干細胞研究進展及應用前景展望

肖辰旭

摘 要：干細胞是一類具有自我更新能力的多向分化潛能細胞，在一定條件下可以分化為多種功能的組織和器官，具有重要的研究意義。近年來的研究成果表明干細胞對許多有關細胞生長發(fā)育的基礎和疾病的治療有著巨大的潛力，是應用生物學進入一個嶄新的領域。

關鍵詞：干細胞;分化

1 干細胞

干細胞（Stem Cells，SC）是一類具有自我更新能力的多向分化潛能細胞，是一種未充分分化、尚不成熟的細胞，在一定的條件下，它可以分化成多種功能的器官組織。細胞呈現(xiàn)為圓形或橢圓形，體積相較正常細胞要小，核質比相較較大，具有較強的端粒酶活性，因此具有較強的增殖能力。

人類生命的開始是由鏡子和卵細胞結合形成受精卵開始的，單個受精卵通過分裂和分化發(fā)育形成不同的組織和器官，進而形成完整的個體。在個體中，有些細胞已經高度分化失去了再分化的能力。當這些細胞收到損傷時，干細胞通過分化重新補充這些損傷細胞。

2 干細胞的研究現(xiàn)狀

干細胞具有多向分化潛能。干細胞由胚胎干細胞和成體干細胞兩種組成。胚胎干細胞的分化和增殖是構成機體發(fā)育的基礎，而機體組織和器官修復則是仰賴于成體干細胞。

3 干細胞的種類

3.1? 胚胎干細胞（Embryonic Stem cell，ESC）

在受精卵發(fā)育成囊胚時，內細胞層（Inner Cell Mass）的細胞即為胚胎干細胞。胚胎干細胞具有全能性，在體外培養(yǎng)條件下可以建立穩(wěn)定的干細胞系，并保持高度未分化狀態(tài)，可以分化形成成體的所有組織和器官，包括生殖細胞。

3.2? 成體干細胞（Adult stem cells，ASC）

成體干細胞存在于成年體的許多組織器官中。在特定的條件下，ASC或分化形成功能細胞，或產生新的干細胞，或分化形成功能細胞，從而使組織和器官維持正常的狀態(tài)。成體干細胞存在于肌體中，關鍵在于如何尋找和分離特異性干細胞。

3.2.1? 造血干細胞（hematopoietic stem cell，HSC）

骨髓、外周血、臍帶血是造血干細胞生存的主要環(huán)境，是體內各種血細胞的唯一來源，具有重要的臨床價值。

隨著臍血干細胞移植技術的不斷完善，造血干細胞將成為治療血液系統(tǒng)疾病、先天性遺傳疾病以及多發(fā)性和轉移性惡性腫瘤疾病的最有效方法，為世界上更多的血液病和腫瘤患者帶來希望。

3.2.2? ?間充質干細胞（mesenchymal stem cells，MSC）

間充質干細胞主要來源于骨髓，在合適的條件下，間充質干細胞可以分化成為間充質組織細胞，可分化成為神經細胞，也可以分化為干細胞和肌肉細胞。近期文獻報道，間充質干細胞不但可以修復骨、軟骨、肌腱、肌肉、血管和造血系統(tǒng)等中胚層來源的組織，而且也可能作為修復外胚層來源的神經組織嘲和內胚層來源的肝臟、腎臟、胰腺等器官的種子。

3.2.3? ?神經干細胞（neural stem cells，NSC）

神經干細胞分布于成人及胚胎的中樞及周圍神經系統(tǒng)，在不同的條件下，能夠分化為不同類型的神經元。從理論上，神經干細胞的紊亂才是中樞神經系統(tǒng)疾病的根本原因。一般來說，干細胞一直到中樞神經系統(tǒng)后，腦和脊髓會產生免疫排斥反應，但是由于血腦屏障的存在，這個問題才得到樂解決。此外，藥物檢驗也可以通過神經干細胞進行，從而判斷藥物的有效性和毒性。

3.2.4? ?胰腺干細胞（Pancreas stem cells，PSC）

胰腺干細胞在人類糖尿病的治療方面具有廣闊的應用前景，是人體調節(jié)血糖平衡的重要環(huán)節(jié)，其胰島a細胞分泌胰高血糖素，升高血糖濃度，胰島b細胞分泌胰島素，降低血糖濃度。

3.2.5? ?腫瘤干細胞（Cancer stem cell，CSC）

腫瘤干細胞是在腫瘤中具有自我更新能力并能夠產生特異性腫瘤細胞的細胞，近年來，越來越多的學者認為CSC是惡性腫瘤復發(fā)和轉移的根源。

4 干細胞的應用

干細胞的應用非常廣泛，涉及到醫(yī)學的多個領域。現(xiàn)在，一些人的組織器官都是由科學家通過在體外鑒別、分離、純化、擴增和培養(yǎng)人體胚胎干細胞，以其為種子培育出的。

干細胞及其衍生組織器官廣泛的臨床應用，將產生一種全新的醫(yī)療技術，即利用自己干細胞再生人體組織器官，來替換自身病變的或衰老的組織器官。1999年，《Science》將干細胞研究列為世界十大科學成就第一。

在不久的將來，用神經干細胞替代已被破壞的神經細胞，有望使因脊髓損傷而癱瘓的病人重新站立起來。而帕金森氏綜合癥、老年性癡呆、艾滋病、失明、老年性癡呆、糖尿病和心肌梗塞等絕大多數(shù)疾病的患者，都可通過借助干細胞移植手術獲得健康。

5 干細胞研究中存在的問題

無可否認，干細胞的研究和應用，對于有效治療人類疾病方面具有巨大的潛能，但在其實際的研究過程中，仍存在很多問題。

5.1? 研究程度與應用安全性

干細胞的研究仍處在初始階段，無論是成體干細胞還是胚胎干細胞的研究與臨床應用之間還差距甚遠。干細胞移植時易產生不適宜的分化，產生免疫排斥，帶來安全隱患。控制和調節(jié)人體胚胎干細胞向成熟器官的發(fā)育是非常復雜和困難的，現(xiàn)在人們所能掌握的技術還遠遠沒有達到這個水平。

6 干細胞研究展望

近期，中國科學院上海生命科學院和上海交通大學醫(yī)學院最新研究發(fā)現(xiàn)，進化上高度保守的PTEN-C/EBPa-CTNNA1信號軸控制造血干細胞發(fā)育與白血病干細胞的惡性轉化。美國杜克大學醫(yī)學中心通過實驗認證，多效生長因子可促進造血干細胞擴張和再生，開拓了干細胞在再生醫(yī)學領域中的應用前景。而4月21日《Nature》在線版發(fā)表了多個研究機構共同完成的一項關于干細胞的新研究，表明miRNA可以從一個細胞移動到另一個細胞，更大規(guī)模的輸送影響基因表達的信號。

如果說21世紀是生命科學的世紀，那么，干細胞研究將在生命科學中起著主導作用。相信，依靠人們的聰明才智，必定會在干細胞的研究和應用方面取得喜人的成果，為人類的健康長壽帶來希望。

參考文獻

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