干細(xì)胞的生物學(xué)基本特征及其應(yīng)用價(jià)值

1、干細(xì)胞的生物學(xué)基本特征及其應(yīng)用價(jià)值干細(xì)胞的生物學(xué)基本特征及其應(yīng)用價(jià)值干細(xì)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(xì)胞。由于干細(xì)胞可無(wú)限擴(kuò)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(dāng)條件下，可被誘導(dǎo)分化為多種細(xì)胞組織。因此干細(xì)胞的研究在基礎(chǔ)研究領(lǐng)域和臨床應(yīng)用中具有重要的理論和實(shí)踐意義。1989年首例臍血造血干細(xì)胞移植治療Fancni貧血獲得成功后，即引起全球的關(guān)注。其后，學(xué)者們先后分離出不同組織的干細(xì)胞，使干細(xì)胞的

2、研究進(jìn)入新的高潮，生命科學(xué)研究的又一熱點(diǎn)。1干細(xì)胞的研究簡(jiǎn)況早在1945年臨床上就開始對(duì)暴露于大劑量射線的人進(jìn)行干細(xì)胞的移植。1961年，Till和McCulloch提出了多能造血干細(xì)胞的概念，并且認(rèn)為，干細(xì)胞就是在單一細(xì)胞水平具有自我更新和多譜系分化的特性。從20世紀(jì)80年代開始，造血干細(xì)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(xì)胞系，后來(lái)人們陸續(xù)建立了兔、綿羊、山羊等動(dòng)物和人類胚胎干細(xì)

3、胞系。但是由于對(duì)于細(xì)胞的性質(zhì)和功能認(rèn)識(shí)的不足以及研究技術(shù)缺乏，因而限制了干細(xì)胞研究的發(fā)展。1998年，Science雜志上報(bào)道了關(guān)于ES細(xì)胞的研究后，重新點(diǎn)燃了人們對(duì)干細(xì)胞的熱情，與之同時(shí)，亦引發(fā)了有關(guān)人類ES研究的倫理學(xué)爭(zhēng)論，1999年，美國(guó)議會(huì)許多議員提出：反對(duì)人類ES干細(xì)胞研究；同時(shí)美國(guó)許多州的法律規(guī)定，殺死胚胎屬于犯罪行為。因此人ES細(xì)胞的研究受到很大的阻礙。現(xiàn)在就人們對(duì)于細(xì)胞的研究狀況來(lái)看，可按以下兩種方法對(duì)干細(xì)胞進(jìn)行分類：第

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

5、型的潛能，但不同干細(xì)胞的分化潛能有所不同。ES細(xì)胞具有全能性，可分化發(fā)育成構(gòu)成機(jī)體任何一部分組織器官的能力。在體外，ES細(xì)胞可被誘導(dǎo)分化出包括3個(gè)胚層在內(nèi)的所有分化細(xì)胞，在動(dòng)物體內(nèi)，ES細(xì)胞可分化產(chǎn)生出由3個(gè)胚層細(xì)胞構(gòu)成的畸胎瘤。而多能干細(xì)胞，如神經(jīng)干細(xì)胞具有多能性，即一個(gè)干細(xì)胞能產(chǎn)生出幾種不同類型的細(xì)胞。若將從成年動(dòng)物海馬獲得的神經(jīng)干細(xì)胞擴(kuò)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(zhì)；若將同樣的干細(xì)胞移植到嘴側(cè)的遷移流，則能產(chǎn)生嗅球

6、神經(jīng)元；若將同樣的干細(xì)胞移植到成年動(dòng)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(shí)能產(chǎn)生神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞；最引人矚目的報(bào)道是將來(lái)自胚胎或成年鼠腦的遺傳標(biāo)記的干細(xì)胞在體外擴(kuò)增成球團(tuán)后被移植到照射過(guò)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(xì)胞。神經(jīng)干細(xì)胞的研究不但說(shuō)明了成年干細(xì)胞具有多能性.而且說(shuō)明其多向分化的潛能與其所處的微環(huán)境有絕對(duì)的關(guān)系。綜上可知，全能性或多能性是干細(xì)胞的關(guān)鍵內(nèi)容。2.2自我更新能力干細(xì)胞

7、一旦形成，在機(jī)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(xì)胞為發(fā)育生物學(xué)研究的理想體外模型ES細(xì)胞具有全能性和無(wú)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(duì)細(xì)胞分化影響的理想研究材料。隨著現(xiàn)代生物技術(shù)的發(fā)展，研究不同生長(zhǎng)調(diào)節(jié)因子在ES細(xì)胞分化中的作用，已成為可能。尤其是基因芯片技術(shù)的完善，通過(guò)mRNA差異顯示，為Es細(xì)胞分化和不同分化階段細(xì)胞的基因轉(zhuǎn)錄和表達(dá)的研究奠定基礎(chǔ)，成為揭示發(fā)育和分化的分子機(jī)制的重