淺談細胞分化及胚胎干細胞研究應用

摘要：細胞分化是個體生命發展的重要環節，以人類的生長發育為例，人從一個受精卵細胞發育至一個具有完整組織器官的人離不開細胞分化的作用，而細胞分化也是高中生物學習中的重要知識組成部分，基于此，本文通過已有學習以及對相關資料的閱讀總結了細胞分化的相關內涵和本質，并對借由細胞分化本質的胚胎干細胞的發展應用進行了闡述。

關鍵詞：細胞分化 特點 本質 胚胎干細胞 研究發展

一、細胞分化概述

（一）細胞分化的內涵

所謂的細胞分化指的是在一個個體的發育過程中，以相同的細胞作為分化的對象，從而實現同一個細胞或者同一種細胞分化成為其他多種在形態、功能以及結構發生穩定的差異的細胞或后代。

（二）細胞分化的本質

以上闡述了細胞分化的內涵是一個或一種細胞的不同表達，而之所以造成細胞分化的本質，概括來說是基因的選擇性表達造成的，即細胞分化的最終結果是產生在形態、結構、功能上不同的細胞，但是這些細胞內的基因是相同的，之所以產生了形態、功能、結構上的差異，是因為各自細胞內同一套基因的不同表達才造成了細胞分化的結果上的差異。

（三）細胞分化的特點

細胞分化所具備的特點主要包括如下幾點：其一，普遍性。即細胞分化并非某一類細胞或者某一種生物獨有的，而是針對生物界所有存在的生命現象中都有細胞分化的發揮作用，因而是生物個體發展的基礎，具有一定的普遍性；其二，不可逆性。就目前的研究發現而言，細胞分化具有一定的不可逆性，即發生分化的細胞隨著細胞分化的進程，一步步形成各種形態、結構、功能不同的細胞或者組織，最終走向死亡，且過程不可逆，以紅細胞為例，由造血干細胞分化至原紅細胞、早幼紅細胞、中幼紅細胞、晚幼紅細胞到成熟紅細胞，最終死亡，過程不可逆；其三，穩定性。細胞分化具有一定的穩定性，主要表現在細胞分化可以經歷很多代，以黑色素細胞為例，在體外進行培養的黑色素細胞即便進行了30幾代的細胞分化，最終仍能合成黑色素，且細胞分化在時間、方向、強度、狀態及個方面均是穩定的[1]；最后，細胞分化具有持久性。即在生物個體的整個生命進程中，都有細胞分化的存在，并伴隨著生命個體的生老病死，因而具有持久性。

（四）細胞分化的意義

細胞分化的意義主要包括如下兩點：一方面，細胞分化為生物個體的發育創造了條件，分化成了組成生物個體的細胞、組織、器官等，是個體發育的基礎；另外一方面，由于細胞分化的存在，使得生物體中的多種細胞區域專門化，這就更有利于提高生物體內細胞的生理功能效率。

（五）細胞分化與細胞分裂的異同

在生物個體的發育過程中，也有細胞分裂的存在，即同一個細胞經過分裂可以變成兩個或者多個細胞，從而實現細胞的增值，因而細胞分化與細胞分裂的相同點是兩者所產生的結果都是具有相同基因的細胞，其不同特點是細胞分裂的結果是產生的細胞數量增多，而這些細胞在功能、形態以及結構上均相同，細胞分化產生的結果并不是數量發生變化，而是產生在細胞形態、結構、功能上產生差異，細胞分化和細胞分裂的共同作用使得生命個體的發育得以實現[2]。

二、胚胎干細胞發展及應用

（一）胚胎干細胞的內涵

所謂的胚胎干細胞指的是一類干細胞，這類干細胞主要來自于生物體的胚胎期間的早期胚胎、原始生殖細胞、或者畸胎瘤等組織，因而其具有較高的分化特性，這類細胞的主要特點就是可以在體外進行穩定的自我更新和維持正常的核型、發育的全能性，以分化成為以內、中、外胚層等類型細胞為代表的多種類型細胞，參與到生物個體的發育中去，俗稱為萬能細胞。

（二）細胞的全能性

所謂細胞的全能性指的是由于細胞內具有一個生物個體的整套遺傳信息，因而這就使得已經分化的細胞仍舊具有發育成為完整生命個體的潛能，例如我們所熟知的克隆羊多利，其成功的證明了已經分化的動物細胞核具有其全能性。

（三）胚胎干細胞的應用

1.克隆動物

由于胚胎干細胞具有的自我更新、多向分化的特點，從而以胚胎干細胞作為核供體可以在短時間內獲得大量基因型和表現型相同的個體，這就為世界上諸多品種的動物保護提供了可能，我們可以用這些瀕危動物的胚胎干細胞進行動物克隆，從而實現這些動物在地球上生命的延續；另外一方面，還可以通過胚胎干細胞的克隆實現遠緣雜交，從而創造出一些新物種。

2.轉基因動物

胚胎干細胞可以突破物種之間的生育屏障，加速物種之間的變異率，有利于新物種的創造，并且胚胎干細胞在早期分化的時候，可以進行分化和變異方向的選擇，這提高了選擇的可能性，實現了對育種時間的縮短。

3.器官移植

器官移植在醫療領域中具有重要的意義，其可以實現對失去功能的器官的替代，從而使得患者在具備原有的器官功能的基礎上，繼續正常的生活，然而器官移植最大的問題就是免疫排斥，由于供體和受體之間的免疫排斥作用，經常使術后受者因多種免疫反應致死，而胚胎干細胞作為長子細胞進行目標器官的誘導過程中則可以剔除免疫排斥基因，從而使移植器官避免因為免疫排斥所帶來的不良反應[3]。

4.細胞替代治療

通過胚胎干細胞的培養和分化可以實現對一些具有特殊功能的細胞的分化，以治療一些涉及到正常細胞的疾病，其主要是通過胚胎干細胞分化成的細胞進行疾病細胞的替代治療；此外，胚胎干細胞還可以作為載體細胞，通過對胚胎干細胞進行某種改造，從而實現控制或者治愈疾病的目的。

三、結語

綜上所述，細胞分化作為生物個體發育的基礎，貫穿了生物個體發育的整個過程，因此對細胞分化進行研究具有重要意義，鑒于細胞的全能性，胚胎干細胞的體外增殖和分化能力使其在諸多領域中擁有廣泛的應用和發展前景，相信隨著科學技術的發展和時代的進步，胚胎干細胞將為人類社會進程的推進貢獻巨大的力量。

參考文獻：

[1]王達夫.淺談細胞分化的“穩定性”[J].中學生物學，2012，（07）：3-4.

[2]徐以潤.淺談細胞分裂和細胞分化[J].中學生物學，2007，（10）：14-14.

[3]馬強，李黔生.胚胎干細胞在器官移植中的研究進展[J].國際移植與血液凈化雜志，2004，（04）：41-44.

（作者簡介：鄭之鶴，浙江省瑞安中學，高中學歷。）