干细胞技术：人类的希望

干细胞技术：人类的希望



　　



　　近一段时间以来，科学家成功分离人体干细胞的新闻不绝于耳。更有甚者，世界最权威的美国《科学》杂志将干细胞研究评为1999年世界十大科学成就之榜首，人类基因组测序和克隆技术“屈尊让贤”名列第二。



干细胞将给人类带来了福音



白血病、再生障碍性贫血等绝症有克星；深度烧伤的病人也有“脸”见人；瘫痪病人能够站立起来；帕金森病、糖尿病有“药”可治；人类的骨髓、角膜、头发、心脏瓣膜将由“脏器再生工厂”来生产......



干细胞的神奇之处



干细胞何以如此神奇？为此记者请教了有关专家。他们认为，主要在于干细胞具有多次反复分裂和自我复制能力，能够在各种机体组织内分化成细胞。



专家指出，干细胞是未成熟细胞，它未充分分化，具有再生各种组织器官和人体的潜在功能，医学界称之为“万用细胞”。人类寄希望于利用干细胞的分离和体外培养，在体外繁育出组织或器官，并最终通过组织或器官移植实现对临床疾病的治疗。



人体干细胞分为全能干细胞、多能干细胞和专能干细胞三种类型。所谓全能干细胞，就是可以分化成人体的各种细胞，这些分化出的细胞构成人体的各种组织和器官，最终发育成一个完整的人。人类的精子和卵子结合后形成受精卵，这个受精卵就是一个最初始的全能干细胞，受精卵继续分化，在前几个分化过程中，可以分化出许多全能干细胞，提取出这些细胞中的任意一个放置到妇女子宫中，就可以发育出一个完整的人体。在理论上，一个受精卵可以发育成多个同样性状的婴儿，多胞胎的出生就是很好的证明。当然，在正常情况下，人类母体自身的生理机制可以促成一次一胎。



全能干细胞在进一步的分化中，会形成各种多能干细胞，这些多能干细胞不再具有分化成所有干细胞的能力，这时的细胞分为外层细胞和内层细胞，外层细胞会继续发育形成胎盘和其他对发育过程至关重要的组织。内细胞团将会发育成人体的所有器官。尽管内细胞团可以形成人体所有类型的细胞，但它们并不能发展成个体，因为它们不能产生胎盘和在子宫发育时必需的一些组织。



多能干细胞经过进一步分化，成为专能干细胞，专能干细胞只能分化成某一类型的细胞，比如神经干细胞，专门分化成各类神经细胞；造血干细胞，则分化成红细胞、白细胞等各类血细胞。



人体脏器再生不是梦



目前，无法用药物治愈的人体组织病创，主要依靠移植人工脏器和异体器官移植互为补充。有关专家认为，现有的人工脏器还不能与机体很好相容，植入人工心脏瓣膜的病人为防止形成血栓就必须每天服用药剂；植入人工关节的年轻患者由于人工材料的损耗，常常要再施手术。而器官移植面临的最大难题就是供体的匮乏，能够等到捐赠器官的患者只能用“幸运”来形容，即使移植成功，由于不是患者自身的器官，排异反应常常出现，病人必须不断服用具有毒副作用的免疫抑制剂，即便如此，存活率仍旧不高。



如果人类能像壁虎断尾再生，或者像蛇蜕了皮还能长，那该多好啊？值得欣喜的是，最近，人类干细胞研究接连在我国获得了重大突破。



皮肤是人体最大的器官。目前，体外皮肤再生已实现工厂化生产。8月8日，中国中西医结合学会烧伤专业委员会在北京发布了这样一则新闻，徐荣祥等人的“原位培植皮肤干细胞再生新皮肤技术”，不仅实现了利用干细胞复制皮肤器官，而且做到了在人体原位复制，从而使人类从干细胞体外培植组织或器官移植治疗，直接跨入了人体原位干细胞复制器官。这一重大突破，显示了我国干细胞研究已提前进入组织和器官的原位干细胞修复和复制阶段，遥遥领先于其他国家。



中枢神经细胞一直被认为是体内最难再生的细胞，一旦这些细胞被破坏，会导致难以治愈的神经功能障碍疾病，如瘫痪等。8月28日，河南省医科大学第一附属医院神经外科、微生物与免疫教研室和国家自然基金项目主持人张清勇等人联合进行人体胚胎干细胞分离，他们采用细胞克隆技术，在体外用特殊的细胞培养液使神经干细胞分裂增殖，“发芽”后形成突起，建立起神经纤维联系。据悉，这项最新技术在国外已成功应用于治疗高血压脑出血和脊椎损伤造成的瘫痪。



干细胞还是其它各种疾病的克星。假如科学家能控制胚胎干细胞的分裂过程，便可以制造不同的细胞，代替病人已坏死的细胞。例如帕金森病人有缺陷的脑细胞，糖尿病人不能制造胰岛素的胰脏细胞，对医治神经系统退化的病症如脊髓损伤、肌肉萎缩、粥状硬化等也提供了新的希望。目前，人体小血管、中枢神经、大脑细胞、血液细胞、骨、关节、韧带、肌腱、半月板、心肌、心膜、心脏瓣膜、小肠、膀胱、食道、气管、乳房（脂肪组织）、硬膜、眼角膜、视网膜、毛发等组织的干细胞再生器官研究也正在进行中，有些已进入试验性的临床应用。



科学家成功分离人体胚胎干细胞的新闻轰动了世界，世界最权威的科技类杂志美国《科学》杂志将干细胞研究评为1999年世界十大科学成就之榜首，这表明人类已进入了干细胞再生器官的新领域，并开始了让梦想成真的艰难探索。


 

什么是干细胞？


 



　　干细胞是指未成熟细胞，它未充分分化，具有再生各种组织器官和人体的潜在功能，医学界称之为“万用细胞”。人类寄希望于利用干细胞的分离和体外培养，在体外繁育出组织或器官，并最终通过组织或器官移植实现对临床疾病的治疗。



　　人体干细胞分为全能干细胞、多能干细胞和专能干细胞三种类型。所谓全能干细胞，就是可以分化成人体的各种细胞，这些分化出的细胞构成人体的各种组织和器官，最终发育成一个完整的人。



　　全能干细胞进一步分化形成各种多能干细胞，这时的细胞分为外层细胞和内层细胞，外层细胞会继续发育形成胎盘和其他对发育过程至关重要的组织。内层细胞将会发育成人体的所有器官。尽管内细胞团可以形成人体所有类型的细胞，但它们并不能发展成个体。



　　多能干细胞经过进一步分化，成为专能干细胞，专能干细胞只能分化成某一类型的细胞，比如神经干细胞，专门分化成各类神经细胞；造血干细胞，则分化成红细胞、白细胞等各类血细胞。


 



干细胞的研究与发展前景



　　　



　　二十世纪是生命科学发展最为迅猛的时代，它已成为自然科学中最为引人注目的领域。在1999年末的年度世界十大科学成果评选中，“干细胞研究的新发现”荣登了十大科学成果之首。干细胞研究具有不可估量的医学价值，将促使科学家们重新认识细胞生长、分化的基本生命原理。



一、概述：



在细胞的分化过程中，细胞往往由于高度分化而完全失去了再分裂的能力，最终衰老死亡。机体在发展适应过程中为了祢补这一不足，保留了一部分未分化的原始细胞，称之为干细胞（stem cell）。一旦生理需要，这些干细胞可按照发育途径通过分裂而产生分化细胞。干细胞有以下特点：



　　（1）干细胞本身不是处于分化途径的终端。



　　（2）干细胞能无限的增殖分裂。



　　（3）干细胞可连续分裂几代，也可在较长时间内处于静止状态。



　　（4）干细胞通过两种方式生长 ，一种是对称分裂--形成两个相同的干细胞，另一种是非对称分裂--由于细胞质中的调节分化蛋白不均匀地分配，使得一个子细胞不可逆的走向分化的终端成为功能专一的分化细胞；另一个保持亲代的特征，仍作为干细胞保留下来。分化细胞的数目受分化前干细胞的数目和分裂次数控制。可以说，干细胞是具多潜能和自我更新特点的增殖速度较缓慢的细胞。



按分化潜能的大小 ，干细胞基本上可分为三种类型：一类是全能性干细胞，它具有形成完整个体的分化潜能。如胚胎干细胞（简称ES细胞），具有与早期胚胎细胞相似的形态特征和很强的分化能力，可以无限增殖并分化成为全身200多种细胞类型，进一步形成机体的所有组织、器官。另一类是多能性干细胞，这种干细胞具有分化出多种细胞组织的潜能，但却失去了发育成完整个体的能力，发育潜能受到一定的限制，骨髓多能造血干细胞是典型的例子，它可分化出至少十二种血细胞，但不能分化出造血系统以外的其它细胞。还有一类干细胞为单能干细胞（也称专能、偏能干细胞），这类干细胞只能向一种类型或密切相关的两种类型的细胞分化，如上皮组织基底层的干细胞、肌肉中的成肌细胞或叫卫星细胞。



总之，生命体是通过干细胞的分裂来实现细胞的更新及保证持续生长。随着基因工程、胚胎工程、细胞工程、组织工程等各种生物技术的快速发展，按照一定的目的，在体外人工分离、培养干细胞已成为可能 ，利用干细胞构建各种细胞、组织、器官作为移植器官的来源，这将成为干细胞应用的主要方向。



二、研究进展：



干细胞是人体内最原始的细胞。它具有较强的再生能力，在干细胞因子（SCF）和多种白细胞介素（IL）的联合作用下可扩增出各类的细胞。干细胞的这种非凡的细胞分化潜能，引起了生命科学家的极大关注。由于干细胞数量极少，而且在体外几天内就会裂变而失去原来的特性，所以分离、保存并在体外人工大量培养使之成长为各种组织和器官便成为干细胞研究的首要课题。当前，对于干细胞的分离和培养技术获得了重大的进展，利用单克隆免疫吸附能识别细胞类型或细胞谱系的表面抗原，其分离纯度和细胞活力都很高。