干细胞的基础研究及临床应用和产业化(共16页)

1、干细胞的基础研究(ynji)及临床应用和产业化摘要(zhiyo)：干细胞（stem cells，SCs）通常是指具有向特异细胞分化和具有自我(zw)更新能力的细胞。总体来说，干细胞按其来源可以分为胚胎干细胞（embryonic stem cells，ESCs）和成体干细胞（adult stem cells，ASCs）。20世纪60年代，随着造血干细胞的发现和研究，干细胞的基础研究有了突飞猛进的发展，尤其是在20世纪90年代后期，随着体细胞克隆技术的兴起，胚胎干细胞的研究成为人类关注的热点，而应用干细胞技术来治疗人类疾病的梦想也已变为现实，广泛的临床应用同时也促使干细胞技术逐步产业化。关键词：胚

2、胎干细胞、成体干细胞、研究进展、临床应用、产业化干细胞是具有自我更新和分化潜能的细胞，理论上讲，在一定条件下，可以定向分化为机体内的功能细胞，形成任何类型的组织和器官，即具有“可塑性”。干细胞按其来源可分为胚胎干细胞和成体干细胞两大类。在国外，成体干细胞的研究始于20世纪60年代人们对造血干细胞的研究。20世纪90年代后期，国际上先后发表了利用成体动物细胞核克隆绵羊“多莉”和克隆鼠的报道，使发育生物学从理论上有了革命性的突破1。特别是1998年Shamblott2和Thomson等3分别成功地建立了人体胚胎干细胞系，在全球掀起了继人类基因组计划之后的又一次生物医学革命，使干细胞的基础和应用研究

3、受到了世界各国政府和研究者的高度重视。本文分别从胚胎干细胞和成体干细胞两个方面来综述其基础研究领域的发展以及临床应用和产业化的情况。1、干细胞的基础研究1.1 胚胎干细胞的研究进展 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。进一步说，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。ES是由Evans和Kaufman4于 1981年首次(shu c)从小鼠囊胚中分离出来的多能性细胞(xbo)，当时(dngsh)取其名字首字母而称之为EK，以后均改称为ES。ES具有发育的全能性，即在解除分化抑制剂条件下, 能参与包括生

4、殖腺在内的各种组织的发育潜力，即ES细胞具有发育成完整动物体的能力5。在特定的体外培养条件下，ES可被诱导分化出包括三个胚层在内的所有细胞。ES体外分化途径和机制与在体内不完全相同，但在分子水平上仍有许多相似之处，因而可将其作为研究体细胞决定与分化机理等发育生物学问题的实验模型6，与传统胚胎干细胞的研究相比，体外ES具有以下几个优点：(1)ES在体外可分化形成各种终末细胞，这为研究某些前体细胞的起源和特性提供了理想的实验体系；(2)体外培养能定性与定量地研究某些细胞因子，避免和减少了整体胚胎研究中各种内源性因素的干扰；(3)在研究胚胎早期发育中某些必需基因的功能时，这些基因常因发生突变而引起胚

5、胎过早的在子宫中死亡，在体外这些基因突变的ES仍保持存活、增殖和分化的潜能，参与胚胎发育7，因此为研究这些基因在胚胎发育中的功能提供了基本条件。ES 在分化的过程中,可以完整地体现其生理特点和结构组成, 即基因能够得到完全的表达，具有稳定的遗传性，因此在骨髓移植、肌肉和皮肤修复等医学方面具有广阔的前景8。也可在体外对ES 进行遗传操作选择，如诱导外源基因、标志基因等制作嵌合体，通常不会改变选择后的ES本身的遗传性能，所以在理论上经遗传操作后的ES仍能保持其扩增、发育的全能性，就可以根据这种性能制备转基因动物或基因缺失、突变个体或过量表达的杂合或纯合个体, 以便分析各基因功能和基因的表达调控机制

6、等。1.2 成体干细胞的研究进展成体干细胞来自于发育成熟的个体，是一群存在于已分化(或特化)的组织中尚未分化(或特化)的细胞，具有自我更新和再生能力，通过取代失去生理活性的细胞或修复损伤的途径来维持组织内环境的稳定，骨髓间充质干细胞就属于成体干细胞。自我更新和再生能力是干细胞的显著特征，但成体干细胞大多处于休眠状态，分裂很慢或很少分裂。因此，成体干细胞的更新能力很难估计，成体干细胞可能是以休眠状态存在的胎儿组织干细胞，其中部分干细胞保持了胚胎发育早期具有的高度增殖和多向分化潜能。近年来AS细胞(xbo)的研究取得了重要进展。AS细胞(xbo)是继转基因动物(dngw)、克隆动物、人ES细胞系的

7、建立等重大技术突破之后，成为生命科学研究中又一取得较大进展的领域，得到生命科学工作者、政府及生物技术商业公司的极大关注，成为全球生物高技术竞争的焦点。AS细胞是指存在于人和哺乳动物组织中的干细胞，这些细胞本身不是处于分化途径的终端，具有一定的增殖分裂能力，可连续分裂，也可在较长时间内处于静止状态，其作用是更新生理性衰老死亡的细胞或组织受损时的代偿性增生，这类细胞在体外培养条件下，可进行不定期分化并产生特化细胞。AS细胞可以从下列几个方面得到：胚胎组织、成体组织。所以相比之下，AS细胞具有许多ES细胞所不具备的优点：来源丰富，取材相对容易；可实现个体化治疗，避免免疫排斥；避免了伦理方面和胚胎细胞

8、来源不足等问题。大量的研究结果表明，特定的成体干细胞可以转移至其他组织中，在强大的阳性选择作用下，这些细胞可以发生克隆性增殖分化，形成该组织特异性的细胞，从而在对该组织损伤的修复过程中发挥重要作用。近年来，陆续报道了成体干细胞跨越胚层界限横向分化的证据。而且已有动物试验证明，骨髓来源的干细胞可分化为骨、软骨、肌肉、韧带、脂肪、血管内皮、肝脏、神经、皮肤等多种组织细胞(何志旭，2006；etersen等，1999；Theise等，2000；Jackson等，1999)。Ferrari等发现小鼠的骨髓细胞可以分化为肌肉细胞；哈佛大学发育生物学家Dowin的研究发现移植到小鼠脑内的骨髓基质细胞转化为

9、胶质细胞；我国军事医学科学院输血研究所已经成功诱导扩增的骨髓间充质干细胞向骨细胞和软骨细胞分化。脂肪组织来源的干细胞( adipose tissue2derived stem cells) 是另一类有着广阔前景的种子细胞，有研究结果表明其可以成功的向骨、软骨、脂肪、肌肉、心肌、血管以及神经等组织细胞分化(Jackson等，1999)。在2002年7月的自然杂志报道了科学家在体外长期培养成体干细胞或多能祖细胞(MAPC)时发现，反映细胞增殖能力的端粒长度并未随培养时间而明显缩短；同时，单一干细胞培养证实了其跨系和跨胚层分化的可塑性。不同(b tn)的成体干细胞及其祖细胞相对于已经终末分化的细胞(

10、xbo)体积一般要小，可表达(biod)特殊的干细胞标记如：CD31、CD44、CD133、nestin以及最近在许多的哺乳动物的组织、器官中被鉴定出来的ABCG2(三磷酸腺苷运载体之一)，成体干细胞通过荧光激活细胞分选术及Hoechst对细胞核的染色，被明显的分离出来，在这些组织中含有数量非常少的特殊的细胞，这些细胞具有多向分化能力，这些未分化的成体干细胞或者前体细胞，在以下组织中被分离出来：骨髓、血管、脂肪组织、骨骼肌、心脏和大脑，也包括在肺、肝、胰腺、消化道、皮肤、视网膜、乳房、卵巢、前列腺和睾丸的上皮内均可以分离到相应的干细胞。一般来说，成体干细胞、祖细胞定居于特定的niche的微环境

11、中，这种niche内包括了成纤维细胞、内皮细胞这些相邻细胞和细胞间质成分，并通过直接的相互作用和释放一些特殊的可溶性因子密切调节细胞的功能。不同的成体干细胞、祖细胞显示了长期的自我更新能力，并在合适的条件下，包括在受到强烈的损伤后分化成成熟细胞和特殊的不同的细胞类型，这些细胞可来自原始部位或者在某些情况下来自远距离的部位，尽管某些在骨髓、皮肤和胃肠道发现的成体干、祖细胞可以很快去弥补生命过程中丢失的细胞，而其他一些成体干细胞、祖细胞类型保持着稳定状态并且正常情况下很少分化，仅当遭受激烈的组织损伤后经历持续的增殖过程，在niche内的成体干、祖细胞的扩增通过对称分裂产生了2个完全相同的子代干细胞

12、。而干细胞的分化则通常是通过非对称分裂形成的，形成一个子代干细胞和一个早期中间细胞。早期中间细胞有着高的增殖能力和迁移能力，可能存在于干细胞niche里并产生晚期中间细胞，这种早期和晚期中间细胞，在扩增以及迁移到远处的过程中造成的局部微环境的改变，可能也影响了它们后面的和终末分化的子代细胞的表型。因此也促成了每一个组织和器官群体的不对称性和细胞多样性的特点。组织的再生经历成体干、祖细胞群的扩增，也同时伴有含有生长因子和细胞因子微环境的改变，这些因子中，有成纤维生长因子及受体、表皮生长因子及受体、Hedgehog家族、Wnt蛋白家族Wnt/B-CT、Notch蛋白、骨形态发生蛋白家族(bone

13、morphogenic proteins, BMPs)和基质细胞衍生因子1、趋化因子受体4等信号因子，这些可溶性因子可能通过组织原位活化的成体干、祖细胞和间质细胞进行释放，这些间质细胞包括成肌纤维细胞、内皮细胞和损伤区域被趋化过来的巨噬细胞。骨髓源性的成体干细胞或者祖细胞可能通过释放多种因子和(或)在局部转分化成特殊的细胞类型进行组织修复。因此成体干、祖细胞同其他的胚胎、脐带、胎儿和胎盘源性的干细胞来源一样是惟一的。因为可以在相应的解剖部位很容易得到富集的细胞群体，干细胞在它们各自的环境中通过生长因子和细胞因子在损伤区域的作用，去实现内在的组织再生过程。与小腔隙成分某种错乱的分子途径和相互作用

14、的失调导致了成体干细胞异常生物学的行为正在被鉴定，与此同时这种行为伴随着各种特殊的人退变失调性疾病和侵袭性的癌症的发生，因此，对于损伤组织的再生，治疗甚至治愈不同退变疾病和再发的癌症的基因载体投递，提供有功能的新成体干细胞，或者它们进一步分化的祖细胞，展示了更大的治疗空间。2 干细胞的临床(ln chun)应用 2.1 胚胎干细胞的临床(ln chun)应用2.1.1研究人胚胎(piti)发育早期疾病 人的ESC可用于研究人胚胎发育早期的一些疾病，如出生缺陷，胎盘异常引起的自发流产。也能够用来探索胚胎早期发育过程中染色体发生畸变的影响因素，这使我们能够检测儿童早期肿瘤的发生。2.1.2 用于癌

15、症的治疗 癌症患者的造血功能由于化学药物治疗和放射线治疗受到严重损伤，如果完全依靠自身是难以恢复机体全部免疫功能的，而免疫功能对于癌症患者的治疗来说非常重要，从这种意义上讲，将诱导分化后的ESC移植给接受大剂量放疗和化疗的患者，有望恢复其造血和免疫功能，这为癌症的治疗带来了新的突破。2.1.3 可以分化为神经细胞 有学者在体外将ESC诱导分化为少突胶质细胞和星形胶质细胞的前体，然后将其植入人类脱髓鞘病变模型的大鼠体内，结果显示ESC源性的前体细胞可与宿主神经元建立联系并在脊髓和大脑内形成轴突髓鞘。Lee等报道了培养诱导ESC分化成为神经元的5步法。Lenka等则发现ESC在一定的诱导条件和时间

16、下，可分化为NSC形态的神经细胞。经免疫细胞化学和RT-PCR检测证实，该神经细胞表达巢蛋白、胶质细胞原纤维酸性蛋白(glial fibrillary acidic protein，GFAP)。Tropel等将25ug/L的碱性成纤维细胞生长因子( basic fibrob last growth factor，bFGF)添加入达尔贝科极限必需培养液/F-12培养液中，以诱导鼠ESC向神经细胞分化。结果在诱导7天后，通过细胞形态分析以及免疫荧光、RT-PCR和钙离子通道等检测证明，鼠ESC在一定质量浓度的bFGF和特定的培养条件下，经过诱导后能够表现出早期神经细胞的功能与特性。2.1.4 可以

17、(ky)分化为心肌细胞 ESC定向分化(fnhu)为心肌细胞的诱导因素有：(1)化学(huxu)诱导剂如维甲酸(RA)、二甲基亚砜(DMSO)和5-氮杂胞苷等在体外可诱导Es细胞向心肌细胞的定向分化。(2)细胞因子：众多细胞因子参与调控ESC向心肌谱系的提交和分化，如骨形态生成蛋白(BMP)、成纤维细胞生长因子(FGF)、血小板源性生长因子(PDGF)和具有表皮生长因子受体样结构的Cfipto-1等。此外，胰岛素样生长因子(IGF)和促红细胞生成素(EPO)等也可诱导ESC向心肌细胞的定向分化。王治等研究发现，外源性促红细胞生成素早期干预能够通过上调GATA-4、Nkx2.5 mRNA的表达，

18、促进ESC向心肌细胞的分化。(3)转录因子：在干细胞向心肌谱系的提交分化过程中，早期心肌转录因子调控着心肌特异性基因和蛋白的表达，启动干细胞的心肌终末分化。早期心肌转录因子如Nkx2.5、Tbx5、GATA-4 、GATA-5、GATA-6、Mef2c、Myocar-dinA和HAND等相互协同，调控心肌特异性基因和蛋白的表达，启动ESC的心肌终末分化。GATA-5、GATA-6和GATA-4一起表达于心前区中胚层，也可促进心肌细胞分化或补充GATA-4的缺失。神经调节蛋白-1(NRG-1)对Nkx2.5和GATA-4的表达具有正向调节作用，能够促进ESC向心肌细胞的分化。Tbx5初始表达于线

19、性心管，后局限表达于心房和左心室, 在心内膜与心肌发育过程中与GATA-4、GATA-6协同发挥作用。Mef2c可激活心脏结构基因，参与早期心管的形成和心室肌的分化，Myocardin A是一类核蛋白，属于SAP家族，在调节心肌细胞成熟中发挥重要作用。HAND可与GATA-4协同激活心肌特异性终末分化基因ANF、BNP和a-MHC等基因的表达，调控ESC向心肌细胞进行分化。2.1.5 ESC 在眼科(yn k)中的应用 (1)ESC与视网膜疾病(jbng)：Lamba等通过实验(shyn)证实ESC 可被直接诱导分化为视网膜细胞及视网膜色素上皮(RPE)细胞，诱导分化的视网膜细胞移植后能整合进

20、视网膜，并表达光感受器细胞标记。Osakada等在体外成功诱导hESC高效分化为多角形RPE，同时向培养液中添加bFGF、牛磺酸和维生素A 酸，产生了大量的视锥细胞和视杆细胞。此研究为治疗视网膜变性疾病，如黄斑变性或色素性视网膜炎提供了一种可能的途径。(2)ESC与角膜损伤：人的角膜自我更新由位于角膜缘外围区域的角膜缘干细胞来维持。角膜缘干细胞的维持依靠其角膜缘微环境，包括基质中的IV型胶原蛋白和间质中的角膜缘成纤维细胞。Homma等将小鼠ESC诱导分化为角膜上皮细胞，并移植到角膜损伤小鼠身上，24h内角膜上皮再生，表达特异性标志物，且没有形成畸胎瘤。Ahmad等以IV型胶原蛋白铺板,用角膜缘

21、成纤维细胞培养Hesc,诱导分化为角膜和皮肤上皮样细胞。以上研究表明将ESC诱导分化为角膜上皮细胞有可能为临床角膜移植提供一种无限的供体来源。2.1.6 用于糖尿病的治疗 由于糖尿病的发病机制不清楚，目前仍缺乏有效的根治方法。人胚胎干细胞可定向分化为胰岛细胞，为医学界和已经丧失胰岛功能的糖尿病患者带来了新的希望。2.1.7 用于烧伤和创伤的治疗 目前临床上对烧伤或创伤患者进行整形修复时主要是依靠自身皮肤的移植，但对于大面积严重烧伤或损伤的患者根本无法移植，只能让患者形成永久性疤痕。ESC可以诱导分化为表皮干细胞，可以移植到患者皮肤进行修复。2.1.8 维持(wich)基因组稳定性 DNA是细胞

22、(xbo)生命活动的重要遗传物质，保持其分子结构的完整性和稳定性对于细胞(xbo)存活及正常生理功能的发挥具有重要意义。ESC可通过DNA修复机制、细胞凋亡程序或细胞分化去除受损细胞，以维持基因组稳定。2.1.9 应用于克隆技术 新加坡国立大学生物系教授洪云汉及2名中国助手组成的研究小组，以青亘粹鱼为模式动物，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。2.2 成体干细胞的临床应用近些年来，成体干细胞用于临床的实践和报道越来越多，应用范围也越来越广，对于因疾病造成组织细胞损伤的患者而言，干细胞移植技术提供了一个器官、

23、组织修复的新的方法。目前研究较多的是一些多发而又难以治愈的严重疾患，如神经系统疾病、糖尿病、心脏病、肝脏疾病、癌症、重度烧伤或创伤、骨及骨关节病等等。2.2.1 成体干细胞与糖尿病治疗 糖尿病是威胁人类健康的主要疾病之一，目前全世界约1.5亿人患糖尿病。胰岛移植是治疗糖尿病的有效方法，从1990年Scharp等报道首例人同种异体胰岛细胞移植治疗1型糖尿病获得成功，迄今已有约1000例糖尿病患者接受了胰岛细胞移植的治疗。目前1例患者接受移植的胰岛细胞数平均为(14)106，通常需要两三个供体才能满足。供体来源不足成为限制胰岛细胞移植广泛临床应用的瓶颈，而具有高度增殖和多向分化潜能的干细胞成为解决

24、这一问题的希望。匈牙利的学者利用骨髓间充质干细胞联合骨髓细胞治疗1型糖尿病小鼠获得了良好的疗效。Fernandez等报道了应用自体骨髓间充质干细胞(CD34+，CD38-)经脾动脉移植治疗糖尿病的初步临床研究结果，其中：23例1型糖尿病患者干细胞移植治疗后90d血糖水平平均降低9.7%，C-肽显著增加55%，外源性胰岛素用量减少17%；16例2型糖尿病患者干细胞移植治疗后90 d血糖水平平均降低29%，C-肽增加26%，体内胰岛素水平增加19%，84%的患者在90 d观察期内可以不用降糖药物或注射胰岛素治疗。除此以外，目前大量的研究尚处于基础研究阶段，多种来源于骨髓、外周血、肝脏、脾脏、胰腺等

25、的干细胞或祖细胞已证实在体外可诱导分化为胰岛样细胞，植入动物体内后能够改善实验动物的血糖。2.2.2 干细胞与心肌细胞损伤(snshng)性疾病治疗 严重心脏疾病如心肌(xnj)梗死等，由于心肌缺血坏死、纤维化及瘢痕的形成，造成心室重构，心功能急剧下降。阻止这一进程发生的最好办法是通过增加梗死相关动脉的血供，减轻心肌损伤，同时能使损伤的心肌获得修复或再生。世界上多个实验室研究的结果证明，通过冠状动脉输入或在受损心肌周边注射干/祖细胞能增加心脏血供、减少瘢痕形成及纤维化，提高心肌梗死后心脏功能。除此之外，也有研究者成功尝试了经心内膜或心外膜注射作为缺血性心脏病细胞治疗(zhlio)的途径。200

26、1年德国杜塞尔多夫大学医学院报道将自体骨髓干细胞直接注射到6例心肌梗死患者的冠状动脉内，术后10周患者心肌梗死面积缩小近1/3，心功能得到了改善。2004年Wollert等选取60例急性心肌梗死后ST段抬高的患者，随机分为对照组30例(接受常规梗死治疗)及骨髓间充质干细胞移植组30例(接受常规治疗及冠状动脉支架置入后平均4.8d通过冠状动脉移植自体骨髓间充质干细胞治疗)。以MRI检测左室功能，随访6个月，发现对照组LVEF增加0.7%，骨髓间充质干细胞移植组增加6.17%，同时左心室梗死区附近心肌收缩功能增强。且随访期间治疗组临床心血管事件(支架再狭窄、心律失常等)发生率并未增加。最近，Sch

27、achinger等报道的REPAIR-AMI研究(reinfusion of enriched progenitor cells and infracted remodelling in acute myocardial infarction)是首个评价干细胞移植治疗缺血性心脏病临床疗效的随机、双盲、安慰剂对照、大样本、多中心研究，共纳入204例心肌梗死患者，移植的骨髓间充质干细胞细胞数平均为236106，移植时间平均为心肌梗死发生后4d，随访发现骨髓间充质干细胞移植组患者治疗后1年内不良事件(死亡、心肌梗死再发、心脏重构)发生率明显低于安慰剂对照组，表明骨髓间充质干细胞治疗心肌梗死是有效的。

28、2.2.3 干细胞与神经(shnjng)损伤性疾病的治疗 中枢神经系统的损伤如脑挫裂伤、脑干损伤或脊髓横断性损伤等常常导致患者残疾或死亡。中枢神经系统损伤的修复一直是医学界研究的热点和难点，干细胞移植可以替代受损细胞分泌促进再生的神经营养因子，保护神经元，减轻继发损伤；在损伤空洞区形成桥接引导神经再生，酶解胶质瘢痕，去除(q ch)细胞碎片，调节免疫反应，修复脊髓中的非神经组织。目前可供选择的干细胞类型有胚胎干细胞、神经干细胞、骨髓间充质干细胞等。近来研究发现骨髓间充质干细胞在体内外可以分化为神经细胞和星形胶质细胞，并且在植入体内后能够延缓神经鞘磷脂酶缺乏小鼠的神经病变发展。研究表明大鼠脊髓半

29、切损伤后在损伤部位移植未经基因修饰的人骨髓间充质干细胞，移植细胞可长期存活并良好整合入脊髓组织中，而且可见轴突在移植物中生长。同时大量动物实验研究发现，间充质干细胞移植对于多种原因造成的中枢神经损伤具有促进修复和改善神经功能的作用。干细胞移植治疗神经损伤性疾病虽有大量的报道，但仍处于起步阶段，必须进一步进行深入的基础和临床研究，弄清损伤的神经细胞之间的信号传递和基因调控机制。在干细胞移植治疗(zhlio)方面还需要进一步研究的方向有:胚胎干细胞和神经干细胞移植前的定向分化调控；对多种细胞移植的效果进行比较，挑选疗效最佳的细胞类型及联合细胞移植的时机和途径的选择等等。目前神经再生修复研究大多是在

30、啮齿类小动物如大鼠身上进行的，尽管取得了一定的疗效，但需要进一步在较为高等的大动物如犬、猪、羊等动物身上得以验证。2.3.4 干细胞在其他系统疾病治疗中的应用 除前述的干细胞与再生医学基础研究与临床应用领域外，干细胞在再生医学研究热点还有：干细胞与软骨、骨的再生(如股骨头坏死、半月板损伤、骨不连等)；干细胞与皮肤的再生(烧伤、压疮等)；干细胞与尿道括约肌的再生(压力性尿失禁)；干细胞与肝细胞的再生及干细胞与血管再生等，尤其是干细胞在糖尿病足的治疗中取得了显著的疗效。相信随着医学技术的进步干细胞还会涉及到更多的医学领域中为人类造福。1.3 胚胎(piti)干细胞的产业化 干细胞生物学的研究与应用

31、是生命科学极其重要的组成部分，该领域的发展必将给生物医学领域带来深刻的变革。干细胞研究除了在细胞治疗、组织器官移植、基因治疗中具有重要意义外，还将在新基因发掘与基因功能分析、发育生物学模型、新药开发与药效(yo xio)、毒性评估等领域产生极其重要的影响。干细胞尤其是胚胎干细胞研究在医学领域(ln y)中潜力巨大。科学家预测，如果此项研究进展顺利，在不久的未来，糖尿病、肝病、血液病、老年痴呆症的有效治疗方案将进入临床。据有关机构预测，全球干细胞医疗在近年的潜在市场大约为800亿美元，如果将药物等有关的产业计算在内，2020年前后的全球市场规模可达每年4000亿美元。面对巨大商机，国外许多高风险

32、投资金融机构纷纷介入，短短两年，已有数十家以干细胞研究应用为主体的生物公司在美国成立或上市，成为生物工程制药行业的主角之一，具有干细胞概念的股票一路飙升。资料显示，多数国家进行的相关研究，都集中在糖尿病、帕金森氏综合症、老年痴呆症、重症肝炎、角膜病和组织工程领域。干细胞领域的相关研究的快速发展，已成为生物医学领域的一大研究热点。近年来，胚胎干细胞的分离纯化、性能研究、培养扩增、诱导分化和成体干细胞的可塑性等有了突破性进展。 1998年，美国威斯康新大学的汤姆森等在美国科学杂志报告说，他们成功地使人类胚胎干细胞在体外生长和增殖，建立了人的胚胎干细胞系。与此同时，吉尔哈特等分离人的原始生殖细胞建立

33、了胚胎生殖细胞系。该项成果在 1999 年被科学杂志评为世界十大科技进展的榜首。同年，美国科学家在美国科学院院刊上报告：小鼠肌肉组织的成体干细胞可以“横向分化为血液细胞”。此后，世界各国科学家相继证实，成体干细胞，包括人类的成体干细胞具有可塑性。人类胚胎干细胞的体外建系获得成功和成体干细胞的可塑性的发现，是干细胞领域具有里程碑意义的两大进展。此后，人类干细胞的培养 、扩增、诱导分化等都取得突破性进展。目前，利用人或动物的干细胞移植治疗糖尿病、帕金森氏综合症等疾病，已在动物模型取得一定治疗效果。利用胚胎干细胞分化成组织工程用的组织器官也取得令人振奋的进展。2004年2月科学杂志报道，汉城国立大学

34、和美国密歇根州立大学等机构合作，从卵丘细胞内提取出细胞核，然后将其植入去除了细胞核的同一位妇女的卵细胞内，成功地克隆出人类早期胚胎，并从中提取出胚胎干细胞。这些新学科和新技术向干细胞研究与应用的渗透，使我们有望揭示干细胞维持自我更新的分子基础、其跨细胞谱系或跨胚层多向分化的调控机制、以及哪些基因决定着体细胞的“基因重编程”等一系列更深层的问题，从而使组织或器官的修复和替代这一“梦想”最终成为现实。 尽管人们对胚胎干细胞的认识和利用已有了长足的进步，但仍存在一系列悬而未决的问题或发展中的“路障”。人类干细胞研究是在哺乳动物干细胞研究的基础上发展起来的。由于研究条件限制和伦理问题，动物干细胞研究一

35、直是人类干细胞研究的基础。目前，人类干细胞领域取得(qd)的进步，都是由动物干细胞研究发展而来，在动物实验取得成功后再应用于人类干细胞。早在1981年英国剑桥大学的Evans和Kaufman用延缓着床(zhe chun)的胚泡，美国加州大学旧金山分校的Martin用条件培养基，分别成功(chnggng)地分离、体外培养了小鼠的胚胎干细胞。而直到1998年，人类胚胎干细胞和胚胎生殖细胞的建系才取得成功。 核酸和蛋白质等生物大分子的本质是化合物，而细胞则是生命活动的基本单位。具有生命活性的细胞作为广泛应用于治疗的产品将使医疗质量发生飞跃。组织器官的损伤和功能衰竭是人类所面临的一大健康难题，完美地修

36、复或替代因疾病、战伤、意外事故或遗传因素造成的组织、器官或肢体的伤残一直是人类的梦想，也是难以攻克的医学高峰。科学家们在经过长期的探索和努力之后，最终把目光落在这两类干细胞上。目前，科学家们致力于寻找利用干细胞的复制和分化来取代受损细胞或组织的方法，这已成为干细胞应用的主要方向。干细胞 的研究与应用将有可能实现完美修复损伤组织和器官的梦想。干细胞产业的发展，尤其(yuq)要发展到利用胚胎干细胞获得移植用的组织和器官的时期，还需要一段研究历程。干细胞产业的发展还需要分子细胞生物学、生物力学、生物材料学三大学科的支撑、交叉、渗透和发展，新兴的干细胞产业将极大程度上依赖于多学科的进步和技术的提高。所

37、以，科技创新是干细胞产业发展的核心。尽管人胚胎干细胞有着巨大(jd)的医学应用潜力，但围绕该研究的伦理社会问题也随之出现。这些问题主要包括胚胎保护、生命的界定、人的定义以及人胚胎干细胞的来源、克隆问题、嵌合体问题、科研规范、人体商业化问题以及可能带来的社会效果。参考文献1 Czyz J, Wiese C, Rolletschek A, et al. Potential of embryonic and adult stem cells in vitro. Biol Chem. 2003;384(10-11):1391-1409.2 Shamblott MJ, Axelman J, Wang S

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