干細胞研究的進展與前景

干細胞研究的進展與前景(文獻綜述)胞生第一組干細胞是人體內(nèi)最原始的細胞，具有較強的分化再生能力，由于干細胞的應用領(lǐng)域非常廣闊，21世紀以來一直被認為是科技發(fā)展的熱點之一。2000年干細胞研究被美國《科學》雜志列入年度世界十大科學進展。2001年美國《科學》又將其置于2002年值得關(guān)注的六大熱門科技領(lǐng)域之首。2001年以來，美國、英國、中國等國家已紛紛立法允許應用干細胞進行治療性克隆的研究。有關(guān)干細胞治療的研究具有不可估量的醫(yī)學價值，其巨大的臨床應用潛力將對醫(yī)學產(chǎn)生巨大的影響。干細胞的定義干細胞（stemcell）是具有自我復制能力的多潛能性細胞，是一種未充分分化，尚不成熟的細胞，具有再生各種組織和人體的潛在功能的細胞。干細胞的分類2.1根據(jù)發(fā)育狀態(tài)分類干細胞根據(jù)所處的發(fā)育階段可以分為胚胎干細胞（embryonicstemcell）和成體干細胞（somaticstemcell）。2.1.1胚胎干細胞：胚胎干細胞是來源于胚胎內(nèi)細胞團或原始生殖細胞的一種多能細胞系，能以一種不確定的未分化狀態(tài)擴增，幾乎可以向所有成年組織分化。2.1.2成體干細胞：指存在于已經(jīng)分化組織中的未分化細胞，這種細胞能夠自我更新和分化行成該類型組織。目前發(fā)現(xiàn)的成體干細胞有造血干細胞、骨髓間充質(zhì)干細胞、神經(jīng)干細胞、肝干細胞、視網(wǎng)膜神經(jīng)干細胞、胰腺干細胞等。2.2根據(jù)發(fā)育潛能分類干細胞根據(jù)的發(fā)育潛能可分為全能干細胞（totipotentstemcell）、多能干細胞（pluripotentstemcell）和專能干細胞（unipotentstemcell）。2.2.1全能干細胞：具有形成完整個體的分化潛能，如受精卵，胚胎干細胞。2.2.2多能干細胞：具有分化出多種組織細胞的潛能，但失去了發(fā)育成完整個體的能力，發(fā)育潛能受到一定的限制，如骨髓多能干細胞。2.2.3專能干細胞：這類干細胞只能像一種類型或密切相關(guān)的兩種類型的細胞分化，如上皮組織基底層干細胞，肌肉中的成肌細胞。干細胞的獲得3.1體外培養(yǎng)法2007年，JamesA.Thomson在Wisconsin大學領(lǐng)導的研究小組從人胚胎組織中培養(yǎng)出了干細胞株[1]。他們使用的方法是：人卵體外受精后，將胚胎培育到囊胚階段，提取內(nèi)細胞團細胞，建立細胞株。經(jīng)測試這些細胞株的細胞表面標記和酶活性，證實它們就是全能干細胞。用這種方法，每個胚胎可取得15~20干細胞用于培養(yǎng)。雖然通過體外培養(yǎng)的方式可以獲得多能細胞系，但是使用這種方式獲得的細胞系有限。這種非病人自身細胞在細胞移植治療中同樣存在配型和免疫排斥問題。3.2體細胞核移植研究表明，多種類型的已分化細胞的核移植到去核的卵母細胞內(nèi)均可以產(chǎn)生多能性干細胞，進而完成全部發(fā)育過程產(chǎn)生成活健康的個體[2,3]。通過核移植方式獲得的胚胎干細胞樣細胞的多能性也得到了證實[4]。核移植提供了一條獲得病人自身特異性多能性干細胞的途徑，從而實現(xiàn)“治療性克隆”。將染色體移植到除去染色體的有絲分裂期受精卵內(nèi)可以達到相同的效果[5]。使用這種方式獲得多能干細胞，可以利用廢棄的受精卵，還可以利用受精異常的非整倍體受精卵。雖然通過核移植可以獲得個性化的多能性干細胞，但是在獲得干細胞的過程中使用了異體卵母細胞，同樣涉及到倫理問題，有可能限制這種方法的使用。3.3細胞融合法原生殖細胞與成體胸腺淋巴細胞融合后獲得的雜合細胞在形態(tài)上與原生殖細胞相同，這提供了一條新的獲得多能性干細胞的途徑。成體胸腺細胞和胚胎干細胞融合后形成的雜合細胞在很多方面顯示出了多能性。并且，該雜合細胞在體內(nèi)可以形成含3個原始胚層的雜合胚胎。這一結(jié)果證明了干細胞可以使與之融合的成體細胞基因重新編程，獲得多能性[6]。以融合方式獲得的雜合細胞的多能性已經(jīng)得到證實[7]。干細胞的研究現(xiàn)狀4.1美國干細胞研究現(xiàn)狀在干細胞研究鄰域，美國保持著絕對的領(lǐng)先地位。從最初的骨髓移植算起，干細胞研究在美已進行了30年。目前在美國已建立起16株人胚胎干細胞系[8]，在胚胎干細胞的誘導分化，基因調(diào)控以及相關(guān)組織工程均取得一大批研究成果和專利。2002年4月，美國國家衛(wèi)生研究所決定撥款350萬美元，資助4所機構(gòu)進行人類胚胎干細胞研究。這是美國總統(tǒng)布什宣布允許有限支持人類胚胎干細胞研究以來，美政府向該領(lǐng)域投入的首筆大額經(jīng)費。2005年10月，美國食品和藥物管理局(FDA)也已批準將神經(jīng)干細胞移植入人體大腦。2006年財力雄厚的哈佛大學宣布正式啟動通過克隆人類胚胎提取干細胞的研究項目，并投巨資建立美國最大的干細胞研究中心。2011財年，美國國立衛(wèi)生院（NIH）將投入3.58億美金支持成體干細胞研究[9]。4.2英國干細胞研究現(xiàn)狀2001年1月，英國第一個將克隆研究合法化，允許科學家培養(yǎng)克隆胚胎以進行干細胞研究，并將這一研究定性為“治療性克隆”[10]。2005年英國稱將建立全國性干細胞研究網(wǎng)絡，以鞏固英國在該領(lǐng)域的領(lǐng)先地位，2006年，英國批準世界首個干細胞銀行向各國科學家或?qū)嶒炇姨峁┡咛ジ杉毎?006年，歐盟議會通過干細胞研究撥款法案，干細胞研究在歐盟從此擁有“合法身份”。4.3我國干細胞的研究現(xiàn)狀在這場干細胞研究開發(fā)的國際競爭中，我國的反應較快。自20世紀90年代后期以來，干細胞研究一直受到我國政府和科學界的高度重視。1998年起，國家科技部和國家自然科學基金委員先后把干細胞研究作為我國科技發(fā)展的重點領(lǐng)域，并于2000年以來連續(xù)多年將其列入“863”，“973”，國家自然基金重點項目，投入大量資金資助。根據(jù)PubMed數(shù)據(jù)庫的檢索結(jié)果，以我國為第一承擔單位發(fā)表的干細胞相關(guān)論文數(shù)由1998年僅占全世界總數(shù)的0.3%上升到2010年的7.5%。截至2010年3月，中國干細胞相關(guān)發(fā)明專利申請量和作為專利優(yōu)先權(quán)國家的專利申請量分別位居世界第6位和第3位[11]。4.4其他國家干細胞研究進程德國、新加坡、澳大利亞等多個國家也把干細胞研究作為生物高技術(shù)研究的重點，不但制定了短期和長期的發(fā)展計劃，而且投資建立了大批專業(yè)化干細胞工程技術(shù)研究中心。瑞典巴西也于2005年通過立法繼續(xù)支持干細胞研究。2000年新加坡、澳大利亞的pera等也有培養(yǎng)成功人胚胎干細胞的相關(guān)報道[12]。2006年，澳大利亞眾議院通過了一項新法案，通過了克隆人體胚胎干細胞研究的法令·，從而令治療性克隆研究合法化。印度藥品管理局批準了干細胞產(chǎn)品的第一個