干細胞的生物學基本特征及其應用價值

1、干細胞的生物學基本特征及其應用價值干細胞的生物學基本特征及其應用價值干細胞是具有多種分化潛能，自我更新能力和高度增殖能力的細胞。由于干細胞可無限擴增、易于遺傳操作和凍存，且又不失其全能性或多能性，并在適當條件下，可被誘導分化為多種細胞組織。因此干細胞的研究在基礎研究領域和臨床應用中具有重要的理論和實踐意義。1989年首例臍血造血干細胞移植治療Fancni貧血獲得成功后，即引起全球的關注。其后，學者們先后分離出不同組織的干細胞，使干細胞的

2、研究進入新的高潮，生命科學研究的又一熱點。1干細胞的研究簡況早在1945年臨床上就開始對暴露于大劑量射線的人進行干細胞的移植。1961年，Till和McCulloch提出了多能造血干細胞的概念，并且認為，干細胞就是在單一細胞水平具有自我更新和多譜系分化的特性。從20世紀80年代開始，造血干細胞移植已經(jīng)成為治療許多疾病的重要手段。1981年，Evans等首次成功地建立了小鼠胚胎干細胞系，后來人們陸續(xù)建立了兔、綿羊、山羊等動物和人類胚胎干細

3、胞系。但是由于對于細胞的性質和功能認識的不足以及研究技術缺乏，因而限制了干細胞研究的發(fā)展。1998年，Science雜志上報道了關于ES細胞的研究后，重新點燃了人們對干細胞的熱情，與之同時，亦引發(fā)了有關人類ES研究的倫理學爭論，1999年，美國議會許多議員提出：反對人類ES干細胞研究；同時美國許多州的法律規(guī)定，殺死胚胎屬于犯罪行為。因此人ES細胞的研究受到很大的阻礙。現(xiàn)在就人們對于細胞的研究狀況來看，可按以下兩種方法對干細胞進行分類：第

4、一，根據(jù)干細胞分化能力的不同可將其分為三類：①全能干細胞，如ES細胞。②多能干細胞，如成人組織干細胞。③單能干細胞，如出生后肝細胞的再生來自于肝細胞，若肝細胞再生受阻，則來自于小管細胞。第二，根據(jù)分化類別的不同可將其分為：①神經(jīng)干細胞，包括外周神經(jīng)干細胞和中樞神經(jīng)干細胞。②造血干細胞，包括臍血造血干細胞和外周血造血干細胞。③上皮干細胞。④視網(wǎng)膜干細胞。⑤ES干細胞，等等。2干細胞的生物學特性2.1多能性或全能性干細胞具有分化為多種細胞類

5、型的潛能，但不同干細胞的分化潛能有所不同。ES細胞具有全能性，可分化發(fā)育成構成機體任何一部分組織器官的能力。在體外，ES細胞可被誘導分化出包括3個胚層在內的所有分化細胞，在動物體內，ES細胞可分化產(chǎn)生出由3個胚層細胞構成的畸胎瘤。而多能干細胞，如神經(jīng)干細胞具有多能性，即一個干細胞能產(chǎn)生出幾種不同類型的細胞。若將從成年動物海馬獲得的神經(jīng)干細胞擴增后移植回海馬，則能產(chǎn)生出新的神經(jīng)元和神經(jīng)膠質；若將同樣的干細胞移植到嘴側的遷移流，則能產(chǎn)生嗅球

6、神經(jīng)元；若將同樣的干細胞移植到成年動物通常不產(chǎn)生神經(jīng)元的區(qū)域(如完整的大腦)，則不能產(chǎn)生神經(jīng)元，但在受損時能產(chǎn)生神經(jīng)膠質細胞；最引人矚目的報道是將來自胚胎或成年鼠腦的遺傳標記的干細胞在體外擴增成球團后被移植到照射過的宿主鼠，則產(chǎn)生包括髓系和淋巴系甚至更原始的造血干細胞。神經(jīng)干細胞的研究不但說明了成年干細胞具有多能性.而且說明其多向分化的潛能與其所處的微環(huán)境有絕對的關系。綜上可知，全能性或多能性是干細胞的關鍵內容。2.2自我更新能力干細胞

7、一旦形成，在機體終生都具有自我更新能力，這完全不同于有限自我更新能力3.4ES細胞為發(fā)育生物學研究的理想體外模型ES細胞具有全能性和無限增殖能力，并能在體外培養(yǎng)。因此，可以作為微環(huán)境改變對細胞分化影響的理想研究材料。隨著現(xiàn)代生物技術的發(fā)展，研究不同生長調節(jié)因子在ES細胞分化中的作用，已成為可能。尤其是基因芯片技術的完善，通過mRNA差異顯示，為Es細胞分化和不同分化階段細胞的基因轉錄和表達的研究奠定基礎，成為揭示發(fā)育和分化的分子機制的重