GADD45基因表達水平，首先利用Trizol試劑 (Gibico BRL）提取細胞總RNA，分光光度計上測定其在260 nm和280 nm的A值，計算RNA的濃度和純度. 根據(jù)NCBI中cDNA序列設(shè)計引物以βactin mRNA作為檢測的內(nèi)參照，PCR反應(yīng)引物由大連寶生物公司合成. 選用一步法試劑盒進行單管RTPCR，按下列組成配置RTPCR反應(yīng)液，反應(yīng)總體系為50 μL：10×One Step RNA PCR Buffer 5 μL，MgCl2(25 mmol/L)10 μL，dNTP Mixture (10 mmol/L) 5 μL，RNase inhibitor (40 U/μL) 1 μL，AMV RTase XL (5 U/μL) 1 μL，A MVOptimized Taq (5 U/L) 1 μL，上游特異性引物(20 μmol/L) 1 μL，下游特異性引物 (20 μmol/L) 1 μL，RNA sample (≤1 μg) 1 μL，RNase Free dH2O 24 μL. 按下列反應(yīng)條件進行RTPCR：50℃ 30 min RT反應(yīng)，94℃ 2 min RTase失活，然后以94℃ 1 min，55℃1min，72℃ 1 min，循環(huán)1次；94℃ 1min，60℃ 1 min，72℃ 1 min，循環(huán)30次；72℃延伸10 min. 取10 μL樣品在20 g/L瓊脂糖凝膠電泳90 V 40 min，用DNA Marker DI2000 (TaKaRa）作為分子量標記，自動電泳凝膠掃描分析系統(tǒng)(Chiem Image 5500) 掃描凝膠并進行定量分析，分別測定bcl2，bax，GADD45以及βactin的平均光密度值 (IDV)， 以bcl2/βactin，bax /βactin，GADD45/βactin表示bcl2，bax，GADD45的表達水平. PCR反應(yīng)引物序列見表1. 表1RTPCR引物序列及擴增片斷長度（略）
統(tǒng)計學處理：計量數(shù)據(jù)均用x±s表示，使用SPSS13.0統(tǒng)計軟件包進行分析，組間比較用 t 檢驗，P
2結(jié)果
2.1ES分化為神經(jīng)前體細胞胚胎體在DMEM／F12無血清培養(yǎng)液中培養(yǎng)，72 h內(nèi)細胞大量死亡脫落，存活的細胞為神經(jīng)前體細胞，其形態(tài)多數(shù)變?yōu)榧氶L形，有較為明顯的突起，細胞之間可以見到突起聯(lián)系交織. 取細胞作Nestin免疫組化染色，80％以上細胞為陽性. BrdU特異性標記細胞核，細胞團打散后，可觀察到大量BrdU標記陽性的干細胞，說明這些細胞具有增殖性的神經(jīng)前體細胞（圖1）.
2.2ELFEMF在各時間點BrdU陽性細胞數(shù)比較
對EMF和假EMF暴露組的細胞免疫熒光分析表明，表達神經(jīng)元或星形細胞蛋白的細胞數(shù)量無統(tǒng)計學差異（P>0.05，表2 ）. 表2ELFEMF在各時間點BrdU陽性細胞數(shù)（略）
2.3ELFEMF對ES源性神經(jīng)前體細胞bcl2，bax，GADD45基因轉(zhuǎn)錄水平的影響
βactin，bcl2，bax，GADD45 mRNA RTPCR結(jié)果顯示，在4+11 d時bcl2和bax mRNA 表達水平高，與對照組比較，均有統(tǒng)計學差異（P
3討論
ELFEMF有著廣泛的生物學作用，并有可能影響基因表達進而影響細胞的分化而產(chǎn)生各種疾?。?-3］. 我們利用ES分化模型，檢測ES源性神經(jīng)前體細胞在暴露于ELFEMF時，各種調(diào)節(jié)基因在轉(zhuǎn)錄水平的特異性變化.
Nestin的表達始于神經(jīng)胚形成時的神經(jīng)細胞內(nèi)，是早期神經(jīng)上皮細胞的標志，已被廣泛應(yīng)用于神經(jīng)干細胞的鑒定［4］. BrdU是胸苷的替代品，在細胞分裂前的DNA合成期作為底物，參與DNA的合成. 所以BrdU標記的陽性細胞是具有增殖性的，而且BrdU只標記具有增殖能力的細胞［5］. 我們對誘導4 d的ES細胞進行Nestin和BrdU染色，在ELFEM的對照組和實驗組中均發(fā)現(xiàn)有Nestin和BrdU免疫熒光陽性細胞，說明培養(yǎng)的是具有增殖能力的干細胞.
Bcl2是一種原癌基因，是人類濾泡型淋巴瘤的細胞遺傳學標志，具有阻斷程序化細胞死亡的作用［6］. Bax基因是Bcl2家族成員，與Bcl2形成異二聚體復合物. Bax表達并不阻斷凋亡，而是具有對抗Bcl2蛋白抑制凋亡的作用. Bcl2/Bax的比值對細胞接受刺激后存活有關(guān)鍵作用［7］. GADD45是一個具有細胞生長阻滯和DNA損傷作用的基因，也是第一個被檢出的p53下游靶基因. GADD45通過p53依賴及非依賴兩條途徑參與細胞周期監(jiān)測點、細胞凋亡、DNA損傷修復以及信號傳導等重要細胞生命活動的調(diào)節(jié)，在維持基因組穩(wěn)定性中發(fā)揮重要的功能［8］.
ELFEMF顯著地上調(diào)bcl2家族兩個功能相反的基因bcl2和bax mRNA水平的升高，由于抗凋亡基因bcl2水平相對于促凋亡基因bax只是略微升高，我們不能說ELFEMF顯著地引起神經(jīng)祖細胞凋亡. 免疫熒光和細胞計數(shù)未能顯示在暴露或“假暴露”于ELFEMF時細胞核有顯著的凋亡. GADD45在轉(zhuǎn)錄水平的下調(diào)表明可能有輕微的細胞增生刺激作用. 然而，整合入Nestin陽性細胞的BrdU未能表明暴露與EMF的細胞有增生的跡象. 我們沒有發(fā)現(xiàn)神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)細胞特異性轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物和蛋白數(shù)量有改變，這說明暴露于ELFEMF不會影響神經(jīng)細胞分化過程.
EMF信號可以引起體外ES源性神經(jīng)祖細胞的細胞周期調(diào)節(jié)和凋亡相關(guān)基因在轉(zhuǎn)錄水平的改變［9］. 然而，由于缺乏EMF對細胞增生、凋亡影響的證據(jù)，我們推測在轉(zhuǎn)錄水平mRNA的改變會逐漸地在翻譯水平和反應(yīng)后階段被代償，因此不能引起可檢測的細胞生理上的變化.
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篇5
我國部分專家表示：利用胚胎干細胞在體外培育出人類尚屬首次，但社會公眾也沒有必要對此“過度興奮”，科研引發(fā)的社會爭議完全可以通過法律倫理等制度進行規(guī)約；中國胚胎干細胞的研究與國際水平尚有差距，體外誘導合成的研究任重道遠。
“胚胎干細胞，可以分化成所有不同種類的體細胞，具有‘全能’的發(fā)展?jié)摿Α！敝袊t(yī)學科學院血液學研究所主任、國家干細胞工程技術(shù)研究中心主任韓忠朝表示，也是人類發(fā)育成熟后形成的細胞，英國科學家找到了一種干細胞向分化的合適方法條件，從理論上人們早就認識到這種可能性，但從技術(shù)上說，利用胚胎干細胞在體外培育出了人類還是第一次。
據(jù)報道，首次合成的科研團隊負責人納法尼亞將其培養(yǎng)的細胞描述為“完全成熟的、功能性的試管”。那么，具有人類某些特征，是否就是正常的呢？
“不一定。”中科院動物所計劃生育生殖生物學國家重點實驗室研究員韓春生說，雖然這些細胞在形態(tài)上具有的特征，但最重要的鑒別指標是看其能否與卵子結(jié)合形成受精卵，并把遺傳物質(zhì)傳到下一代。在體外誘導干細胞發(fā)育具有多種可能性，即便有能游動等的特征，但如果形態(tài)上出現(xiàn)一點微小的差異，就會造成功能缺失。因此，“這項技術(shù)走出實驗室，到實際應(yīng)用還尚需時日”。
韓忠朝也認為，雖然培養(yǎng)的細胞具有的很多特征，但最終還沒有做到形成受精卵這一步。理論上說，有了人造，女性就可以在不依賴男性的情況下，獨自繁衍生子，但這種是否具備完善的功能，需要進一步研究和比較。人造能否幫助人類生育，能否確保后代健康，還是一個問號?！耙钥寺〖夹g(shù)為例，成功的幾率都非常小，因此，能否把理論設(shè)想變成現(xiàn)實，取決于研究技術(shù)能力?！?/p>
目前，人造和人造卵子日益成為干細胞研究的新趨勢，而其引發(fā)的法律倫理爭議也從未停止。
“合成結(jié)合形成試管嬰兒會造成單親的狀況，因為‘父親’這個人并不存在。”對于媒體、社會熱炒的這一話題，韓忠朝認為老百姓沒必要大驚小怪。在他看來，“干細胞研究是人類對生命起源的認識，科學家對干細胞分化能力的探索不可阻擋”。
“科學的問題必須用科學的方法解決，如果形成等道德問題，完全可以形成管理機制，將這類研究科學規(guī)范起來?！表n忠朝說，“以前大家認為‘試管嬰兒’是大逆不道，現(xiàn)在已經(jīng)被許多父母接受，并廣泛應(yīng)用解決了一些社會問題?！?/p>
“胚胎干細胞是國際研發(fā)熱點。中國是世界上最早制定干細胞研究管理規(guī)范，并形成管理細則的國家之一。我國出臺了相關(guān)政策明確禁止生殖性克隆人研究，允許開展胚胎干細胞和治療性克隆研究，但要遵循一些行為規(guī)范的要求?！敝袊锛夹g(shù)發(fā)展中心主任王宏廣說。
其實，人造研究已經(jīng)持續(xù)了十幾年的時間。2003年，日本科學家就已成功地把實驗鼠的胚胎干細胞誘導變成了細胞。韓春生研究小組也從4年前開始從事體外誘導的研究。談到中國目前的人造研究，韓春生坦承與國際水平差距還很大，“還停留在利用小鼠的胚胎干細胞培育出細胞的水平”。韓春生率領(lǐng)的團隊正在研究直接利用精原干細胞培育。據(jù)他透露，目前，國家973計劃也在“胚胎干細胞向生殖細胞誘導分化”方向設(shè)置了項目。
但他也透露，我國雖然在胚胎干細胞研究方面制定了指導規(guī)范，但在胚胎干細胞向生殖細胞分化研究還沒有明確的相關(guān)管理規(guī)定，尚在探索之中。
篇6
現(xiàn)在醫(yī)學上正流行著一種全新的療法，叫做細胞療法，不過在這種療法之中，所用的細胞并非一般的細胞，而是干細胞。干細胞是生命之源；用干細胞治療的，就叫干細胞移植療法或叫干細胞療法。干細胞及其移植是當今世界醫(yī)學研究的熱點之一，是人類疾病治療的新希望，作者翻閱了一些文獻，現(xiàn)綜述于下。
1 名稱的演變
這里需要從頭說起。這種細胞當初被發(fā)現(xiàn)時因其形態(tài)而稱其為卵圓細胞；后來知道這種細胞是一種還沒有開始發(fā)育成具有特殊功能的細胞，在做實驗時將其置于培養(yǎng)液中，可以觀察到它能不斷地分裂，并最終發(fā)育成各種功能特殊的細胞，所以就授名為原始細胞（或祖細胞）；因能繁衍出許多職能不同的“子孫”來，因此干細胞也叫源泉細胞；隨著研究的不斷深入，進一步發(fā)現(xiàn)這種細胞在體內(nèi)會定向發(fā)展為具有不同功能的細胞，并進而形成各種類型的器官或組織，就像樹干那樣，能夠派生出形狀各異的枝椏；這些枝椏就像人體的各種器官和組織一樣。這就把繁多的名稱修訂為正式而通用的名稱，叫干細胞（stem cell）。干細胞是一個總稱，因其作用廣泛，故也稱為全能細胞或萬能細胞；但在正式場合還得用其正名干細胞或××干細胞。這諸多名稱的曲折來源說明其不同的研究階段，同時也說明了另一個問題，即對干細胞的研究在逐步地深入。
2 學術(shù)性分類
干細胞還可以將其分為三種，即胚胎干細胞（受精卵細胞）、成體（作體）干細胞和單能（專能）干細胞。
2.1 胚胎干細胞 人類的和卵子結(jié)合后就成為受精卵，是最初的全能受精卵細胞，也就是全能干細胞，是最原始而又高度未分化的細胞，進一步發(fā)育便成胚胎干細胞；胚胎干細胞可以再分化成任何組織的細胞，如血液、肌肉、神經(jīng)、肝臟、腎臟和胃腸等的細胞，從而形成任何種類的器官或組織，最終分化、發(fā)育成一個完整的人體，還可以直接克隆人，所以胚胎肝細胞就被學者們譽稱為全能細胞或萬能細胞；真正有“全能”者，應(yīng)當是只指胚胎干細胞。理論認為，這種細胞能分化成人體200多種組織中的任何一種組織；在體外特定的培養(yǎng)條件下能夠無休止地分裂、增殖和傳代，且在其全段培養(yǎng)時間內(nèi)，其“全能”特性不變。因為胚胎干細胞有全能性，物質(zhì)來源非常豐富，且可利用性又極強，所以是全球?qū)W者研究的最熱的熱點。1998年，人體胚胎干細胞體外培育成功。
2.2 成體干細胞 是一種或多種組織、器官的起源細胞，是來之于胚胎干細胞的分化，它包括了骨髓干細胞（造血干細胞、間質(zhì)干細胞）、外周血干細胞及臍血干細胞三種；前兩種是干細胞移植的主要來源；從這些標本分離到的成體干細胞株能在體外培養(yǎng)中生存、繁殖，并能橫向分化，像工廠一樣無限制地產(chǎn)生出和自已完全相同的物品來；這些物品就是“子代細胞”，在人體內(nèi)已經(jīng)分化成熟的成體干細胞，可以進一步發(fā)展成為實體組織，所以叫“成體”；成體干細胞有別于其他一般成熟的細胞，一般成熟的細胞只能固定分裂為相同功能的細胞，不能進一步橫向分化來組成各種組織或器官，如肝細胞和皮膚細胞等，只能分別垂直地分化和生成新的肝細胞和皮膚細胞，而成體干細胞則可以在體內(nèi)再橫向分化為組成組織或器官時所需要的具有獨特功能的細胞，如骨髓干細胞可轉(zhuǎn)化成神經(jīng)細胞和肝細胞，間質(zhì)干細胞能轉(zhuǎn)化為肌肉、神經(jīng)、軟骨和骨的細胞，脂肪干細胞能轉(zhuǎn)化成神經(jīng)細胞等，使這些相應(yīng)的患病器官和組織得以修復或再生；成體干細胞因而被稱為多能（亞全能）干細胞，但其分化、發(fā)育能力受到一定的限制，不能再進一步成形完整的個體，最多只能發(fā)育成20多種組織或器官，這和胚胎干細胞有別；人體出生后幾乎所有的組織和器官中都本能地殘存著一些成體干細胞，不過它們處于靜止狀態(tài)，既不增殖又不分化，不參與胚胎的繼續(xù)發(fā)育，但卻保持著原有干細胞的基本特性，待機體處于病變狀態(tài)時，能夠隨時修復，或取代受損或病變的組織；但殘存的成體干細胞的數(shù)量極為有限，雖然骨髓含有較為豐富的成體干細胞，可直接用于治療，但它很少釋入外周的血液中；在作移植治療時礙于血中來源稀少而難以湊足治療所需的數(shù)量，以抗擊所患的諸多疾病，因此臨床應(yīng)用就受到一定的限制，除非給予人體粒細胞集落刺激因子的藥物，以動員骨髓中的成體干細胞大量泌入外周血液里，以達足夠的治療量。
2.3 單能干細胞 這一種干細胞是由多能干細胞轉(zhuǎn)化來的，只能分化成某一類型的細胞，像神經(jīng)干細胞只能轉(zhuǎn)化成各類的神經(jīng)細胞，造血干細胞只能化成各種不同的血細胞，皮膚干細胞和肝干細胞等，只能分別形成為皮膚細胞和肝細胞等，不能再橫向分化成各種組織、器官了，所以被稱為“單能”。
3 自體干細胞和異體干細胞
這兩個名稱都不是細胞的專有名稱，但卻屬于成體干細胞的范疇。顧名思義，前者是指自己體內(nèi)生成的成體干細胞，用其來治療自己所害的疾病，屬于自救療法；后者是指利用別人體內(nèi)分泌的成體干細胞來治療自己所患的疾病，屬于他救療法。這兩種療法都可產(chǎn)生同樣的效果，但以自體干細胞移植為優(yōu)，因其移植后無宿主組織排異現(xiàn)象，甚為安全，且移植過程簡單，當今多采用此一療法；異體干細胞移植則相反，可以引起宿主組織排異，除移植簡單相同外，尚存在著隱患。
轉(zhuǎn)貼于
4 干細胞的移植
干細胞移植可分為三種，即自體干細胞移植、異體干細胞移植和胚胎干細胞移植。自體干細胞移植療法是指把患者體內(nèi)的干細胞提出，經(jīng)體外培養(yǎng)使其大量增殖，并誘導其分化成特定的組織細胞，隨后將這些細胞注入患者體內(nèi)，達到其修復或重建組織、器官的目的；胚胎干細胞移植得先提出患者的體細胞的細胞核，然后將其與除去了細胞核的胚胎卵細胞相結(jié)合，形成一個帶有患者遺傳特征的胚胎干細胞，接著再做增殖、分化，才能移植于人體。治療難度它比自體干細胞移植治療難度要大得多；它和異體干細胞移植一樣，會彼此排斥，故得使用免疫抑制手段。
干細胞的用途極其廣泛，幾乎涉及到所有的醫(yī)學領(lǐng)域。目前已經(jīng)能夠在體外鑒別、分離、純化、擴增和培養(yǎng)人體胚胎干細胞，并以此為“種子”，培育出一些人體的組織、器官，即再造人體正常而年輕的組織或器官，來替代病變或衰老的組織或器官，使其重獲或改善原有的功能，促使人體恢復健康。
50多年前，我國就開始干細胞的研究了，以后就逐漸地引入于臨床治療；開始是利用干細胞中的一分子即骨髓干細胞（造血干細胞）移植，來治療各類白血病；上世紀80年代，外周血干細胞移植術(shù)獲得了推廣，不過大多移植自體外周血干細胞，仍然主要用于治療白血病；近20多年來，移植已經(jīng)超越血液病范圍，并迅速擴展，幾乎波及整個人體的組織與器官的疾??；各方研究者都稱自己取得了矚目的、突破性的、甚至是世界領(lǐng)先的成績。
干細胞研究的水平國內(nèi)、外相差無幾，但就研究對象而言，國內(nèi)的實驗研究較少，而是單刀直入，直接地廣用于臨床治療，以致有人認為對世界來說此舉是種原創(chuàng)性的貢獻。國外則偏重于動物實驗，在動物身上可取任何實驗時段，充分觀察實驗過程，以判良莠，然后再取舍地用于臨床。雖然動物實驗與人體實地治療不盡相同，但是可給人類治療提供借鑒性依據(jù)。國外干細胞移植至今多處于動物實驗階段興許就是這個原因。他們所用的動物種類也較為廣泛，從低級到高等都有，例如有鼠類、兔、小豬、犬、牛和猴等。
從國內(nèi)的干細胞移植治療的情況看，作者依據(jù)手頭大多為國內(nèi)資料的國內(nèi)、外報道，按系統(tǒng)簡單地羅列于下，供讀者參考：血液系為白血病、淋巴瘤、再障和地中海貧血等；心血管系為急性心肌梗塞、急性心肌炎、陳舊性心肌梗塞和慢性心功能不全等；神經(jīng)系為腦癱、老年癡呆癥、中風、帕金森病、脊髓損傷、腦梗塞、多發(fā)性硬化癥、多系統(tǒng)萎縮癥、脫髓鞘癥、運動神經(jīng)元病、肌張力障礙、特發(fā)性震顫和神經(jīng)母細胞瘤等；消化系為各種肝病、炎癥性腸病和胰腺病等；免疫系為風濕病和風濕性關(guān)節(jié)炎等；代謝系為糖尿病及其并發(fā)的下肢缺血性疾病等；骨系為骨骺疏松癥等；眼系為角膜病和復發(fā)性胬肉等；外科系為燒傷等；實體癌腫為卵巢癌、乳腺癌、肺癌、腎細胞癌、轉(zhuǎn)移性惡性黑色素癌、多發(fā)性骨髓癌及惡性淋巴癌等；其他方面為抗感染和減輕化療的副作用等。但從報道來看，只有血液病的干細胞移植治療有較豐富的經(jīng)驗；據(jù)一家有1000多個病例、頗有經(jīng)驗積累的報道，其成功率為90％，長期無病的存活率為70％以上；除此之外，其他各系疾病的干細胞移植治療，在數(shù)量、質(zhì)量、隨訪和副反應(yīng)方面，都有進一步提高和觀察的必要。干細胞移植和器官移植是醫(yī)學治療學上的兩個終極性療法，前者最后勢必以其優(yōu)勢而取代后者。我國的干細胞移植治療面是相當廣泛的。
5 部分異議
雖然從理論及部分實踐來看，干細胞移植療法的前景是十分光明，是值得向往的，但是從現(xiàn)在的形勢來看，還不是那樣。我國一些知名專家認為，當今的干細胞移植只是處于從基礎(chǔ)實驗到臨床治療的一個過渡階段，其有效性及安全性都還知之甚少，且評價不一，還缺乏充分的科學驗證；認為繼續(xù)探索之路還很長，估計還要再過10～20年之后，移植的有效性和安全性如何才能見分曉。所以干細胞療法在當前還遠不是廣泛推廣于臨床的時候，更不能“遍地開花”；甚至還有專家提出了勸告說，在干細胞移植研究的評議時要實事求是，避免夸大。據(jù)悉國家也只批準少數(shù)幾家試點醫(yī)院和幾個病種可行干細胞治療，并不提倡臨床推廣；目前也無這一療法的規(guī)范性技術(shù)標準可供參考；衛(wèi)生部正在擬訂《人體干細胞技術(shù)臨床應(yīng)用管理辦法》。專家們認為干細胞臨床移植治療應(yīng)以慎行為好。有些學者認為，胚胎干細胞和成體干細胞的定向發(fā)育的機制尚不清楚，這樣會有礙于治療的合理性。也有一些學者認為，胚胎干細胞研究必需從胚胎干細胞中提取干細胞，從而造成胚胎細胞的凋亡，已涉及到倫理問題，因而不主張、甚至反對胚胎干細胞的移植。也有人認為癌干細胞是否存在，還應(yīng)積極地探索。
篇7
干細胞是一種具有無限自我復制能力和向多種細胞分化潛能的細胞?，F(xiàn)在被廣泛研究的有胚胎干細胞和骨髓干細胞，前者指早期胚胎的多能于細胞(pluripotent cell)，后者指存在于骨髓中的具有多向分化潛能和自我更新能力的干細胞。目前認為骨髓中至少含有兩種干細胞：造血干細胞(hematopietic stemcell，HSC)和間充質(zhì)干細胞(mesenchymal stem cell，MSC)。近幾年來將干細胞定向分化的神經(jīng)細胞或神經(jīng)前體細胞移植治療神經(jīng)系統(tǒng)疾病受到了廣泛的關(guān)注，成為臨床和實驗研究的熱點之一。因此如何將胚胎干細胞和骨髓干細胞定向分化為神經(jīng)細胞或神經(jīng)前體細胞是研究的關(guān)鍵所在。現(xiàn)主要就干細胞定向分化為神經(jīng)細胞及中藥干預的研究現(xiàn)況作一綜述。
1 干細胞向神經(jīng)細胞的定向分化
1.1 胚胎干細胞向神經(jīng)細胞的定向誘導分化方法 目前胚胎干細胞定向分化的方法大致分為以下3類：①體外誘導法，此種方法很多，也是最為常用的，包括維A酸(維甲酸，RA)誘導、基質(zhì)細胞源性的誘導活性、生長或分化因子誘導、按譜系限制性發(fā)育控制基因的方向進行分化等。其中華盛頓大學醫(yī)學院Bain等[1]的維甲酸4－/4＋誘導法被視為最基本的，也是最經(jīng)典的神經(jīng)細胞誘導方法。雖然維甲酸是胚胎干細胞向神經(jīng)細胞分化的有效誘導劑，但維甲酸誘導無法排除雜細胞的存在，且誘導后的神經(jīng)細胞不能增殖，存活時間也短[2]。而譜系選擇法誘導的神經(jīng)前體細胞可以彌補這些缺陷，它使胚胎干細胞經(jīng)歷了胚胎干細胞－類胚體神經(jīng)前體細胞終末類型細胞4個過程，較之維甲酸誘導法可能更接近于胚胎正常發(fā)育過程。因此，在胚胎干細胞移植研究領(lǐng)域，采用譜系選擇法誘導出神經(jīng)前體細胞進行移植將是一種趨勢[3]。②導人外源性基因，使其分化為某一特定類型的細胞。③體內(nèi)定向分化，使胚胎干細胞多數(shù)分化為該組織特異性的細胞。胚胎干細胞移植人體內(nèi)后的遷移方向和分化的細胞類型受局部微循環(huán)的影響。
為找到胚胎干細胞定向分化的最佳條件，郭雨霽等[4]將從小鼠胚泡內(nèi)細胞團中獲取的胚胎干細胞進行體外培養(yǎng)，通過向培養(yǎng)液中分別加入維甲酸、大腦皮質(zhì)細胞條件培養(yǎng)液＋維甲酸、β－巰基乙醇＋維甲酸＋大腦皮質(zhì)細胞條件培養(yǎng)液，觀察胚胎干細胞向神經(jīng)細胞方向分化的情況。結(jié)果發(fā)現(xiàn)用維甲酸、β－巰基乙醇和大腦皮質(zhì)細胞條件培養(yǎng)液聯(lián)合誘導胚胎干細胞，可使70％以上的胚胎干細胞分化為神經(jīng)元特異性烯醇化酶免疫陽性的神經(jīng)細胞。并且認為聯(lián)合應(yīng)用對胚胎干細胞的誘導分化有明顯的互補和協(xié)同作用。
1.2 骨髓干細胞向神經(jīng)細胞的定向誘導分化方法定向分化為神經(jīng)細胞的骨髓干細胞是指骨髓間充質(zhì)干細胞(bone marrowmesenchymal stem cells，BMSC)，又稱為骨髓基質(zhì)(干)細胞，簡稱骨髓干細胞。BMSC在合適的體外環(huán)境中可長期生長，呈成纖維樣細胞表型，可誘導分化為成骨細胞、軟骨細胞、脂肪細胞、平滑肌細胞、成纖維細胞、骨髓基質(zhì)細胞、血管內(nèi)皮細胞、肝細胞和神經(jīng)細胞等[5，6]。BMSC具有來源廣泛、分離培養(yǎng)容易、多向分化能力、易被外源性基因轉(zhuǎn)染、植入反應(yīng)低及無成瘤性等特點[7]。雖然當前分離純化培養(yǎng)BMSC的方法很多，但骨髓細胞是一群異質(zhì)細胞，成分復雜，BMSC缺乏特異標記分子。如何進一步對BMSC進行分離純化，仍是一個亟須解決的課題[8]。
BMSC向神經(jīng)細胞的定向分化研究主要也分體外培養(yǎng)和體內(nèi)分化兩部分。體外實驗主要是在體外培養(yǎng)基中加入抗氧化劑或者生長因子以誘導分化。如姜曉丹等[9]采用梯度密度離心法分離獲取成人骨髓源細胞，“CYTOKINE?神經(jīng)干細胞培養(yǎng)液”培養(yǎng)主要含有細胞因子：膠質(zhì)源性神經(jīng)營養(yǎng)因子(GDNF)(20ng/mL)、維甲酸(0.5 ug/mL)、LIF(10 ng/mL)等，發(fā)現(xiàn)成人骨髓源細胞在相應(yīng)培養(yǎng)條件下快速分裂增殖為大而圓并含粗大胞質(zhì)顆粒的神經(jīng)干細胞。Iblack等[10]。報道骨髓干細胞能夠在β－巰基乙醇、二甲基亞砜、3－叔丁基－4羥基茴香醚等抗氧化劑的誘導下分化為神經(jīng)細胞。施雪英等[11]從大鼠股骨中分離、貼壁法體外擴增、傳代培養(yǎng)骨髓干細胞，以二巰基乙醇(2－ME)預誘導，再加入2－ME、3－叔丁基－4羥基茴香醚誘導。結(jié)果也證實2－ME、3－叔丁基－4羥基茴香醚在體外能夠有效的誘導大鼠骨髓間充質(zhì)干細胞分化為神經(jīng)元樣細胞。汪泱等[12]將大鼠骨髓間充質(zhì)干細胞分離培養(yǎng)后，采用阿魏酸鈉對其進行誘導培養(yǎng)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)阿魏酸鈉誘導培養(yǎng)6 h后即可見細胞形態(tài)發(fā)生明顯變化，24 h后表現(xiàn)為典型的神經(jīng)細胞樣形態(tài)，神經(jīng)細胞特異性標志物呈陽性表達。
骨髓干細胞能夠在體內(nèi)分化為神經(jīng)細胞，這些細胞具有廣泛遷移和位置依賴性。目前大多數(shù)體內(nèi)移植的研究都是將分離的骨髓于細胞直接移植到紋狀體、側(cè)腦室等部位，如Azizi等[13]將BMSC注射到大鼠腦內(nèi)紋狀體區(qū)后，約20％的細胞成功存活并沿已知的神經(jīng)干細胞遷移路徑進行整合、遷移。
將5溴－2脫氧尿苷(Br－du)標記的小鼠BMSC注射到3日齡胎鼠側(cè)腦室，12 d后BMSC遷移到前腦和小腦而未破壞宿主的正常腦結(jié)構(gòu)，部分分化為具有星形膠質(zhì)細胞形態(tài)、表達GFAP的細胞；有些BMSC出現(xiàn)于神經(jīng)元富集的區(qū)域如嗅球和小腦的內(nèi)顆粒層甚至腦干網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，并向神經(jīng)元分化[14]。Chen等[15]將Brdu標記的大鼠骨髓(BM)細胞和腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子(BEINF)一起移植到MCAO大鼠的腦缺血邊緣區(qū)，可見Brdu陽性細胞表達NeuN和GFAP，腦內(nèi)移植BM＋BDNF組較對照組運動和軀體感覺顯著改善。
2 中藥干預干細胞定向分化的實驗研究
目前雖然中藥干預胚胎干細胞分化的研究尚沒有報道，但是已有很多中藥干預神經(jīng)干細胞分化和骨髓干細胞定向分化的報道?，F(xiàn)將目前有關(guān)此方面研究的現(xiàn)狀進行總結(jié)。
中藥促進干細胞分化的研究分為兩方面：一方面是利用有清熱瀉火、活血化瘀等藥效的單種中藥提取物來體外誘導神經(jīng)干細胞分化，如張艷君等[16]報道黃芩苷、梔子苷能誘導神經(jīng)干細胞特異性分化成非成熟神經(jīng)元，而聯(lián)合應(yīng)用補氣中藥提取物黃芪苷、活血化瘀中藥提取物三七總皂苷能明顯提高成熟神經(jīng)元的比例。提出了不同治則中藥針對損傷后神經(jīng)再生不同階段干預促進神經(jīng)元再生的概念。陳東等[17]發(fā)現(xiàn)鹿茸多肽在體外
可明顯促進神經(jīng)干細胞向神經(jīng)元分化。陳東風等[18]采用大腦中動脈線拴法造成局灶性腦缺血大鼠模型，應(yīng)用免疫組織化學技術(shù)檢測神經(jīng)上皮干細胞蛋白(Nestin)的表達，觀察龜板對腦缺血后神經(jīng)上皮干細胞蛋白的影響。結(jié)果表明龜板可降低神經(jīng)病評分和增強腦缺血后Nestin的表達。提示補腎中藥龜板可減輕神經(jīng)損傷癥狀和對局灶性腦缺血后神經(jīng)干細胞有促進增殖作用。沈驊睿等[19]用仙茅水提物對大鼠骨髓間質(zhì)干細胞進行刺激，經(jīng)RT－PCR和免疫細胞化學染色檢測、倒置顯微鏡下觀察使用中藥仙茅水提物誘導刺激后的大鼠骨髓間質(zhì)干細胞的變化情況，結(jié)果RT－PCR檢測有神經(jīng)元細胞和神經(jīng)膠質(zhì)細胞的特異性蛋白神經(jīng)元烯醇酶和膠質(zhì)纖維酸性蛋白(GFAP)表達，倒置顯微鏡下觀察到有神經(jīng)元樣細胞生長，免疫細胞化學染色檢測有神經(jīng)元細胞和神經(jīng)膠質(zhì)細胞著色。因此認為中藥仙茅水提物能定向誘導骨髓干細胞向神經(jīng)元細胞分化。并發(fā)現(xiàn)在未加任何誘導藥物的骨髓間質(zhì)干細胞對照組中也檢測到有神經(jīng)元特異性烯醇化酶(NSE)和GFAP的mRNA表達，分析認為導致這種未誘導的體外神經(jīng)分化的原因是體外的血清環(huán)境和培養(yǎng)液中的高糖環(huán)境導致的。王勇等[20]利用梯度離心從大鼠骨髓中分離單核細胞進行培養(yǎng)，去除不貼壁的細胞，分離純化，對其生長特性進行分析。采用含黃芪的無血清L－DMEM誘導分化為神經(jīng)細胞樣細胞，觀察細胞形態(tài)變化，用免疫組織化學方法檢測分化細胞中巢蛋白(nestln)、NSE、GFAP的表達。結(jié)果發(fā)現(xiàn)經(jīng)黃芪誘導后，骨髓間充質(zhì)干細胞形態(tài)發(fā)生改變，nestln、NSE和GFAP陽性，分化為神經(jīng)元或膠質(zhì)細胞樣細胞。采用含丹參注射液或硫代甘油誘導BMSC分化為神經(jīng)元，可能與丹參中含有丹參酮、總丹酚酸等多種抗氧化成分有關(guān)[21]。
另一方面是應(yīng)用血清藥理學原理，利用復方中藥血清促進神經(jīng)干細胞的分化，如楊萍等[22]將不同濃度的肌萎靈注射液加入含5％胎牛血清的DMEM/F12的細胞培養(yǎng)液中，制成培養(yǎng)液，與用含5％胎牛血清的DMEM/F12稀釋的力如太(終濃度為10 umol/L的培養(yǎng)液)作對照，觀察二者對培養(yǎng)的神經(jīng)干細胞的誘導分化能力。結(jié)果表明肌萎靈注射液和力如太均能能促進神經(jīng)于細胞向神經(jīng)元方向的分化，并且當肌萎靈注射液的濃度為1％時，其誘導能力最強。肌萎靈注射液與力如太相比較也有顯著性的差異。劉伯炎等[23]觀察了中藥腦溢安顆粒對腦出血后神經(jīng)干細胞反應(yīng)的影響，發(fā)現(xiàn)腦出血后nestin陽性細胞增多，1 d達高峰，然后逐漸降低，維持到第7天，nestin陽性細胞主要分布在海馬、皮質(zhì)區(qū)。腦溢安組與模型組3 d后各時間點存在顯著性差異，能夠維持被激活的神經(jīng)干細胞的增殖。
劉伯炎等[24]還觀察了中藥補陽還五湯對大鼠局灶性腦缺血后內(nèi)源性神經(jīng)干細胞反應(yīng)的影響，發(fā)現(xiàn)正常大鼠腦組織中存在少量的神經(jīng)干細胞(NSC)，主要分布在皮質(zhì)區(qū)，腦缺血后NSC增殖，以皮質(zhì)、缺血周圍區(qū)增加明顯，健側(cè)海馬區(qū)可見NSC啟動，1 d開始增多，5 d達到高峰。補陽還五湯組與模型組比較在5 d、7 d存在明顯差異，更能促進并維持NSCs的增殖。
3 問題與展望
干細胞移植治療各種疾病近年來受到了廣泛的關(guān)注，胚胎干細胞和骨髓干細胞的定向分化也成了研究的熱點之一。雖然實驗技術(shù)和方法現(xiàn)在得到了很大的改進，但是在很多方面都存在問題，如胚胎干細胞的來源、定向分化的方法的選擇、移植后免疫排斥的問題等。自體骨髓干細胞移植雖然能解決胚胎干細胞的來源困難、免疫排斥的問題，但是骨髓干細胞的分離純化困難、表達率低等也是迄待解決的關(guān)鍵所在。中藥干預的研究興起較晚，目前也僅是局限于體外實驗研究階段，不管是單藥提取還是復方制劑在體外培養(yǎng)都脫離了人體環(huán)境，這違背了中醫(yī)整體觀念和辨證論治的思維方法。但是干細胞的移植還是為臨床實踐帶來了希望，目前骨髓干細胞治療遺傳變性疾病已取得了可喜的成果。
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篇8
In the immediate future it could be used to generate biopsy-like tissue samples for drug testing.
The technique relies on an adjustable “microvalve” to build up layers of human embryonic stem cells （hESCs）.
Altering the nozzle diameter precisely controls the rate at which cells are dispensed.
Lead scientist Dr. Will Shu， from Heriot-Watt University in Edinburgh， said， “We found that the valve-based printing is gentle enough to maintain high stem cell viability， accurate enough to produce spheroids of uniform size， and most importantly， the printed hESCs maintained their pluripotency―the ability to differentiate into any other cell type.” Embryonic stem cells， which originate from early stage embryos， are blank slates with the potential to become any type of tissue in the body.
The research is reported in the journal Biofabrication.
In the long term， the new printing technique could pave the way for hESCs being incorporated into transplant-ready laboratory-made organs and tissues， said the researchers.
The 3D structures will also enable scientists to create more accurate human tissue models for drug testing.
Cloning technology can produce embryonic stem cells， or cells with ESC properties， containing a patient’s own genetic programming.
Artificial tissue and organs made from such cells could be implanted into the patient from which they are derived without triggering a dangerous immune response.
Jason King， business development manager of stem cell biotech company Roslin Cellab， which took part in the research， said， “Normally laboratory grown cells grow in 2D but some cell types have been printed in 3D. However， up to now， human stem cell cultures have been too sensitive to manipulate in this way.”
“This is a scientific development which we hope and believe will have immensely valuable long-term implications for reliable， animal-free， drug testing， and， in the longer term， to provide organs for transplant on demand， without the need for donation and without the problems of immune suppression and potential organ rejection.”
科學家稱，現(xiàn)在可以用3D打印技術(shù)批量制造出干細胞，這一技術(shù)將能加速實現(xiàn)打印人造器官的進程。
在不久的未來，這種3D打印技術(shù)可以用來制造類活組織物質(zhì)，作為藥物測試的樣品。
該技術(shù)依靠可調(diào)節(jié)的“微型閥”來制造出一層層的人體胚胎干細胞。
通過改變噴嘴直徑可精確地控制干細胞產(chǎn)出的速度。
來自愛丁堡赫瑞瓦特大學的首席科學家威爾?休博士說：“我們發(fā)現(xiàn)，這個依靠閥調(diào)節(jié)的打印技術(shù)很溫和，能保持干細胞的高存活率，也能準確地制造出大小一致的球狀體，最重要的是，打印出的人體胚胎干細胞能保持它們的多能性，即分化成其他類型細胞的潛能?！痹醋栽缙谂咛サ呐咛ジ杉毎拖褚粔K白板，有潛能成為身體內(nèi)任何一種組織。
這一研究報告發(fā)表在《生物制造》雜志上。
研究人員表示，從長遠來看，這一新的打印技術(shù)將為人體胚胎干細胞用于實驗室制造的可移植人體器官和組織鋪平道路。
3D打印出的人造器官還能讓科學家制造出更準確的人體組織模型，它們可以用于藥物測試。
克隆技術(shù)可以制造出包含病人自身遺傳基因的胚胎干細胞，或具備胚胎干細胞性能的細胞。
用這種細胞制造出來的人造組織和器官可以被移植到原細胞所有者體內(nèi)，而不會引發(fā)危險的免疫反應(yīng)。
篇9
試管和女性
卡里姆等人提取帶有XY男性染色體的胚胎干細胞作為“種子”，置入維生素A酸和其衍生物的溶液中，結(jié)果發(fā)現(xiàn)約有20％的細胞會轉(zhuǎn)變成早期的細胞或者是精原細胞。經(jīng)過進一步培養(yǎng)，一些細胞繼續(xù)分裂、成長、延長，并且長出尾巴，可以自由游動，最后形成可辨認的細胞。卡里姆認為，這些細胞是“完全成熟，有用的”，還給它們?nèi)×艘粋€名字――試管。
卡里姆等人培養(yǎng)試管的過程是，先提取男性的胚胎干細胞，然后將其轉(zhuǎn)換成生殖系干細胞，再把后者培養(yǎng)成精原干細胞，最后把精原干細胞轉(zhuǎn)換成單倍體的精母細胞，即只有23條染色體的細胞，最后成為成熟的。
這些人造看起來具有的一些特點，如某些蛋白質(zhì)形態(tài)是獨有的，其中一種處于尾部的蛋白質(zhì)對于卵子的分裂至關(guān)重要。有尾巴和頭，在顯微鏡下可以_清晰地看見用尾巴進行運動。
這一成果意味著可以從新的途徑上幫助不育患者，甚至從根本上改變?nèi)祟惿车姆绞剑恍枰腥艘部梢苑毖芎蟠?。例如，不需要男性的生殖細胞?？梢蕴崛∧行缘钠つw細胞，植入4個基因，使細胞的基因重新編排，變成具備胚胎干細胞功能的皮膚干細胞，也稱為誘導性多能干細胞。這種細胞與胚胎干細胞一樣，可以誘導分化為多種細胞，同樣也可能誘導分化成，從而利用這種來治療不育。
當然，如果研究順利，未來也許可以提取女性自身的胚胎干細胞、骨髓干細胞或皮膚細胞，誘導其分化，成為，再用這樣的與卵子結(jié)合，用以繁衍人類。此時，人類社會就可以不需要男性了。不過，目前這只是一種設(shè)想，因為在一年前卡里姆的研究小組就做過類似的研究。2008年1月，卡里姆提出申請，打算從女性捐贈者的骨髓中取出干細胞，然后使用現(xiàn)在試管內(nèi)培養(yǎng)的方法將女性的骨髓干細胞轉(zhuǎn)變成，并認為這種“女性”可以在兩三年內(nèi)培養(yǎng)成功。但迄今這種研究一直沒有成功。
當然，即使“女性”還沒有培育出來，也并不意味著未來不可能出現(xiàn)，而且現(xiàn)在出現(xiàn)的試管也已經(jīng)是人工生殖技術(shù)的進步了，至少從試管嬰兒再向前邁出了一步，到達了試管的新階段。
真“精”需要“火”來煉
即便用胚胎干細胞培養(yǎng)出了，但這樣的是真還是假，是具有的功能，還是徒有其表的假?
英國劍橋大學生理學及生殖學教授阿奇姆?蘇拉尼認為，卡里姆所培養(yǎng)出來的那些不過是“類似的細胞”，“要成為真正的細胞還有很長的路要走”。
人造或試管的本質(zhì)在于，是否與男性自然生成的一樣有生殖功能?，F(xiàn)在看來這是一個未知數(shù)，但基于過去的研究，試管很有可能不具備真正的的功能。
胚胎中基因的開啟與甲基有關(guān)，因為甲基可能阻止許多基因的表達。早在兩年多前，同樣是卡里姆的研究小組就利用小鼠的胚胎干細胞培養(yǎng)出了小鼠的。為了驗證這些試管是否具有真正的功能，卡里姆研究小組把培育出的小鼠的試管注入母鼠的卵子，成功地形成胚胎，并把這些胚胎植入代孕母鼠體內(nèi)培養(yǎng)，最后成功地孕育出了小老鼠。但結(jié)果是，那些小老鼠后來全部死亡。研究人員推測，可能是人造中的甲基阻斷了一些關(guān)鍵基因的表達，從而造成小鼠后代的死亡。大量研究已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，DNA(染色體)的甲基化能引起染色質(zhì)結(jié)構(gòu)、DNA構(gòu)象、DNA穩(wěn)定性及DNA與蛋白質(zhì)相互作用方式的改變，從而控制基因表達。DNA的甲基化可引起基因的失活。因此，這一次卡里姆想在人造的試驗中驗證是否是因甲基的原因造成孕育后代的不成功。
另外，即使人造(試管)培育出來了，而且也有正常的經(jīng)過減數(shù)分裂后的23條染色體，但也并非是有正常功能的。例如，正常的需要有一些幫助其完成正常功能的基因。例如，其中一種叫做動力蛋白基因，如果沒有這個基因或該基因失活，的尾部不能彎曲，就不能讓正常游動去與卵子結(jié)合。
還有一種情況是，和卵子表面質(zhì)膜上都有一種能分別識別對方的識別蛋白，雙方中任何一方的識別蛋白缺失或不正常，也會讓和卵子相見但不能相識，也就不能懷孕?？ɡ锬费芯啃〗M的試管是否缺失某些蛋白，或只是因為甲基化的原因而阻止了一些關(guān)鍵基因的表達，從而讓人造不具備正常的功能，這只能用受精實驗來驗證。
而且用試管培育試管小鼠的成功率極低?？ɡ锬费芯啃〗M在大約400個受精卵中僅培育出7只鼠崽。而且，即使成功孕育后，幼鼠的存活時間也極短。其中1只幼崽出生后很快死亡，其余6只在5個月后死亡，但正常老鼠平均壽命約為2年。因此，用老鼠的試管孕育的后代即使可以存活，也逃不過夭亡的命運。以此推論，即使卡里姆研究小組培育出的人的試管能孕育出后代，也很有可能壽命不長。
不要行不通
雖然很多專家對卡里姆等人的試管表示了極大的懷疑，而且以往的研究結(jié)果也證明目前的試管并不安全，但這并不意味著紐卡斯爾大學完成的這項研究是毫無意義的。相反，很多研究人員認為，這項研究不僅有意義，而且令人感興趣。因為這有利于今后對產(chǎn)生過程的探索，了解的功能和功能缺失的秘密，也因此有助于治療不育男性，但是現(xiàn)階段還不可能取代男性自然生成的。
早在卡里姆之前，有更多的研究想要證明繞過男(雄)性也可以孕育后代，克隆(無性繁殖)就是一種典型方法，但這種方法以克隆羊多莉的失敗而遭到普遍反對。此后，日本研究人員在英國《自然》雜志發(fā)表文章稱，他們未用雄性而只用兩只雌鼠的卵子就孕育出了一個正常的后代，取名叫做Kaguya(月亮女神)。這也是繁衍后代不需要雄性的極好例子。
但是，多莉與月亮女神的單性生殖不完全一樣。多莉是由一只母羊的乳腺細胞核植入另一母羊的去掉細胞核的卵子中孕育的，而月亮女神是由兩個不同的卵子融合創(chuàng)造的。而且這一研究用了598個老鼠的卵子制造出了足夠多的能生長發(fā)育的胚胎，然后植入26只雌鼠體內(nèi)，最后只有24只雌鼠懷孕。這些雌鼠妊娠的結(jié)果是，有18個胚胎胎死腹中，同時也成活了10個胎兒，但其中只有兩只分娩下來。最后，只有一只是正常的幼鼠，即月亮女神。
顯然這個過程比克隆多莉耗時耗錢，也耗精力。當然。這種單性生殖研究唯一的意義是證明單性也可以創(chuàng)造生命，也即不用雄(男)性也可以繁衍后代，但是，這樣的技術(shù)可以用于人類或其他高等生物嗎?不要說倫理和法律上會有很多阻力，就是這種技術(shù)產(chǎn)生出來的后代結(jié)果也與多莉一樣，身上充滿多種遺傳缺陷，早衰并提前死去(多莉是因多種絕癥和頑癥而被處以安樂死的)。那么，用這樣的技術(shù)產(chǎn)生的生命有什么用呢?
篇10
關(guān)鍵詞：干細胞生物學中藥神經(jīng)細胞
我國現(xiàn)在是越來越重視中醫(yī)藥了，而且隨著中醫(yī)藥研究的深入和發(fā)展，傳統(tǒng)中醫(yī)藥的細胞生物學以及免疫學研究已經(jīng)得到了很豐富的經(jīng)驗以及研究資料。基因組學研究帶給了中醫(yī)藥研究新的切入點，而且隨著中草藥基因組學的研究更加深化，傳統(tǒng)中醫(yī)藥將會走向世界。
一、干細胞生物學的發(fā)展和研究進程
干細胞是一種具有多向分化潛能、高度增殖以及自我復制的細胞,而且在一定條件下能夠分化成具有多種功能的細胞。動物的發(fā)育離不開胚胎干細胞，這種細胞是一種高度還沒有分化的細胞，有發(fā)育的全能性,可以把成體動物的全部器官和組織分化出來。胚胎干細胞通常是哺乳動物的基因表達調(diào)控、細胞分化以及早期胚胎發(fā)生等發(fā)育生物學研究非常理想的模型，其也廣泛應(yīng)用于臨床醫(yī)學的應(yīng)用研究以及基礎(chǔ)研究。在成年動物的器官和組織當中，都存在組織成體干細胞，這種細胞具有再生和修復和能力，在成體干細胞以及組織創(chuàng)傷修復中存在著非常重要的作用，在某些特定的情況下能夠通過一定的程序進行分化，進而形成一些新的功能細胞，維持器官和組織衰退、生長的動態(tài)平衡。
（一）胚胎干細胞的發(fā)展
在上個世紀的七十年代其實胚胎干細胞研究就已經(jīng)開始了，英國科學家MartinEvans爵士首次將小鼠中的胚胎干細胞分離了出來并進行了體外培養(yǎng)。在上個世紀的八十年代初，Kaufman和Evans首次制定了小鼠ES細胞（胚胎干細胞）系。在1998年Shamblott MJ和Thomason JA
將人類的ES細胞系建立了起來。Shamblott MJ已經(jīng)證明了培養(yǎng)條件不一樣的胚胎干細胞所具有的的重要性質(zhì)也不一樣，ES細胞確實有很多分化能力，能夠把中胚葉、內(nèi)胚葉已經(jīng)原始外胚葉細胞表面所具有的的特異性標志蛋白表達出來。
（二）組織成體干細胞當前的研究進展
成年動物的很多器官和組織當中，都含有組織成體干細胞，在某種特定的情況下，新產(chǎn)生的或者是成體干細胞能夠按照一定的程序進行分化，從而形成新的功能細胞，使器官和組織的衰退、生長都能夠維持動態(tài)的平衡。一般來說，成體干細胞位于某些特定的微環(huán)境中，在這種環(huán)境之中的間質(zhì)細胞可以產(chǎn)生一系列的配體或者是生長因子，和干細胞進行相互作用，達到控制干細胞的分化以及更新的目的。而且成年動物身體當中的組織器官再生和修復是離不開成體干細胞的?，F(xiàn)在由于科技發(fā)展的水平高了，干細胞的理論研究有了深入的發(fā)展，相關(guān)的科學家在所有的組織內(nèi)全部都發(fā)現(xiàn)存在有干細胞，并且當前已經(jīng)證實了在胎兒或者是成體當中的神經(jīng)、骨髓、上皮、肝臟、肌肉以及皮膚等組織中就有干細胞的存在，而且在體外這些細胞都能夠多向分化、高度有限的增殖，在某種特定的條件下胚層起源不同的干細胞還可以進行互相轉(zhuǎn)化。
二、中藥和神經(jīng)干細胞
（一）神經(jīng)干細胞的生物學特性
神經(jīng)干細胞是在1992年被ReynoldsBA首次在成年鼠的海馬和鼠紋狀體中分離出來的，這種細胞是一種有多分化潛能、能不斷增殖的細胞群，能夠分化為少突膠質(zhì)細胞、神經(jīng)元以及星形膠質(zhì)細胞，可以進行自我更新，能夠通過對稱分裂以及不對稱分裂確保祖細胞以及干細胞的數(shù)量，提供給腦組織修復必須的神經(jīng)細胞。通過進一步的研究我們可以證實哺乳動物處于胚胎期時，神經(jīng)干細胞主要分布在大腦的中腦、皮層、室管膜下層、紋狀體以及海馬等區(qū)域，等到其成年之后大腦的中樞神經(jīng)系統(tǒng)還存在神經(jīng)干細胞，但是主要被局限在紋狀體、海馬齒狀回等處。在大腦受到損壞時，這些神經(jīng)干細胞就會向損傷部位移動，對其實施修復。
（二） 中藥所影響到的神經(jīng)干細胞所進行的增殖分化
1、人參皂苷能夠推動神經(jīng)干細胞的增殖，大大的對學習記憶能力進行改善
大腦的海馬結(jié)構(gòu)齒狀回有著非常多的神經(jīng)細胞，能夠增殖分化成很多種神經(jīng)元，在這些神經(jīng)元移動到了顆粒細胞層后，便會有突觸傳遞功能，以及衰老、β-淀粉樣蛋白、神經(jīng)退行性疾病等對神經(jīng)干細胞進行損壞的自我更新能力，其還能夠?qū)箤W習記憶能力減弱、新生神經(jīng)元數(shù)量減少、海馬逐漸萎縮等。
人參是一種五加科植物，在我國非常的普遍和常用，含有人參皂苷Rg1和Rb1。有實驗證明，長期的使用人參皂苷Rg1能夠幫助海馬區(qū)大量的新生細胞存活下去，大大的提高存活率；對海馬CA1區(qū)神經(jīng)元細胞起保護作用，防止其受到缺血性損害；其還能夠增強動物的學習以及記憶的能力。
2、銀杏內(nèi)酯能夠?qū)ι窠?jīng)干細胞分化產(chǎn)生影響
銀杏是一種銀杏科植物，它的葉子能夠提取出萜烯內(nèi)酯類和黃酮糖苷類，而銀杏內(nèi)酯化合物是一種萜類化合物由二萜內(nèi)酯和倍半萜內(nèi)酯構(gòu)，是一種非常重要的活性成分，其中包含著白果內(nèi)酯以及銀杏內(nèi)酯A、B、C、M、J。銀杏內(nèi)酯B當中的拮抗氧自由基還能夠?qū)股窠?jīng)元的損傷作用，增強神經(jīng)元的鈣離子所具有的緩沖能力，對腦內(nèi)鈣的平衡起到雙向調(diào)節(jié)作用，提高細胞膜的穩(wěn)定性，達到與損害神經(jīng)元的多種因素對抗的作用。銀杏內(nèi)酯B能夠推動神經(jīng)干細胞分化成為神經(jīng)元細胞；銀杏內(nèi)酯B的不同濃度能夠提高星形膠質(zhì)樣細胞在進行分化時的成功率。
總結(jié)：根據(jù)神經(jīng)干細胞生物學所具有的特點，使用中醫(yī)藥來對神經(jīng)系統(tǒng)疾病進行治療的原理和方法研究，是當前的中藥神經(jīng)藥理學等方面研究的熱點。而且很多的學者研究探討了中藥推動神經(jīng)干細胞進行增殖分化的方法，說明了在中樞神經(jīng)的功能重建以及結(jié)構(gòu)修復中中醫(yī)藥的作用機制。所以尋找能夠促進神經(jīng)細胞向少突膠質(zhì)細胞、神經(jīng)元以及膠質(zhì)細胞分化，并可以增強分化數(shù)量的中藥，這有利于補充修復神經(jīng)損傷，具有非常大的社會效益，并為未來的新藥開發(fā)提供基礎(chǔ)。
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