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1、.干细胞的研究资料一.概述。干细胞是具有增殖和分化潜能的细胞,具有自我更新复制的能力,能够产生高度分化的功能细胞。简单来讲,它是一类具有多向分化潜能和自我复制能力的原始的未分化细胞,是形成哺乳类动物的各组织器官的原始细胞。干细胞在形态上具有共性,通常呈圆形或椭圆形,细胞体积小,核相对较大,细胞核多为常染色质,并具有较高的端粒酶活性。干细胞可分为胚胎干细胞和成体干细胞。干细胞是自我复制还是分化功能细胞,主要由于细胞本身的状态和微环境因素所决定。包括调节细胞周期的各种周期素和周期素依赖激酶、基因转录因子、影响细胞不对称分裂的细胞质因子。微环境因素,包括干细胞与周围细胞,干细胞与外基质以及干细胞与各
2、种可溶性因子的相互作用。由于干细胞需要完成自我更新和分化的工作,它们必然举有一些独有的特征。比如说1. 干细胞本身不是终末分化细胞,也干细胞不是处于分化途径的终端,不像假复层纤毛上皮细胞这类细胞已经分无可分了。2. 干细胞能无限增殖分裂；3. 干细胞可连续分裂几代,也可在较长时间内处于静止状态；4. 干细胞分裂产生的于细胞只能在两种途径中迭择其一或保持亲代特征,仍作为干细胞；或不可逆地向终末分化。由于细胞质中的调节分化蛋白不均匀地分配,使得一个子细胞不可逆地走向分化的终端成为功能专一的分化细胞；另一个保持亲代的特征,仍作为干细胞保留下来。分化细胞的数目受分化前干细胞的数目和分裂次数的控制,可以
3、说,干细胞是具多向潜能和自我更新特点的增殖速度较缓慢的细胞二.干细胞的分类。1.按照发育阶段分类胚胎干细胞Embryonic Stem Cell和成体干细胞Adult Stem Cell。1、胚胎干细胞包括ES细胞Embryonic Stem Cell、EG 细胞Embryonic Germ Cell2、成体干细胞包括神经干细胞Neural Stem Ce11,NSC、血液干细胞Hematopoietic Stem Cell,HSC、骨髓间充质干细胞Mesen chymal Stem Cell,MSC、表皮干细胞EPidexmis Stem Cell等。按分化潜能,干细胞可分为,全能干细胞,亚
4、全能干细胞,多能干细胞,单能干细胞。全能干细胞：具有形成完整个体的分化潜能,如受精卵亚全能干细胞：为人类体内存在为数不多的三胚层分化潜能干细胞多能干细胞：具有分化出多种细胞组织的潜能。如胚胎干细胞ES单能干细胞：只能向一种或两种密切相关的细胞类型分化。如神经干细胞、造血干细胞胚胎干细胞：ES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。研究和利用ES细胞是当前生物工程领域的核心问题之一。在未来几年,ES细胞移植和其它先进生物技术的联合应用很可能在移植医学领域引发革命性进步。胚胎干细胞可来源于畸胎瘤细胞EC、桑椹球细胞ES、囊胚内细胞团ES、拟胚体
5、细胞ES、生殖原基细胞EG等。当受精卵分裂发育成囊胚时,将内细胞团Inner Cell Mass分离出来进行培养,在一定条件下,这些细胞可在体外无限期地增殖传代,同时还保持其全能性,因此被称为胚胎干细胞。胚胎干细胞在培养条件下,若加入白血病抑制因子LIFLeu kaemia Inhlbitory Factor,则能保持在未分化状态,若去掉LIF,胚胎干细胞迅速分化,最终产生多种细胞系,如肌肉细胞、血细胞、神经细胞或发育成胚胎体。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。在特定条件下,成体干细胞或者产生新的干细胞,或者按一定的
6、程序分化,形成新的功能细胞,从而使组织和器官保持生长和衰退的动态平衡。成体干细胞可以由下列几个方面得到：胚胎细胞由胚胎干细胞定向分化,或移植分化而成。胚胎组织由分离胚胎组织、细胞分离、或培养而成。成体组织由脐血、新生儿胎盘、骨髓、外周血、骨髓间质、脂肪细胞等得到。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。造血干细胞的移植是治疗血液系统疾病、先天性遗传疾病以及多发性转移性肿瘤疾病的最有效方法。与骨髓移植和外周血干细胞移植相比,脐血干细胞移植的长处在于无来源的限制,对HLA配型要求不高,不易受病毒或肿瘤的污染。神经干细胞：神经干细胞的研究尚处初级阶段。理
7、论上讲,任何一种中枢神经疾病都可归结为神经干细胞功能的紊乱。给帕金森氏综合症患者的脑内移植含有多巴胺生成细胞的神经细胞,可治愈部分患者的症状。周边血干细胞：骨髓中存有人体内最主要造血干细胞的来源,而周边血干细胞则是指借由施打白细胞生长激素,将骨髓中的干细胞驱动至血液中,再经由血液分离机收集取得之干细胞.由于与骨髓干细胞极为相近,现已逐渐取代需要全身麻醉的骨髓抽取手术.脂肪干细胞：以往人们因塑身而抽出的脂肪,大部分都当废弃物丢掉,现经由医学专家研究证,脂肪中含有大量的间质干细胞,间质干细胞具有体外增生及多重分化的潜力,能运用于组织与器官的再生与修复.骨髓间充质干细胞：是干细胞家族的重要成员,来源
8、于发育早期的中胚层和外胚层.MSC最初在骨髓中发现,因其具有多向分化潜能、造血支持和促进干细胞植入、免疫调控和自我复制等特点而日益受到人们的关注.如间充质干细胞在体内或体外特定的诱导条件下,可分化为脂肪、骨、软骨、肌肉、肌腱、韧带、神经、肝、心肌、内皮等多种组织细胞,连续传代培养和冷冻保存后仍具有多向分化潜能,可作为理想的种子细胞用于衰老和病变引起的组织器官损伤修复.骨髓间充质干细胞由于其来源广泛,易于分离培养,并且具有较强的分化潜能和可自体移植等优点,越来越受到学者们的青睐,被认为是不久即将被引入临床治疗的最优干细胞.心脏干细胞以色列的科学家研究出了一种用干细胞做成的心脏,这是由干细胞的分裂
9、形成的。胎盘造血干细胞胎盘是胎儿和母亲血液交换的场所,含有非常丰富的血液微循环。人在母亲子宫内发育的阶段,胎盘是首先形成的器官之一。胎盘中含有大量的早期干细胞,包括数量丰富的造血干细胞。这些干细胞在胎盘中行使着造血的功能。小孩出生后剥离的胎盘内所含的造血干细胞,可以分化形成各种血细胞红细胞、白细胞、血小板等的祖宗,注射到体内可以发挥造血功能。胎盘亚全能干细胞亚全能干细胞自胚胎形成的第5到7天开始出现,能分化形成200多种人体组织器官细胞,但不能形成一个完整的人体。胎盘亚全能干细胞是来源于新生儿胎盘组织的一族亚全能干细胞,其在发育阶段与胚胎干细胞接近,具备分化形成三个胚层的组织细胞的能力,但不会
10、形成畸胎瘤。羊膜干细胞来源于羊膜上皮,表达多种胚胎干细胞的标志物,具有多系分化的能力,其分化能力超过骨髓来源的间充质干细胞,具有较低的免疫原性。胚胎干细胞Embryonic Stem cell,ES细胞。胚胎干细胞当受精卵分裂发育成囊胚时,内层细胞团Inner Cell Mass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。早在1970年Martin Evans已从小鼠中分离出胚胎干细胞并在体外进行培养。而人的胚胎干细胞的体外培养才获得成功。进一步说,胚胎干细胞ES细胞是一种高度未分化细胞。ES细胞的研究可追溯到上世纪五十年代,由于畸胎瘤干细胞EC细胞
11、的发现开始了ES细胞的生物学研究历程。许多研究工作都是以小鼠ES细胞为研究对象展开的,如：德美医学小组在成功的向试验鼠体内移植了由ES细胞培养出的神经胶质细胞。密苏里的研究人员通过鼠胚细胞移植技术,使瘫痪的猫恢复了部分肢体活动能力。随着ES细胞的研究日益深入,生命科学家对人类ES细胞的了解迈入了一个新的阶段。在98年末,两个研究小组成功的培养出人类ES细胞,保持了ES细胞分化为各种体细胞的全能性。这样就使科学家利用人类ES细胞治疗各种疾病成为可能。然而,人类ES 细胞的研究工作引起了全世界范围内的很大争议,出于社会伦理学方面的原因,有些国家甚至明令禁止进行人类ES细胞研究。无论从基础研究角度来
12、讲还是从临床应用方面来看,人类ES细胞带给人类的益处远远大于在伦理方面可能造成的负面影响,因此要求展开人类ES细胞研究的呼声也一浪高似一浪。成体过去认为成体干细胞主要包括上皮干细胞和造血干细胞。研究表明,以往认为不能再生的神经组织仍然包含神经干细胞,说明成体干细胞普遍存在,问题是如何寻找和分离各种组织特异性干细胞。成体干细胞经常位于特定的微环境中。微环境中的间质细胞能够产生一系列生长因子或配体,与干细胞相互作用,控制干细胞的更新和分化。造血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、胎盘组织中。协和医大血液学研究所的庞文新又在肌肉组织中发现了具有造血潜能的干细胞。
13、造血干细胞的移植是治疗血液系统疾病、先天性遗传疾病以及多发性和转移性恶性肿瘤疾病的最有效方法。在临床治疗中,造血干细胞应用较早,在20世纪五十年代,临床上就开始应用骨髓移植BMT方法来治疗血液系统疾病。到八十年代末,外周血干细胞移植PBSCT技术逐渐推广开来,绝大多数为自体外周血干细胞移植APBSCT,在提高治疗有效率和缩短疗程方面优于常规治疗,且效果令人满意。在东北地区首例脐血干细胞移植成功,又为中国造血干细胞移植技术注入新的活力。随着脐血干细胞移植技术的不断完善,它可能会代替APBSCT的地位,为全世界更多的血液病及恶性肿瘤的患者带来福音。神经神经干细胞关于神经干细胞研究起步较晚,由于分离
14、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。理论上讲,任何一种中枢神经系统疾病都可归结为神经干细胞功能的紊乱。脑和脊髓由于血脑屏障的存在使之在干细胞移植到中枢神经系统后不会产生免疫排斥反应,如：给帕金森氏综合症患者的脑内移植含有多巴胺生成细胞的神经干细胞,可治愈部分患者症状。除此之外,神经干细胞的功能还可延伸到药物检测方面,对判断药物有效性、毒性有一定的作用。实际上,到目前为止,人们对干细胞的了解仍存在许多盲区。20XX年初美国研究人员无意中发现在胰腺中存有干细胞；加拿大研究人员在人、鼠、牛的视网膜中发现了始终处于休眠状态的干细胞；有些科
15、学家证实骨髓干细胞可发育成肝细胞,脑干细胞可发育成血细胞。随着干细胞研究领域向深度和广度不断扩展,人们对干细胞的了解也将更加全面。21世纪是生命科学的时代,也是为人类的健康长寿创造世界奇迹的时代,干细胞的应用将有广阔前景。肌肉成肌细胞myoblasts可发育分化为成肌细胞myocytes,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。骨髓骨髓间充质干细胞mesenchymal stem cells,MSC是干细胞家族的重要成员,来源于发育早期的中胚层和外胚层。骨髓间充质干细胞具有如下的优点：一.具有强大的增殖能力和多向分化潜能,在适宜的体内或体外环境下不仅可分化为造血细胞,还具有分化为肌细胞、肝细胞、成骨细胞、软骨细胞、基质细胞等多种细胞的能力。二.具有免疫调节功能,从而发挥免疫重建的功能。干细胞的调控是指给出适当的因子条件,对干细胞的增殖和分化进行调控,使之向指定的方向发展。内源性调控干细胞自身有许多调控因子可对外界信号起反应从而调节其增殖和分化,包括调节细胞不对称分裂的蛋人体胚胎干细胞人体胚胎干细胞白,控制基因表达的核因子等。另外,干细胞在终末分化之前所进行的分裂次数也受到细胞内调控因子的制约。细胞内蛋白对干细胞分裂的调控：干细胞分裂可能产生新的干细胞或分化的功能细胞。这种分化的不对称是由于细胞本身成分的不均等分配和周围环境的作用造成的。细
