干细胞研究进程

干细胞研究进程 生物学基础 论文 政研论文下载论文大学下载论文大学下载关于长拳的论文浙大论文封面下载 干细胞研究进程 干细胞的研究进展 摘要:干细胞是指具有无限制自我更新能力、同时也可分化成特定组织的细胞，在细胞发育过程中处于较原始阶段。干细胞是一种未充分分化，尚不成熟的细胞，在一定条件下，它可以分化成多种功能细胞，具有再生各种组织器官和人体的潜在功能。自1983年Suston在文献中第一次提出干细胞具有自我更新能力，从此科学家们对干细胞的研究不断深入，虽然只有了短短几十年的历史，但因其具有很广泛的研究意义，所以发展迅速，可用于临床治疗与人体的延年益寿。 [关键词]:干细胞 胚胎干细胞 人类胚胎干细胞 伦理 生物应用 一、干细胞的定义与分类 1、干细胞的定义 干细胞是一类具有自我更新与增殖分化能力的细胞，能产生表现型与基因型和自己完全相同的子细胞。在一定条件下，它可以分化成多种功能细胞。干细胞是一种未充分分化，尚不成熟的细胞，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”。 干细胞有两种分类方法，第一种分类方法是根据干细胞分化潜能的大小分为三类:全能性干细胞、多能性干细胞和单能干细胞。第二种分类方法是根据干细胞所处的发育阶段分为胚胎干细胞和成体干细胞。胚胎干细胞的发育等级较高，是全能干细胞，而成体干细胞的发育等级较低，是多能或单能干细胞。 从干细胞到成熟细胞有许多分化阶段:最原始的干细胞是全能性干细胞，分化方向已经确定的干细胞即多能干细胞，它们将分化成特定的组织。持续停留在某种组织中的干细胞被称为组织特异性干细胞肌肉干细胞、表皮层干细胞就属于此类。很多成年人组织含有干细胞，当组织受到外伤、老化、疾病等的损伤时，这些细胞就增殖分化，产生新的组织来代替它们，以保持机体的稳态平衡。 干细胞的发育受多种内在机制和微环境因素的影响。目前人类胚胎干细胞已可成功地在体外培养。最新研究发现，成体干细胞可以横向分化为其他类型的细胞和组织，为干细胞的广泛应用提供了基础。 在胚胎的发生发育中，单个受精卵可以分裂发育为多细胞的组织或器官。在成年动物中，正常的生理代谢或病理损伤也会引起组织或器官的修复再生。胚胎的分化形成和成年组织的再生是干细胞进一步分化的结果。胚胎干细胞是全能的，具有分化为几乎全部组织和器官的能力。而成年组织或器官内的干细胞一般认为具有组织特异性，只能分化成特定的细胞或组织。 2、分类 【1】、干细胞根据干细胞分化潜能的大小分为以下三类: (1)全能性干细胞 由卵和精细胞的融合产生受精卵在形成胚胎过程中四细胞期之前任一细胞皆是全能干细胞，它具有形成完整个体的分化潜能。也就是说能发展成一个个体的细胞就称为全能干细胞。如胚胎干细胞，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。 (2)多能性干细胞 这种干细胞具有分化出多种组织细胞的潜能，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，只能分化成特定组织或器官等特定族群的细胞。骨髓多能造血干细胞就是个例子，它可分化出至少12种血细胞，但不能分化出造血系统以外的其他细胞。 (3)单能干细胞 也称专能或偏能干细胞。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。 】干细胞按照位置可以分为以下五类: 【2 (1)胚胎干细胞 胚胎干细胞当受精卵分裂发育成囊胚时，内层细胞团的细胞即为胚胎干细胞。 (2)成体干细胞 成年动物的许多组织和器官，比如表皮和造血系统，具有修复和再生的能力。成体干细胞在其中起着关键的作用。 (3)造血干细胞 造血干细胞是体内各种血细胞的唯一来源，它主要存在于骨髓、外周血、脐带血中。 4)神经干细胞 ( 神经干细胞关于神经干细胞研究起步较晚，由于分离神经干细胞所需的胎儿脑组织较难取材，加之胚胎细胞研究的争议尚未平息，神经干细胞的研究仍处于初级阶段。 (5)肌肉干细胞 可发育分化为成肌细胞，后者可互相融合成为多核的肌纤维，形成骨骼肌最基本的结构。 二、人类胚胎干细胞 1、胚胎干细胞 当受精卵分裂发育成囊胚时，内层细胞团的细胞即为胚胎干细胞。胚胎干细胞具有全能性，可以自我更新并具有分化为体内所有组织的能力。也就是说，胚胎干细胞是一种高度未分化细胞。它具有发育的全能性，能分化出成体动物的所有组织和器官，包括生殖细胞。 正是由于胚胎干细胞的这种能力，使得对它的研究具有极大的科学价值以及广阔的应用前景，尤其是对人类胚胎干细胞的研究。如果科学家最终能够成功诱导和控调控胚胎干细胞的分化与增殖，将对胚胎干细胞的基础研究和临床应用带来积极影响，是之有可能在药学研 究、细胞代替治疗和基因治疗的载体、器官克隆等方面显示出重要的科学价值。 2、人类胚胎干细胞 【1】人类胚胎干细胞及其生物学特点 人类胚胎干细胞是存在于人类早期胚胎中的干细胞，其最大的特点是具有发育的全能性，能分化出人体全身200多种细胞类型，构建集体的所有组织和器官。在显微镜下观察存活5~7天的胚胎，大约由140个细胞组成，它们相互依偎呈空心的圆球状，形成胚泡。陪胚泡外层组织即滋养层，有一层扁平的细胞组成，会发展成为胎盘。胚泡中心的腔称为“囊胚腔”，腔内一侧的细胞群即“内细胞团”,这种“内细胞团”中的细胞就是胚胎干细胞。它在形成人的内、中、外三个胚层时开始分化，每个胚层将分化形成人体的各种组织器官。 【2】人类胚胎干细胞研究的历史情况 1998年11月，威斯康星大学的汤姆森和霍普金斯大学的吉尔哈特教授几乎同时利用不同的方法成功地使人类胚胎干细胞在体外生长和增殖，由此获得了具有无限增殖和分化潜力的人类胚胎干细胞。人类胚胎干细胞的分离和体外培养的成功，使科学家们看到了干细胞生物工程的曙光，即在体外培养所需的组织细胞，取代人体内的损坏组织细胞以治疗各种疑难疾病。由此，掀起了全球性人类干细胞研究的新热潮。 2001年，马萨诸塞州的科学家宣布，他们利用克隆技术制造出人体胚胎，并从中取出了干细胞。紧接着威斯康星大学的血液学家考 夫曼和胚胎干细胞专家汤普森成功的将胚胎干细胞分化成人类骨髓中的造血先驱细胞，并进一步培养成红细胞、白细胞与血小板等血液细胞。 2003年，建立了人类皮肤细胞与兔子卵细胞种间融合的方法，为人胚胎干细胞研究提供了新的途径。 2010年5月20日，美国克雷格?文特尔研究所的研究人员声称，他们人工合成了一种细菌的脱氧核糖核酸(DNA)，并将其植入另一个细菌体内。经过多次尝试后，最终他们使植入人造DNA的细菌重新获得生命，并开始在实验室的培养皿中繁殖。该项目的负责人J?克雷格?文特尔将“人造生命”起名为“辛西娅”(Synthia，意为“人造儿”)。 【3】人类胚胎干细胞研究的的潜在价值 (1)揭示了人及动物的发育机制及其影响因素 人类胚胎细胞系的建立及人类胚胎干细胞的的研究，可以版帮助我们理解人类发育过程的复杂事件，使人深刻认识一直困扰着胚胎学家的一些基本问题，促进对人胚胎发育细节的基础研究。如今，人们可以培育出大量人类胚胎发育过程中不同时期的细胞，通过对它们基因表达的研究观察，也有望认识畸形胎儿发生的机制。 (2)药学研究方面 在新药的研究中，胚胎干细胞提供了药理、药效、毒理、被药物代谢等研究的细胞水平的研究手段，大大减少了药物检测所需动物的数量。胚胎干细胞有望在短期内实现的优势就是在药物筛选中。 (3)细胞代替治疗和基因治疗的载体 干细胞最诱人的前景和用途是生产组织和细胞，用于细胞疗法，为细胞移植提供无免疫原性的材料。任何涉及丧失正常细胞的疾病，都可以移植由胚胎干细胞分化而来的特异组织细胞来治疗。如用胰岛细胞治疗糖尿病。 (4)器官克隆 干细胞最理想阶段是希望在体外进行“器官克隆”以供病人移植。技术路线是:病人体细胞核——移入去核的成熟受体卵母细胞——早期胚胎——分离人类胚胎干细胞——基因修饰——定向分化——组织器官工程——移植给病人。目前，器官克隆吸引着全球许多科学家的致力研究。 三、生物方面的应用 1、利用干细胞培育出人工精子卵子 美国科学家在实验室中通过人体干细胞制造出人工精子和卵子，在为无数不孕不育症夫妇带来福音的同时，也为人类的亲子关系带来无穷争论。 2、成功用单倍体胚胎干细胞培育出半克隆鱼 在新加坡国立大学供职的3名中国科研人员以青鳉鱼为模式动物，成功培育出单倍体胚胎干细胞系，并将该单倍体胚胎干细胞的细胞核移植到正常的未受精卵细胞中，培育出一条名叫“霍莉”的半克隆鱼。 四、胚胎干细胞研究中的伦理争论 1、人类胚胎干细胞的来源问题 人类胚胎干细胞由4种主要来源: 第一种胚胎干细胞的来源是实验室里试管人工受精的副产品——来自临床人工受精的剩余胚胎。这里涉及的伦理学问题主要是胚胎的道德问题，即对胚胎本身应该有何种程度的尊重。 第二种胚胎干细胞的来源是使用捐献的精子和卵子在实验室里产生胚胎。 第三种人类胚胎干细胞的来源是通过体细胞核移植技术即克隆技术制造胚胎。 第四种人类胚胎干细胞的来源是流产的婴儿。 每一种来源都遭到伦理学问题上的挑战。 2、人类胚胎的道德和法律地位问题 宗教界和反堕胎人士认为:在受精那一刹那，人的灵魂就已经产生，因此人的生命始于受精。摧毁人类胚胎，就等于扼杀人的生命。 五、干细胞研究的意义 分化后的细胞，往往由于高度分化而完全丧失了再分化的能力，这样的细胞最终将衰老和死亡。然而，动物体在发育的过程中，体内却始终保留了一部分未分化的细胞，这就是干细胞。干细胞又叫做起源细胞、万用细胞，是一类具有自我更新和分化潜能的细胞。可以这样说，动物体就是通过干细胞的分裂来实现细胞的更新，从而保证动 物体持续生长发育的。 干细胞的用途非常广泛，涉及到医学的多个领域。目前，科学家已经能够在体外鉴别、分离、纯化、扩增和培养人体胚胎干细胞，并以这样的干细胞为“种子”，培育出一些人的组织器官。干细胞及其衍生组织器官的广泛临床应用，将产生一种全新的医疗技术，也就是再造人体正常的甚至年轻的组织器官，从而使人能够用上自己的或他人的干细胞或由干细胞所衍生出的新的组织器官，来替换自身病变的或衰老的组织器官。 我国的干细胞研究和应用已经具备了一定的基础，早在20世纪60年代就开始了骨髓干细胞移植方面的研究，目前研究和应用得最多的是造血干细胞。1992年，我国内地第一个骨髓移植非亲属供者登记组在北京成立，“中华骨髓库”也正式接受捐赠。2002年，北京建立了脐带血干细胞库。 2010年全国主要省会大多出现了采血困难的情况，青岛、威海、等地出现不同程度血库告急，昆明更是出现十年来最严重血荒，北京血库库存仅为正常值一半。献血人员减少固然是很重要的原因，但我们不能强迫别人献血，但依靠自身造血能力的提高或者说是对造血功能有更深层次的了解，如对造血干细胞研究能够取得长足的进步，那么这种“血荒”现象可能在未来几十年中大大减少，从而使更多的生命能够得到挽救。 六、参考文献 电子参考文献: 百度科学 非电子参考文献: 《中国生物科学》siiner ;2009年3月 《现代生物学技术中伦理问题的研究》 韩跃红主编;人民出版社; 《干细胞技术》 裴雪涛著;化学工业出版社2002年版; 《胚胎干细胞研究面面观》 黄柒金著;