[精品]干細(xì)胞的研究進(jìn)展

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1、干細(xì)胞的研究進(jìn)展干細(xì)胞(stemcells)是一類貝?有口我復(fù)制能力(self-renewing)的多潛能細(xì)胞，在一定條件下，它可以分化成多種功能細(xì)胞。根據(jù)英發(fā)育階段，丁細(xì)胞分為胚胎丁細(xì)胞和成體F細(xì)胞。胚胎干細(xì)胞的分化和增殖構(gòu)成動物發(fā)育的基礎(chǔ)，即由單個受精卵發(fā)育成為具有各種組織器官的個體；成體干細(xì)胞的進(jìn)一步分化則是成年動物體內(nèi)組織和器官修復(fù)再生的基礎(chǔ)。而所謂的干細(xì)胞生物工程是指在體外對干細(xì)胞進(jìn)行操作，包括體外增殖、定向誘導(dǎo)分化、棊因修飾和組織成形等。當(dāng)受精卵分裂發(fā)育成囊胚時，將內(nèi)細(xì)胞團(tuán)(InnerCellMass)分離出來進(jìn)行培養(yǎng)，在

2、一定條件下，這些細(xì)胞既可在體外”無限期'的增殖傳代，同吋還保持其全能性，因此被稱為胚胎干細(xì)胞(EmbryonicStemCells,ES細(xì)胞)。其實，動物胚胎生殖悄部位的胚芽細(xì)胞同樣具冇自我復(fù)制和分化成各種功能細(xì)胞的能力，因此也隸屬胚胎干細(xì)胞(EmbryonicGermCells,EG細(xì)胞)。早在1970年，小鼠胚胎干細(xì)胞就可以成功地在體外進(jìn)行培養(yǎng)。作為轉(zhuǎn)基因和基因敲除技術(shù)的基礎(chǔ)，小鼠胚胎十細(xì)胞的體外培養(yǎng)為利用小鼠作為動物模型研究基因功能和生命現(xiàn)象做出了不可佔量的貢獻(xiàn)。然而，人的胚胎干細(xì)胞的體外培養(yǎng)J［到最近才獲得成功。1998年，美

3、國科學(xué)家JamesThomson和JohnGearhart分別用ES和EG細(xì)胞建立了胚胎T細(xì)胞系，為研究胚胎干細(xì)胞的發(fā)育和利用胚胎干細(xì)胞治療疾病提供了新的空間。一-般認(rèn)為，胚胎干細(xì)胞具冇全能性，能分化為體內(nèi)所冇的組織和器官。而成體丁細(xì)胞的分化潛能較弱，只能分化成一種或冇限的兒種組織功能細(xì)胞。然而，這個觀點已經(jīng)受到挑戰(zhàn)，目前已有多家實驗室證明人的佇髓間充質(zhì)干細(xì)胞可以分化為肝臟細(xì)胞，肌肉細(xì)胞，神經(jīng)細(xì)胞等。這表明一種組織的特異性十細(xì)胞可以分化成其他組織的細(xì)胞，十細(xì)胞的分化具冇相當(dāng)?shù)钠毡樾?。如果一種組織的成體干細(xì)胞可以按照人為需要分化成其它組

4、織細(xì)胞，那么，就可以利用病人非病變組織的干細(xì)胞來替代病變組織的細(xì)胞從而治療疾病，同時還從根本上避免了由于異體移植而導(dǎo)致的免疫排斥。因為造血T細(xì)胞是最早發(fā)現(xiàn)，最多研究和最先用于治療疾病的成體干細(xì)胞，氏久以來在人們的觀念中，”干細(xì)胞”只屬于造血系統(tǒng)。近年來由于干細(xì)胞理論的突破和研究技術(shù)的長足進(jìn)展，在幾乎所有組織屮部發(fā)現(xiàn)了”干細(xì)胞"o1999年12月，美國《科學(xué)》雜志把干細(xì)胞牛物學(xué)和以干細(xì)胞臨床應(yīng)用為內(nèi)容的干細(xì)胞牛物工程評定為二十世紀(jì)世界科學(xué)進(jìn)展的最重要領(lǐng)域。干細(xì)胞牛物學(xué)和干細(xì)胞生物T程已經(jīng)成為繼人類基因組人規(guī)模測序之麻最具活力，最有影響和

5、最有應(yīng)用前景的生命學(xué)科。不對稱分裂對T?細(xì)胞B我復(fù)制非常重要。通過細(xì)胞質(zhì)內(nèi)活性物質(zhì)的不對稱分布，一個子代細(xì)胞保留了作為T?細(xì)胞所必需的信息，實現(xiàn)干細(xì)胞的自我復(fù)制；另外一個子細(xì)胞因為不包含那些作為干細(xì)胞的必要成份，而從此走向分化。然而，在人多數(shù)哺乳類動物細(xì)胞屮，不是每一個干細(xì)胞的每一次分裂都遵循不對稱分裂的規(guī)律，自我復(fù)制和細(xì)胞分化的平衡是在群體意義上實現(xiàn)的。干細(xì)胞可選擇全部分化，半數(shù)分化或全部自我復(fù)制，而選擇的根據(jù)則是干細(xì)胞內(nèi)外壞境協(xié)同作用的結(jié)果。干細(xì)胞的不對稱分裂是通過干細(xì)胞內(nèi)的一?些結(jié)構(gòu)蛋白調(diào)控的，細(xì)胞結(jié)構(gòu)蛋白則往往是通過影響紡錘體

6、的位宜來調(diào)節(jié)T細(xì)胞的不對稱分裂?；蜣D(zhuǎn)錄因子對T?細(xì)胞分化的調(diào)節(jié)也非常重要。比如，Oct4是一種哺乳動物胚胎細(xì)胞表達(dá)的轉(zhuǎn)錄因子。在胚胎干細(xì)胞的發(fā)育中，它通過調(diào)節(jié)成纖維細(xì)胞化長因子FGF-4的表達(dá)和分泌，影響干細(xì)胞周圍滋養(yǎng)層細(xì)胞的的成熟，從陽調(diào)節(jié)干細(xì)胞的行為。端粒體Cfelomere)的長度和干細(xì)胞的增殖和分化也有重要關(guān)系。敲除端粒體基因的小鼠具造血F細(xì)胞的自我復(fù)制能力卜?降；雄性鼠的精細(xì)胞發(fā)育也受到障礙。因為端粒體的長度和染色體的功能狀態(tài)有關(guān)，因此染色體的功能狀態(tài)可能決定了干細(xì)胞的命運。除上述內(nèi)源性調(diào)控外，干細(xì)胞的分化還受到其周圍組織

7、及細(xì)胞外基質(zhì)等外源性因素的影響。至少有兩類因子在不同組織其至不同種屬小調(diào)節(jié)干細(xì)胞的增殖和分化：轉(zhuǎn)化生長因子TGF和Wnt(編碼一組調(diào)節(jié)胚胎發(fā)育的分泌蛋白質(zhì))家族。干細(xì)胞的臨床應(yīng)用和詢景利用干細(xì)胞治療疾病，首先要解決四個問題：第一，干細(xì)胞的來源和數(shù)l=h第二，如何把干細(xì)胞轉(zhuǎn)化成病人所需的功能細(xì)胞；第三，如何克服免疫排斥；第四，如何誘導(dǎo)干細(xì)胞形成一個具有一定解剖結(jié)構(gòu)的臟器。對丁?以上問題，已經(jīng)做了大雖:的研究工作。如前所述，胚胎干細(xì)胞可以按照Thomson和Gearhart的方法，用ES或EG細(xì)胞在體外培養(yǎng)建系來獲得。胚胎干細(xì)胞町以在體外

8、”無限期“增殖同時還保持其全能性，即分化成各種功能細(xì)胞，因此從理論上講，胚胎干細(xì)胞是干細(xì)胞的授豐富的來源。但是，因為不同個體來源的胚胎干細(xì)胞其組織相容性抗原不盡相同，而配型不合的細(xì)胞移植必然會引起免疫排斥。另外，由于胚胎