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1999年，《Science》将人类胚胎干细胞研究成果评为当年世界十大科技进展之首，2000年，《Time》周刊将其列为20世纪末世界十大科技成就之首，并认为胚胎干细胞和人类基因组将同时成为新世纪最具发展和应用前景的领域。干细胞的研究为什么会引起人们的如此关注?本文将对此作一简要介绍。1干细胞的概念 干细胞是在生物个体的生长和发育中起“主干”作用的原始细胞，具有自我更新、高度增殖和多向分化潜能的细胞群体，即这些细胞可以通过细胞分裂维持自身细胞群的大小，同时又可以进一步分化成为各种不同的组织细胞，从而构成机体各种复杂的组织器官。根据其发育阶段，干细胞又可分为胚胎干细胞和成体干细胞。胚胎干细胞的分化和增殖构成动物发育的基础，即由单个受精卵发育成为具有各种组织器官的个体，成体干细胞的进一步分化则是成年动物体内组织和器官修复再生的基础。 当受精卵分裂发育成囊胚时，将内细胞团分离出来进行培养，即可得到胚胎干细胞(ES细胞)；动物胚胎生殖嵴部位的胚芽细胞同样具有自我复制和分化成各种功能细胞的能力，也隶属胚胎干细胞(EG细胞)。早在1970年，Evans已经成功地分离出小鼠胚胎干细胞并在体外进行培养。到1998年，美国科学家Thomoson和Shamblott分别用ES和EG细胞建立了人类胚胎干细胞系，为研究胚胎干细胞的发育和利用胚胎干细胞治疗疾病提供了新的空间。 成年动物的组织和器官，如上皮和造血系统，之所以具有修复和再生的能力，成体干细胞在其中起着关键作用。在特定条件下，成体干细胞即可对称分裂为2个新的子代干细胞或2个功能细胞，也可不对称分裂为1个子代干细胞和1个功能细胞，从而使组织和器官保持生长和衰退的动态平衡。过去认为只有造血系统和上皮等组织含有成体干细胞，但最近的研究表明，成体干细胞普遍存在于人体的各种器官，这为利用成体干细胞治疗疾病提供了可能。2干细胞研究概况 自Evans等1981年首先建立了小鼠ES细胞系后，在此之后近20年内，人们相继自早期胚胎建立了猪、牛、兔、绵羊、山羊、水貂、仓鼠、灵长类动物(恒河猴、狨)和人类ES细胞系。最近，干细胞的研究又取得两个重大技术突破，一是人类胚胎干细胞在体外培养成功，实现了人类胚胎干细胞体外的非分化增殖。同时对胚胎干细胞进行定向分化研究也取得了明显的进展，而准确的分化诱导又是应用干细胞治疗疾病的基础。目前。胚胎干细胞在体外被诱导分化成的细胞类型越来越多，如Pacacios等利用某些骨髓基质细胞或其条件培养液，使胚胎干细胞在体外分化产生造血干细胞，并可进一步分化形成髓系造血细胞和淋巴细胞。 在干细胞研究中另一重大技术突破是成体干细胞的横向分化的发现。一般认为，胚胎干细胞具有全能性，能分化为体内所有的组织和器官；而成体干细胞的分化潜能较弱，只能分化成一种或有限的几种组织功能细胞。1999年，Jackson等用肌肉来源的成体干细胞在小鼠体内分化成各种血细胞。现在已有多家实验室证明人的骨髓干细胞可分化为肝脏细胞、肌肉细胞、神经细胞等。这表明一种组织的特异性干细胞可以横向分化成其他组织的细胞，干细胞的横向分化具有明显的普遍性。成体干细胞横向分化的发现不仅从理论上改写了“组织特异性干细胞只能定向分化”的经典概念，而且为利用成体干细胞治疗疾病提供了可能。 现在虽然有不少关于干细胞定向诱导和横向分化的研究报道，造血干细胞向肝脏细胞以及其他细胞的横向分化在人类也已得到证实，但这些研究基本上都是实验现象的观察，对其机制还缺乏了解，更不用说在体外进行完全的定向诱导和横向分化。因此，必须对干细胞发育的分子调控机制做深入的探讨。利用基因芯片技术，华盛顿大学的李凌衡等对小鼠造血干细胞的基因调控做了系统的研究，发现3万个基因中有3千个和干细胞的发育相关，其中70％的是已知基因。对这些基因做进一步的研究，将最终揭示调控干细胞发育的分子机制，为临床应用奠定基础。3干细胞研究的应用前景 研究干细胞增殖和分化机制的最终目的是应用干细胞治疗疾病。理论上讲，干细胞可用于各种疾病的治疗，而且应用干细胞治疗疾病具有很多传统治疗方法无法比拟的优点：1)一次性介入，永久性治疗；2)不需要完全了解疾病发病的确切机理；3)还可能应用自身干细胞移植，避免产生免疫排斥反应。比如，Ramiya等人从尚未发病的糖尿病小鼠的胰岛管中分离出胰岛干细胞，并在体外诱导这些细胞分化成为产生胰岛素的p细胞。移植实验表明，接受移植的糖尿病鼠血糖浓度控制良好，而对照的小鼠死于糖尿病。 利用胚胎干细胞治疗疾病有着广泛的应用前景，但它的应用还受到社会伦理方面的制约。而成体干细胞横向分化的发现对于细胞研究和应用具有革命性意义，人们可望从自体中分离出成体干细胞，在体外定向诱导分化为特定组织细胞，将这些细胞回输体内，从而达到长期治疗的目的。干细胞的医学应用还包括体外克隆人体器官，然而这比体内移植干细胞要复杂的多。相信随着研究的不断深入，来自人体干细胞的器官应用于临床治疗已为期不远。干细胞研究与应用不仅在疾病治疗方面有着极其诱人的前景，而且将对克隆动物，转基因动物生产，发育生物学，新药物的开发与药效、毒性评估等领域产生极其重要的影响。
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