干细胞研究讲稿第10/11页

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     2、虽然胚胎干细胞能分化成各种细胞类型，但这种分化是“非定位性”的。目前尚不能控制胚胎干细胞在特定的部位分化成相应的细胞，当前的做法容易导致畸胎瘤。在应用胚胎干细胞治疗前，必须先进行初步的细胞诱导分化，以防止畸胎瘤的发生。应用胚胎干细胞时，也必须确认胚胎干细胞供者没有诸如(肌)营养失调症之类的遗传性疾病。相对而言，成体干细胞不存在上述问题，例如骨髓移植实验并不引发畸胎瘤。

    3、细胞也具有类胚胎干细胞的高度分化能力。

    但应该看到，尽管成体干细胞具有一定的优越性，但仍有一些因素限制了它的利用，主要包括：1.人们尚未从人体的全部组织中分离出成体干细胞，例如人们尚未发现人类的成体心脏干细胞。2.成体干细胞含量极微，很难分离和纯化，且数量随年龄增长而降低。3.在一些遗传缺陷疾病中，遗传错误很可能也会出现于病人的干细胞中，这样的干细胞不适于移植。4.成人身上获得的干细胞可能没有年轻人的干细胞那样的增殖能力。5.由于日常生活中人是暴露在各种环境之下的，日光和毒素等都有可能造成基因突变，成体干细胞可能包含更多的DNA异常等等。这些潜在的弱点必将在某种程度上限制成体干细胞的使用，因此成体干细胞研究不可能完全代替胚胎干细胞。

    胚胎干细胞自身的优势：1、 胚胎干细胞能永生化，可以传代建系，且增殖能力强，来源充沛。

    4、胚胎干细胞具有全能性，研究的历史长，技术上有优势。虽然成体干细胞具有向多系分化的能力，但这种分化的“效率”尚不理想。通过体外的扩增培养能提高转化效率，但是体外的转化是否会引起成体干细胞遗传变化还有待证实，而且这种分化是否是成体干细胞多系分化的结果尚无法肯定。即使是成体干细胞多系分化的结果，我们也不明了是何种信号诱导了整个过程的发生。而胚胎干细胞的研究已经有三十多年的历史。鼠胚胎干细胞的研究已经证明了胚胎干细胞的全能性。相应的信号诱导机制的研究也取得了长足的进展。目前鼠胚胎干细胞的研究成果给正在进行的人体胚胎干细胞研究很大的助力。

    成体干细胞和胚胎干细胞各有自身的优势和缺陷。对于一个实验室而言，同时开展对两者的研究，不仅是可能的，而且能互为裨益，相得益彰。两者的研究对干细胞领域而言都是必要的。

    成体干细胞的问题：

    人类成体干细胞研究表明，这些专能干细胞在细胞疗法的研究和发展中具有极大的利用价值。例如，利用成体干细胞进行移植有诸多优势。如果能从病人身上分离出成体干细胞，诱使它们分化并指导它们进行特化发育，而后将它们移植回病人体内，这样的细胞不可能发生排斥现象。使用成体干细胞进行这样的治疗，显然会降低、甚至避免使用来源于人体胚胎或人体胎儿的干细胞(这些来源往往会给人们带来伦理上的麻烦)。

    成体干细胞显示出真正的希望，但仍有一些重要的因素限制了它们的利用。首先，人们尚未从承认体内的全部组织中分离出成体干细胞。尽管多种不同类型的专能干细胞已得到确定，但所有类型细胞和组织的成体干细胞尚未在成人体内发现。例如，人们尚未发现人类的成体心脏干细胞或成熟胰岛干细胞。

    其次，成体干细胞含量极微，很难分离和纯化，且数量随年龄增长而降低。比如，成人的脑细胞有可能是神经干细胞的情况，只是在移除癫痫患者的部分脑组织时才可见，而这一点价值甚微。

    如果尝试使用患者自身的干细胞进行治疗，那么首先必须从患者体内分离干细胞，并体外培养，只至有足够数量的细胞才可用于治疗。对于某些急性病症，恐怕没有足够的时间进行培养。在另一些遗传缺陷疾病中，遗传错误很可能也会出现于病人的干细胞中，这样的干细胞不适于移植。有证据表明，成人身上获得的干细胞，可能没有年轻人的干细胞那样的增殖能力。此外，由于日常生活的暴露，包括日光、毒素、以及在一生中DNA复制过程中的某些错误，成体干细胞可能包含更多的DNA异常。这些潜在的弱点将限制成体干细胞的使用。

    在成体干细胞上可能无法研究细胞特化的早期阶段，因为它们的特化性比多能干细胞强。此外，一个成体干细胞系能形成几个，可能是3 或4个组织类型，但目前，还没有明显的证据表明成体干细胞具有多能性，无论是人类还是动物。为了确定众多人体特化的细胞和组织的最佳来源，为新疗法乃至治愈方法服务，进行成体干细胞发展潜能研究及其与多能干细胞的对比研究将是非常重要的。

    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。造血系统是体内高度活跃和高度新陈代谢系统，造血干细胞的基本特征是具有自我维持和自我更新，即干细胞通过不对称性的有丝分裂，在不断产生大量祖细胞的同时，使自己不增殖也不分化，而造血祖细胞进一步的增殖与分化是补充和维持人体外周血细胞的基础。由造血干细胞到祖细胞再到外周血细胞的这种分化调节过程相当复杂，依赖于各种造血生长因子、造血基质细胞、细胞外基质等多种因素的相互作用与平衡，并涉及细胞的增殖分化、发育成熟、迁移定居、衰老凋亡和癌变等生命科学中的许多基本问题，这也是基础研究的主要热点。

    造血干细胞与其它多能干细胞比较，有以下不同之处：首先，在个体发育过程中，造血干细胞历经多次迁移，先由卵黄囊转移到胎肝，最后到达骨髓，而其后的某些条件下又可出现髓外造血的情况；而其它多能干细胞多在固定的场所发育成特定的组织；其次，由于生理需要，造血干细胞始终处于较为活跃的增殖与分化状态，能从骨髓源源不断地进入外周血而到达全身各处，而成熟个体中的多能干细胞多局限于相应的组织器官中，一般情况下处于类似休眠的状态。第三，造血干细胞具有可塑性，可以分化为肝脏、肌肉及神经等组织的细胞，一定条件下又可来源于肌肉干细胞、神经干细胞等，而这种分化大多在相应组织病变的情况下完成。

    在临床治疗中，造血干细胞应用较早，造血干细胞移植，就是应用超大剂量化疗和放疗以最大限度杀灭患者体内的白血病细胞，同时全面催毁其免疫和造血功能，然后将正常人造血干细胞输入患者体内，重建造血和免疫功能，达到治疗疾病的目的。但是，造血于细胞并不能在人群中随意移植，正如输血需要配ABO血型一样，造血干细胞移植需先进行HLA配型。HLA即人白细胞抗原，是人体细胞表面的“主要组织相容性复合物”，只有两个个体HLA配型相同，才能进行造血干细胞移植，否则会发生移植物抗宿主反应(GVHD)或移植排斥反应，严重者可危及患者生命。HLA由遗传决定，理论上说，每五个同胞兄弟姐妹中可能有2人的HLA抗原完全相合，而在无血缘关系的人群中，约10万人以上才可能有两个HLA完全相同的个体。鉴于我国国情，在年轻患者的同胞中寻找HLA相合供体的可能性极小。由于造血干细胞具有自我复制功能，捐赠骨髓一般不影响健康。而且由于科技进步，现在可通过造血干细胞“动员”技术，采集分离约200毫升外周血而得到足够数量的造血干细胞，称为外周血干细胞移植。所谓骨髓库，是抽取自愿者数毫升血用于HLA定型，并将资料储存于电脑。有病人需要供体时，将其HLA资料经电脑检索配型，由配型相合者捐献骨髓或外周血用于移植。发达国家现已建立了多达数百万人的骨髓库网络.多达70%需要移植的病人可获捐赠造血干细胞而得以挽救生命。此外，科学研究证明，脐带血中含有丰富的造血干细胞，可用于造血干细胞移植，如能建立脐血细胞库，变“废”为“宝”，将会使大批病人受益。目前全球已有数百例病人接受了脐血移植。与两者相比，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。除了可以治疗急性白血病和慢性白血病外，造血干细胞移植也可用于治疗重型再生障碍性贫血、地中海贫血、恶性淋巴瘤、多发性骨髓瘤等血液系统疾病以及小细胞肺癌、乳腺癌、睾丸癌、卵巢癌、神经母细胞瘤等多种实体肿瘤。对急性白血病无供体者，也可在治疗完全缓解后采取其自身造血干细胞用于移植，称为自体造血干细胞移植。

    我国现已掌握了脐血干细胞分离、纯化、冷冻保存以及复苏的一整套技术，并在上海开始筹建我国第一个脐血库，预计可保存一万份脐血样本，以缓解脐血干细胞数量不足的缺陷。在北京医科大学人民医院细胞治疗中心,也正在筹建一座全世界最大的异基因脐带血干细胞库，计划到2002年完成冻存5万份异基因脐带血干细胞，为全世界的华人患者提供脐带血干细胞做移植用。在今年初，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，它可能会代替目前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。

    神经干细胞

    神经干细胞是中枢神经系统中保持分裂和分化潜能的细胞。

    神经干细胞是胚胎干细胞的一种，胚胎干细胞可以无限增殖并分化成全身200多种细胞类型。相对于胚胎干细胞而言，神经干细胞可以进一步分化成中枢神经系统某些细胞类型。与胚胎干细胞相似，神经干细胞也可以在分化前的培养过程中无限增殖。三家神经干细胞研究公司均从胎儿组织中分离神经干细胞。 至少在动物中干细胞具有如下特性。例如，把人的神经干细胞注射入小鼠大脑，细胞将迁移到损伤部位，分化成所需要的细胞种类。

    神经干细胞的另一个特点是当移植入中枢神经系统后不具有免疫排斥反应。脑和脊髓由于血脑屏障的存在使之成为免疫系统中较为特殊的器官。如给帕金森氏综合征的患者脑内移植含有多巴胺生成细胞的人胚胎脑组织，可以治愈部分患者的症状。但此方法没有广泛采用的主要原因是胎儿脑组织较难取材。

    神经干细胞研究起步较晚，由于分离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。

    目前的研究主要集中于神经干细胞在脑中的起源、分布及在治疗中的应用等方面。在发育和成熟的中枢神经系统中均存在着神经干细胞(neural stem cells，NSCs )。另外也有实验证实，胎鼠的小脑半球、海马、皮层脑室区等亦可分离出神经干细胞。近来研究者已从人胎儿大脑皮层中分离出中枢神经干细胞。同时使用表皮生长因子(EGF)、神经生长因子(EGF-2)等扩增出细胞群，并用低物诱导细胞可分化出神经元及星型细胞。脑内的神经干细胞是多能干细胞，它可以分化为脑内三种神经细胞。目前尚不清楚的是干细胞是否只能分化为它们定居点的细胞类型，是否具有向其它胚层细胞转化的能力。最新研究发现，小鼠神经干细胞被移植到经放射线照射的小鼠体内后，产生了各系血细胞。提示起源于外胚层的神经细胞可向中胚层细胞转化，同时也表明神经干细胞有更广泛的分化潜能和应用前景，对于神经干细胞的研究价值将是无法估量的。

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