AbstractSignificant research efforts have been undertaken in the last decade to develop specific cell-based therapies and, in particular, adult multipotent mesenchymal stem cells (MSCs) hold great promise toward such regenerative Bio-materials have been widely used in reconstructive bone surgery to heal critical-size bone defects due to trauma, tumor resection, and tissue In particular, gelatin cryogel scaffolds are promising new biomaterials owing to their There is an increasing demand for MSC-based regenerative approaches in the musculoskeletal Combining stem cells with biomaterial scaffolds provides a promising strategy for tissue Our previous studies showed the possibility to obtain MSCs from the human ovarian follicular liquid (FL) that is usually wasted during in vitro fertilization (IVF) In this study, we tested the ability of these FL cells to grow on gelatin cryogel in comparison with MSCs derived from human bone Samples and controls were analyzed with confocal and scanning electron Results demonstrated that FL cells could grow on the biomaterial not only on the top but also in the layers below till 60 µm of Data suggested that the observed cells were mesenchymal since positive for vimentin and CD-44, typical MSC Successful growth of putative MSCs derived from follicular liquid on 3D gelatin cryogel opens potential developments in biotech and medical applications
丢掉胎盘，就丢掉了宝贵的医疗资源！科学家告诉你如何做正确的选择！美国《新科学家》网站在梵蒂冈举行的再生医学联合治疗会议上采访了奇点大学创始人彼得戴曼迪斯以及全球制药巨头新基医药创始人罗伯特·哈里里。在过去，孕妇分娩后的胎盘往往被当做医疗垃圾处理，这等于丢弃了胎盘中丰富的干细胞——这是一种十分宝贵的医学资源。目前，这两位科学家正致力于利用胎盘干细胞来帮助人类通往健康长寿。列举生命依赖的器官，很多人可能会忽略胎盘。然而，胎盘对胎儿的发育起到至关重要的作用，为胎儿提供营养和氧气，并清除废物。胎盘是胎儿与母体间进行物质交换的重要器官，是一种丰富的干细胞来源。目前，仍然有大多数胎盘被丢弃，根据未来科学家彼得戴曼迪斯的观点，丢弃胎盘会导致人们错过一种宝贵的医疗资源。
在过去的20多年里，随机模型是癌症发生的主流观点。按照随机模型，正常体细胞中原癌基因和抑癌基因发生随机突变，从而获得更强的增殖能力、分化抑制和克隆选择，最终导致癌症发生。随机突变模型认为，肿瘤中的每个细胞具有均等的形成新肿瘤的能力，肿瘤起源于克隆。但另一个学说，即癌症干细胞理论也得到业界不少人的认可。癌度将为您简要介绍癌症干细胞理论的发展历程、来源和检测方法。癌症干细胞概念的发展历程对癌症发病机制的探索可以追溯到古希腊时代，第一个已知的癌症发生理论由Hippcrates、Celsius和Galen提出。基于疾病的体液本质，他们推测癌症是由多余的“黑胆汁”所导致。直到19世纪中叶，干细胞作为癌症前体的概念才首次被提出。病理学家Cohnheim在前人研究的基础上正式提出了癌症的“胚胎残留”假说，认为肿瘤来源于残留的胚胎而不是成体组织，这个理论构成了现代癌症干细胞概念的基础。与“胚胎残留”假说并行发展的另一个关于癌症克隆进化的假说也迅速在科学界流行起来。1871年，Knudson提出了癌症的“双重打击”学说，揭示了遗传性与非遗传性癌症的基础。5年以后，Nowell提出癌症发展是通过一系列、逐步获得的基因突变和更具侵袭性克隆的连续选择而实现。19世纪后半叶和20世纪初，癌症的克隆进化理论盛行，胚胎残留理论很少被提及，直到1960年干细胞生物学的复兴。在一系列具有里程碑意义的实验中，Pierce发现畸胎瘤中的多能干细胞同样出现在肿瘤的胚状体中，他的发现使得癌症发生的胚胎残留理论得以复兴。20世纪末期，实验医学的重大技术进步促进了多项技术的发展，包括放射自显影的放射性标记技术、商业化的荧光激活细胞分选、明确验证的细胞表面标记、小鼠异种移植实验和检测HSCs的高速多通道流式细胞术。首先是发现了血液癌症中存在干细胞群的证据，即白血病干细胞的发现；然后是在实体瘤中，2003年的一篇具有里程碑意义的文献中，乳腺癌的细胞异质性被发现。随后更多的研究者报道了癌症干细胞存在于结肠癌、肝癌、肺癌和前列腺癌中。癌症干细胞的来源癌症干细胞被认为来源于正常组织干细胞或者更分化的细胞群的转化。这些细胞在应对突变事件或免疫反应中发生了去分化，从而获得了类似干细胞的特征。在实体瘤中，干细胞表型的获得可以通过上皮-间充质转化（EMT）来实现。为了理解癌症来源于正常组织干细胞，我们先来看三个概念。成体干细胞是增殖率极低的分裂静止的细胞，具有自我更新和分化能力，是成体组织的来源。祖细胞分化程度比成体干细胞高，它具有一定的分化特征和有限的自我更新能力，最终形成特定的分化细胞。癌症干细胞和成体干细胞有很多相似之处，且成体组织干细胞与祖细胞都有转化成癌症干细胞的能力。大多数癌症中，细胞中的一个突变是导致这种转化的起始事件，原癌基因突变引起随后的多重打击将在一段时间内造成突变的积累，最后导致癌症干细胞失去调控的扩增。在血液癌症和实体瘤中，科学家发现了大量证据说明癌症干细胞来源于成体干细胞和祖细胞。癌症干细胞的检测方法癌症干细胞研究的最大挑战是其在肿瘤中比例低，有研究表明其比例不足肿瘤细胞总数的5%，这就给检测带来了难题。癌症干细胞的检测手段包括荧光激活细胞分选（FACS）、免疫磁珠分选、细胞表面标志物的免疫组织化学（IHC）分析以及肿瘤微球形成实验。FACS是最广泛使用的分离和富集癌症干细胞的方法，该技术既可以用于分析血液癌症，又可以用于实体瘤研究。其主要有两种方式，一是分析细胞表面标志物，二是检测“侧群”细胞。常见肿瘤中癌症干细胞的免疫表型特征见表1所示。当然，流式细胞技术仍然存在一些缺陷，它需要分析足够多的非粘连细胞才能获得具有统计学意义的癌症干细胞数目，癌症干细胞本身数量不足制约了该技术的应用。表1 常见肿瘤中癌症干细胞的免疫表型特征肿瘤微球形成实验的方法是将癌细胞以低密度接种在半液态无血清非黏附培养基中，几周内形成肿瘤微球，再联合免疫缺陷的小鼠，尤其是缺乏T细胞和B细胞的SCID小鼠。对这些小鼠进行不定期的检查以观察肿瘤的形成，进一步将潜在的干细胞分离和鉴定出来。癌症干细胞生物学中的信号通路一个正常组织干细胞转化成癌症干细胞需要积累多个基因突变、表观遗传变化和信号通路失控，研究最多的是Notch、Hh和Wnt/β-catenin信号通路。Notch信号通路对细胞与细胞之间的信息通信非常重要，它通过调控干细胞增殖、分化和细胞死亡调控胚胎发育和成体稳态的维持。一方面Notch信号促进T细胞前体细胞的增殖、生存和分化；另一方面抑制B细胞前体细胞的生长并能诱导凋亡。Wnt蛋白的主要功能是调控一系列器官系统的发育，Wnt基因转录表达上调会引发干性、细胞增殖、EMT和侵袭的行为。Hh信号在胚胎发育中起到非常重要的作用，也负责干细胞群体在成体中的维持。Hh通路的突变导致信号持续激活可以引发肿瘤形成，这在基底细胞癌和成神经管细胞瘤中得到了公认，在其他多种癌症中也观察到了该信号的不正常激活。Hh信号通路也被发现可以调控癌症干细胞的增殖并能增加肿瘤的侵袭能力。干细胞微环境是指非上皮的间质组织所形成的独特微环境，干细胞存在其中。癌症干细胞也存在于具有类似支持功能的微环境中，称之为癌症干细胞微环境。癌症干细胞与其所处的微环境之间复杂的相互作用可以调控干细胞的干性、增殖以及抵抗凋亡。微环境提供了合适的空间保证癌症干细胞的自我更新、使其产生分化程度更高的细胞，同时保持未分化的状态。微环境保护癌症干细胞免受遗传毒性伤害，增加其化学药物耐受和放射耐受能力。微环境通过引起肿瘤中非癌症干细胞的去分化以及诱导EMT的发生，来促进肿瘤的进展和转移。这些在骨髓、皮肤、神经、胃肠道、结直肠中发现了大量的证据。癌症干细胞对放化疗耐受，主要是由于其具有细胞周期缓慢、增值率低、DNA修复和抗凋亡基因表达水平较高等特征，使得放化疗等针对活跃增殖的癌细胞的方法失效，而且癌症干细胞与不良预后相关，所以很有必要发展针对癌症干细胞的治疗方法。靶向癌症干细胞的新疗法靶向癌症干细胞的治疗可以从多方面设计：诱导癌症干细胞分化、抑制干细胞状态的维持、靶向癌症干细胞的微环境等。靶向诱导癌症干细胞分化的治疗是通过诱导CSC失去自我更新能力损耗癌症干细胞池来制约肿瘤的进展。诱导分化的药物包括维A酸、BMP、组蛋白去乙酰化酶抑制剂等，很有希望作为实体瘤传统放化疗辅助手段应用于临床。通过靶向信号通路而抑制干细胞状态的维持主要包括针对Notch、Hh和Wnt等药物，目前已经进入人体临床阶段。抑制Notch信号通路的两个药物罗氏的RO4929097和默克的MK0752进入临床I期。靶向Hh通路的著名药物是基因泰克（GDC-0449）。靶向癌症干细胞的微环境主要是抗血管生成抑制剂，比如贝伐、索拉非尼、舒尼替尼和依维莫司等。癌度有话说以肿瘤发生为基础的癌症干细胞假说在过去20年里成为了研究焦点。大量的实验证据支持这一假说，也由于一些尚未解决的问题在癌症生物学家中存在争论。其中最主要的争论涉及癌症干细胞的来源、动物模型数据和人体数据的差异以及肿瘤中存在的癌症干细胞数量等问题。不管如何，癌症干细胞假说模型解释了一个长期存在的关于化疗治疗肿瘤的困扰，即化疗导致最初的临床和病理缓解，但随后可能会发生更具侵袭性和耐药性的复发和转移的难题。因此，针对癌症干细胞为靶点的治疗有望解决这一难题，癌度也希望未来有更多更好的研究和药物造福肿瘤患者。编者：飞宇转载需授权后注明来源：癌度
胚胎干细胞(Embrtibuc stem cell)的发育等级较高，是多能干细胞（Pluripotent stem cell），而成体干细胞的发育等级较低，是单能干细胞。干细胞是一类具有自我更新和分化潜能的细胞。它包括胚胎干细胞和成体干细胞。干细胞的发育受多种内在机制和微环境因素的影响。目前人类胚胎干细胞已可成功地在体外培养。最新研究发现，成体干细胞可以横向分化为其他类型的细胞和组织，为干细胞的广泛应用提供了基础。 在胚胎的发生发育中，单个受精卵可以分裂发育为多细胞的组织或器官。在成年动物中，正常的生理代谢或病理损伤也会引起组织或器官的修复再生。胚胎的分化形成和成年组织的再生是干细胞进一步分化的结果。胚胎干细胞是全能的，具有分化为几乎全部组织和器官的能力。而成年组织或器官内的干细胞一般认为具有组织特异性，只能分化成特定的细胞或组织。 然而，这个观点目前受到了挑战。 最新的研究表明，组织特异性干细胞同样具有分化成其他细胞或组织的潜能，这为干细胞的应用开创了更广泛的空间。 干细胞具有自我更新能力（Self-renewing），能够产生高度分化的功能细胞。干细胞按照生存阶段分为胚胎干细胞和成体干细胞 。 ·1 胚胎干细胞 胚胎干细胞（Embryonic Stem cell， ES细胞）。 胚胎干细胞当受精卵分裂发育成囊胚时，内层细胞团（Inner Cell Mass）的细胞即为胚胎干细胞。胚胎干细胞具有全能性，可以自我更新并具有分化为体内所有组织的能力。早在1970年Martin Evans已从小鼠中分离出胚胎干细胞并在体外进行培养。而人的胚胎干细胞的体外培养直到最近才获得成功。 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。研究和利用ES细胞是当前生物工程领域的核心问题之一。ES细胞的研究可追溯到上世纪五十年代，由于畸胎瘤干细胞（EC细胞）的发现开始了ES细胞的生物学研究历程。 目前许多研究工作都是以小鼠ES细胞为研究对象展开的，如：德美医学小组在去年成功的向试验鼠体内移植了由ES细胞培养出的神经胶质细胞。此后，密苏里的研究人员通过鼠胚细胞移植技术，使瘫痪的猫恢复了部分肢体活动能力。随着ES细胞的研究日益深入，生命科学家对人类ES细胞的了解迈入了一个新的阶段。在98年末，两个研究小组成功的培养出人类ES细胞，保持了ES细胞分化为各种体细胞的全能性。这样就使科学家利用人类ES细胞治疗各种疾病成为可能。然而，人类ES 细胞的研究工作引起了全世界范围内的很大争议，出于社会伦理学方面的原因，有些国家甚至明令禁止进行人类ES细胞研究。无论从基础研究角度来讲还是从临床应用方面来看，人类ES细胞带给人类的益处远远大于在伦理方面可能造成的负面影响，因此要求展开人类ES细胞研究的呼声也一浪高似一浪。 ·2 成体干细胞 成年动物的许多组织和器官，比如表皮和造血系统，具有修复和再生的能力。成体干细胞在其中起着关键的作用。在特定条件下，成体干细胞或者产生新的干细胞，或者按一定的程序分化，形成新的功能细胞，从而使组织和器官保持生长和衰退的动态平衡。过去认为成体干细胞主要包括上皮干细胞和造血干细胞。最近研究表明，以往认为不能再生的神经组织仍然包含神经干细胞,说明成体干细胞普遍存在，问题是如何寻找和分离各种组织特异性干细胞。成体干细胞经常位于特定的微环境中。微环境中的间质细胞能够产生一系列生长因子或配体，与干细胞相互作用，控制干细胞的更新和分化。 ·3 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。今年年初，协和医大血液学研究所的庞文新又在肌肉组织中发现了具有造血潜能的干细胞。造血干细胞的移植是治疗血液系统疾病、先天性遗传疾病以及多发性和转移性恶性肿瘤疾病的最有效方法。 在临床治疗中，造血干细胞应用较早，在20世纪五十年代，临床上就开始应用骨髓移植（BMT）方法来治疗血液系统疾病。到八十年代末，外周血干细胞移植（PBSCT）技术逐渐推广开来，绝大多数为自体外周血干细胞移植（APBSCT），在提高治疗有效率和缩短疗程方面优于常规治疗，且效果令人满意。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。 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 ·4 神经干细胞 神经干细胞关于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。 实际上，到目前为止，人们对干细胞的了解仍存在许多盲区。2000年年初美国研究人员无意中发现在胰腺中存有干细胞；加拿大研究人员在人、鼠、牛的视网膜中发现了始终处于“休眠状态的干细胞” ；有些科学家证实骨髓干细胞可发育成肝细胞，脑干细胞可发育成血细胞。 随着干细胞研究领域向深度和广度不断扩展，人们对干细胞的了解也将更加全面。21世纪是生命科学的时代，也是为人类的健康长寿创造世界奇迹的时代，干细胞的应用将有广阔前景。 ·5肌肉干细胞(muscle stem cell) 可发育分化为成肌细胞(myoblasts)，后者可互相融合成为多核的肌纤维，形成骨骼肌最基本的结构。 [编辑本段]【基础应用】 干细胞的调控是指给出适当的因子条件，对干细胞的增值和分化进行调控，使之向指定的方向发展。 ·1 内源性调控 干细胞自身有许多调控因子可对外界信号起反应从而调节其增殖和分化，包括调节细胞不对称分裂的蛋白，控制基因表达的核因子等。另外，干细胞在终末分化之前所进行的分裂次数也受到细胞内调控因子的制约。 （1）细胞内蛋白对干细胞分裂的调控 干细胞分裂可能产生新的干细胞或分化的功能细胞。这种分化的不对称是由于细胞本身成分的不均等分配和周围环境的作用造成的。细胞的结构蛋白，特别是细胞骨架成分对细胞的发育非常重要。如在果蝇卵巢中，调控干细胞不对称分裂的是一种称为收缩体的细胞器，包含有许多调节蛋白，如膜收缩蛋白和细胞周期素A。收缩体与纺锤体的结合决定了干细胞分裂的部位，从而把维持干细胞性状所必需的成分保留在子代干细胞中。 （2）转录因子的调控 在脊椎动物中，转录因子对干细胞分化的调节非常重要。比如在胚胎干细胞的发生中，转录因子Oct4是必需的。Oct4是一种哺乳动物早期胚胎细胞表达的转录因子，它诱导表达的靶基因产物是FGF-4等生长因子，能够通过生长因子的旁分泌作用调节干细胞以及周围滋养层的进一步分化。Oct4缺失突变的胚胎只能发育到囊胚期，其内部细胞不能发育成内层细胞团 [1]。另外白血病抑制因子（LIF）对培养的小鼠ES细胞的自我更新有促进作用，而对人的成体干细胞无作用，说明不同种属间的转录调控是不完全一致的。又如Tcf/Lef转录因子家族对上皮干细胞的分化非常重要。Tcf/Lef是Wnt信号通路的中间介质，当与β-Catenin形成转录复合物后，促使角质细胞转化为多能状态并分化为毛囊。 ·2 外源性调控 除内源性调控外，干细胞的分化还可受到其周围组织及细胞外基质等外源性因素的影响。 （1）分泌因子 间质细胞能够分泌许多因子，维持干细胞的增殖，分化和存活。有两类因子在不同组织甚至不同种属中都发挥重要作用，它们是TGFβ家族和Wnt信号通路。比如TGF家族中至少有两个成员能够调节神经嵴干细胞的分化。最近研究发现，胶质细胞衍生的神经营养因子（GDNF）不仅能够促进多种神经元的存活和分化，还对精原细胞的再生和分化有决定作用。GDNF缺失的小鼠表现为干细胞数量的减少，而GDNF的过度表达导致未分化的精原细胞的累积[3]。Wnts的作用机制是通过阻止β-Catenin分解从而激活Tcf/Lef介导的转录，促进干细胞的分化。比如在线虫卵裂球的分裂中，邻近细胞诱导的Wnt信号通路能够控制纺锤体的起始和内胚层的分化。 （2）膜蛋白介导的细胞间的相互作用 有些信号是通过细胞-细胞的直接接触起作用的。β-Catenin就是一种介导细胞粘附连接的结构成分。除此之外，穿膜蛋白Notch及其配体Delta或Jagged也对干细胞分化有重要影响。在果蝇的感觉器官前体细胞，脊椎动物的胚胎及成年组织包括视网膜神经上皮、骨骼肌和血液系统中，Notch信号都起着非常重要的作用。当Notch与其配体结合时，干细胞进行非分化性增殖；当Notch活性被抑制时，干细胞进入分化程序，发育为功能细胞[4]。 （3）整合素（Integrin）与细胞外基质 整合素家族是介导干细胞与细胞外基质粘附的最主要的分子。整合素与其配体的相互作用为干细胞的非分化增殖提供了适当的微环境。比如当β1整合素丧失功能时，上皮干细胞逃脱了微环境的制约，分化成角质细胞。此外细胞外基质通过调节β1整合素的表达和激活，从而影响干细胞的分布和分化方向。 ·3 干细胞的可塑性 越来越多的证据表明，当成体干细胞被移植入受体中，它们表现出很强的可塑性。通常情况下，供体的干细胞在受体中分化为与其组织来源一致的细胞。而在某些情况下干细胞的分化并不遵循这种规律。1999年Goodell等人分离出小鼠的肌肉干细胞，体外培养5天后，与少量的骨髓间质细胞一起移植入接受致死量辐射的小鼠中，结果发现肌肉干细胞会分化为各种血细胞系。这种现象被称为干细胞的横向分化（trans-differentiation）[5]。关于横向分化的调控机制目前还不清楚。大多数观点认为干细胞的分化与微环境密切相关。可能的机制是，干细胞进入新的微环境后，对分化信号的反应受到周围正在进行分化的细胞的影响，从而对新的微环境中的调节信号做出反应。 克隆猪、克隆羊，其技术的机制原理和干细胞是一致的。 [编辑本段]【种类划分】 干细胞按能力可以分为以下四类： 全能干细胞 由卵和精细胞的融合产生受精卵。而受精卵在形成胚胎过程中四细胞期之前任一细胞皆是全能干细胞。具有发展成独立个体的能力。也就是说能发展成一个个体的细胞就称为全能干细胞。 万能干细胞 是全能干细胞的后裔，无法发育成一个个体，但具有可以发育成多种组织的能力的细胞。 多能干细胞 只能分化成特定组织或器官等特定族群的细胞（例如血细胞，包括红血细胞、白血细胞和血小板）。 专一性干细胞 只能产生一种细胞类型；但是，具有自更新属性，将其与非干细胞区分开。 [编辑本段]【研究情况】 ·干细胞研究的历史情况 干细胞的研究被认为开始于1960年代，在加拿大科学家恩尼斯特·莫科洛克和詹姆士·堤尔的研究之后。 1959年，美国首次报道了通过体外受精（IVF）动物。 60年代，几个近亲种系的小鼠睾丸畸胎瘤的研究表明其来源于胚胎生殖细胞（embryonic germ cells, EG细胞）,此工作确立了胚胎癌细胞（embryonic carcinoma cells, EC细胞）是一种干细胞。 1968年，Edwards 和Bavister 在体外获得了第一个人卵子。 70年代，EC细胞注入小鼠胚泡产生杂合小鼠。培养的SC细胞作为胚胎发育的模型，虽然其染色体的数目属于异常。 1978年，第一个试管婴儿，Louise Brown 在英国诞生。 1981年，Evan, Kaufman 和Martin从小鼠胚泡内细胞群分离出小鼠ES细胞。他们建立了小鼠ES细胞体外培养条件。由这些细胞产生的细胞系有正常的二倍型，像原生殖细胞一样产生三个胚层的衍生物。将ES细胞注入上鼠，能诱导形成畸胎瘤。 1984—1988年，Anderews 等人从人睾丸畸胎瘤细胞系Tera-2中产生出多能的、可鉴定的（克隆化的）细胞，称之为胚胎癌细胞（embryonic carcinoma cells, EC细胞）。克隆的人EC细胞在视黄酸的作用下分化形成神经元样细胞和其他类型的细胞。 1989年，Pera 等分离了一个人EC细胞系，此细胞系能产生出三个胚层的组织。这些细胞是非整倍体的（比正常细胞染色体多或少），他们在体外的分化潜能是有限的。 1994年，通过体外授精和病人捐献的人胚泡处于2-原核期。胚泡内细胞群在培养中得以保存其周边有滋养层细胞聚集 ，ES样细胞位于中央。 1998年美国有两个小组分别培养出了人的多能( pluripotent )干细胞： James A Thomson在 Wisconsin大学领导的研究小组从人胚胎组织中培养出了干细胞株。他们使用的方法是：人卵体外受精后，将胚胎培育到囊胚阶段，提取 inner cell mass细胞，建立细胞株。经测试这些细胞株的细胞表面 marker 和酶活性，证实他们就是全能干细胞。用这种方法，每个胚胎可取得15－20干细胞用于培养。 John D Gearhart在 Johns Hopkins大学领导的另一个研究小组也从人胚胎组织中建立了干细胞株。他们的方法是：从受精后5－9周人工流产的胚胎中提取生殖母细胞( primordial germ cell )。由此培养的细胞株，证实具有全能干细胞的特征。 2000年，由Pera、 Trounson 和 Bongso 领导的新加坡和澳大利亚科学家从治疗不育症的夫妇捐赠的胚泡内细胞群中分离得到人ES细胞，这些细胞体外增殖，保持正常的核型，自发分化形成来源于三个胚层的体细胞系。将其注入免疫缺陷小鼠错开内产生畸胎瘤。 2003，建立了人类皮肤细胞与兔子卵细胞种间融合的方法，为人胚胎干细胞研究提供了新的途径。 2004年，Massachusetts Advanced Cell Technology 报道克隆小鼠的干细胞可以通过形成细小血管的心肌细胞修复心衰小鼠的心肌损伤。这种克隆细胞比来源于骨髓的成体干细胞修复作用更快、更有效，可以取代40%的瘢痕组织和恢复心肌功能。这是首次显示克隆干细胞在活体动物体内修复受损组织。 ·干细胞研究的意义 分化后的细胞，往往由于高度分化而完全丧失了再分化的能力，这样的细胞最终将衰老和死亡。然而，动物体在发育的过程中，体内却始终保留了一部分未分化的细胞，这就是干细胞。干细胞又叫做起源细胞、万用细胞，是一类具有自我更新和分化潜能的细胞。可以这样说，动物体就是通过干细胞的分裂来实现细胞的更新，从而保证动物体持续生长发育的。 干细胞根据其分化潜能的大小，可以分为两类：全能干细胞和组织干细胞。前者可以分化、发育成完整的动物个体，后者则是一种或多种组织器官的起源细胞。人的胚胎干细胞可以发育成完整的人，所以属于全能干细胞。
金仁桃 章孝荣（ 安徽农业大学畜牧水产学院 合肥230036 ） �� 自Evans和Kaufman(1981)从延迟着床的胚胎中分离出小鼠胚胎干细胞（embryonic stem cells, ES细胞）以来，ES细胞一直备受人们的关注��〔1〕�。1998年，由基隆公司资助的汤姆森研究小组在《科学》杂志上发表了关于人的ES细胞建立等一系列工作之后，基隆公司的股票更是狂升了6倍；1999年、2000年，干细胞研究两度被美国《科学》杂志推举为21世纪最重要的研究领域；1999年，美国《科学》杂志还将干细胞研究评为当年世界十大科学成就之首。由此足以显示干细胞的魅力，而干细胞之所以如此吸引人们的注意，主要是因为干细胞是一种全能性的细胞，可以自发分化形成多细胞结构，即胚胎小体（embryonic body，EB）。EB含外胚层、内胚层、中胚层三个胚层，胚胎小体继续分化可以形成多种细胞类型，包括血细胞、内皮细胞、肌细胞及神经元等。另外ES细胞在动物克隆生产、转基因动物生产、疾病研究模型及药物生产等诸多方面有着诱人的前景。本文主要就ES细胞在克隆动物生产的应用加以阐述。 �1 ES细胞克隆的理论依据 � ES细胞是从早期胚胎内细胞团（inner cell mass, ICM）和附植后原始生殖细胞（Primordial germ cells, PGCs）分离出来的一种细胞，它具有全能性(totipotenty)或多能性(pluripotency)，可以发育为任何一种组织或器官的前体细胞，再由该前体细胞发育成功能细胞。正常的ES细胞可分化为两个子代干细胞，也可以分化一个子代干细胞和一个功能细胞。 这种分化是由干细胞内源性调控（主要是受干细胞内结构蛋白和多肽因子调控）和外源性调控（主要是由周围组织细胞及细胞外基质等调控）所影响。而最近Amato Giaccia 发现氧含量操纵干细胞的分化，为人们进一步利用干细胞提供了有益的提示。另一个重要发现就是Andrew E Wurmser等发现成熟组织的干细胞仅仅是通过与现存细胞融合而形成其他组织，而非制造新细胞，那么对成熟组织的干细胞利用，将趋于更加谨慎��〔2〕�。这也更加提升了ES细胞的作用。 �ES细胞另外一个特点是它像正常的体细胞一样可以在体外进行增殖、克隆、冷冻、保存而保持不分化。这样就可以为人们提供大量的可利用的ES细胞。如每只实验动物一次可提供5000～6500个PGCs，然后在体外可培养成类ES细胞。现在人们可将ES细胞体外培养传至40～60代而不分化，而这样大量的细胞就为我们利用它奠定了基础。 �ES细胞具有可操作性。在体外人们可以对其进行遗传操作选择，如转基因、基因打靶、配合基因诱捕等一系列技术，再结合核移植技术，生产出人们所希望的动物。 �2 ES细胞克隆的可行性 � 克隆技术的原理是将供体细胞核移入去核的卵母细胞中，通过激活使其重新编程发育，从而产生新个体。目前体细胞克隆相对于ES细胞来说，存在有两个问题：一是体细胞在体外培养易变异。为避免这一缺点，目前较多使用新分离或传代较少的细胞。二是关于选用何部位的细胞。目前人们已使用了乳腺细胞、卵丘细胞、输卵管细胞、皮肤成纤维细胞、子宫上皮细胞、肌肉细胞、支持细胞、肝脏细胞、耳成纤维细胞、初乳中乳腺上皮细胞等。但到目前为止，还没有发现何种体细胞是最适合于核移植的，所用作核移植的细胞有的来自于胎儿，一般是成纤维细胞，也有来源于成体动物的。这主要是因为虽然从理论上讲，机体中的每一个细胞都是从受精卵分裂分化而来，而在机体内通过半保留复制方式，DNA信息被完整的传递下来，但从一个受精卵到机体的亿万个细胞，有些细胞的个别基因可能发生不可逆的丢失或重排，使用这样的细胞作核供体，就无法保证信息的完整性，这也可能是目前细胞克隆中普遍存在的克隆效率低，出生后的死亡或异常的原因之一。ES细胞的核移植虽然也同样需要在去核的卵细胞内重新编程，但是相对于体细胞克隆效率低、妊娠期间易流产来说，ES细胞的克隆效率要高得多，而且ES细胞的重新编程要容易得多。这也正如人们所假设的目前存活的克隆个体所用的供体核大多是源于动物组织的成体干细胞的核而非最终分化的细胞的核〔3〕�。 �随着对ES细胞研究的深入，人们已经在多种动物得到了ES细胞核移植的后代。Teruhiko Wakayama等采用长期传代（30代以上）的小鼠ES细胞克隆出了31只小鼠，其中14只存活〔4〕�； Campbell （1996、1995）分别将绵羊、山羊的类ES注射入去核卵母细胞，获重构胚，经核移植有活羊出生��〔5〕�。Michelle Sims和N．L First（1993）将培养6～101d牛的ICM细胞核移植到去核卵母细胞，卵裂率为70%，囊胚率为24%，经胚胎移植有13头妊娠，出生了4头牛犊��〔6〕�； Stice（1996）将牛的类ES细胞进行核移植，得到重构胚并移入受体牛子宫，发育至45天��〔7〕�；Cibelli利用转基因技术得到生殖系嵌合的牛；Shim（1997）和Piedrahita（1998），利用猪的PGCs建立多能干细胞系，并得到嵌合体猪。 �3 ES细胞克隆的意义 � ES细胞的核移植最基本的意义就在于，如果通过核移植能够产生完整的后代，而且具有和亲代一样的遗传特性，那么它就恰恰证实了ES细胞是具有全能性的一种细胞。ES细胞克隆和体细胞克隆一样，通过得到的大量具有亲代一样遗传特性的供体细胞，再利用核移植技术，可以提高优秀个体的繁殖效率，迅速扩充优秀个体的种群，为畜牧生产作出极大的贡献。 对于珍稀品种或濒临灭绝的物种来说，该项技术提供了一种可以挽救珍稀或濒危物种的机会。利用ES细胞水平上的基因操作相对于受精卵水平上的转基因更加容易，可以得出人们所需求的转基因动物，然后再运用核移植技术，即可得到大量的具有此基因表达的个体，同时这也是创造新物种的绝好机会。由于ES细胞具有自发融合的性质，由此可在细胞水平上操作， 完成新物种的创造，而这种新物种可能是自然交配无法得到的。人们曾将牛、绵羊及人的GH基因先后导入小鼠基因组，得到的转基因小鼠在快速生长期生长速度为对照组的4倍。另外，利用ES细胞核移植还可以一次得到大量同质的后代，为生物学研究提供了很好的模型。 4 目前存在的问题 � 由于ES细胞的发现至今也只有20多年的历史，因此人们对它的了解有限，限制了对它的利用，目前就干细胞的核移植来说，主要存在以下问题： �1 核移植技术本身还有许多理论有待完善，目前核移植的效率还很低，而对于像重构胚的发育与着床，核质互作与协调等理论还需要人们作进一步的深入研究。 �2 ES细胞建系的技术还不成熟。目前广泛使用的饲养层是小鼠成纤维细胞无限系（STO）或小鼠胚胎成纤维细胞（Primary Mouse Embryo Firbroblasts, PMEF）制备而成，主要是利用其细胞分泌的生长因子FGF和抑制细胞分化的因子LIF共同作用，保持干细胞在体外克隆而不分化，然后加入一些其它的物质。即便如此，目前其建系的效率仍不是很高，特别在国内，能够得到大家畜的类ES的都不是很多，而且得到传代次数较少。人们目前尝试了使用其它的培养基，如大鼠成纤维细胞条件培养基、山羊输卵管上皮培养基、绵羊输卵管上皮培养基、绵羊子宫上皮培养基、山羊子宫上皮培养基、牛的颗粒细胞培养基、牛子宫成纤维细胞培养基、胎牛的睾丸、肾、肝成纤维细胞培养基。Meinecke Tillmann(1996)发现胎牛的成纤维细胞对绵羊的ICM和ES细胞增殖有利。而Piedrahitat等采用猪胎儿成纤维细胞和上皮细胞作为饲养层，结果失败。Strojek等（1990）认为，初步培养囊胚时，使用猪子宫成纤维细胞饲养层可以促进囊胚的贴壁和ICM克隆的形成。此时若用STO作饲养层，尽管猪囊胚可以附着在STO上，但ICM不增殖，但以后的传代只需要STO进行。可见对于饲养层的选择，目前仍有待人们的进一步发现。对于ES细胞的建系，人们还发现，ES细胞必须保持一定的浓度，这是因为ES细胞能够从培养基中摄取营养的同时，也要向培养基中排出自己的分泌和代谢产物和其它一些物质，这些分泌物中，有促进细胞生长的物质，有人就称之为促克隆生长物质。 �ES细胞应用范围是很广的，对于核移植的应用仅是其一部分。例如，利用ES细胞的全能性，进行定向诱导分化，再在细胞水平上进行药物的测试，可以极大提高药物的检测进度；利用ES细胞可建立人类遗传病研究的动物模型等。可以说，对于干细胞的研究方兴未艾。 � 参考文献 �〔1〕Evans M J, Kaufman M H Establishment in Culture of Pluripotential Cells from mouse embryos〔J〕 Nature, 1981, 292(9): 154～156 �〔2〕Andrew E Wurmser, Fred HG Cell fusion causes confusion〔J〕 Nature, 2002，416,485～491 �〔3〕Konrad Hochedlinger, Rudolf J Monoclonal mice generated by nuclear transfer from mature B and T doner cells〔J〕 Nature, 2002,415,1035～1038 �〔4〕Wakayama T, Rodriguez I, Perry AC, et Mice cloned from embryonic stem cells〔J〕 Proc Natl Acad Sci USA, 1990，96(26):14984～14989 �〔5〕CKHS, Mc whiir,J, RWA, et Sheep cloned by nuclear transfer from a cuctured cell line〔J〕 Natrue,1996,38(7):64～66 �〔6〕Sims MM, FirsA NI Production of fetuses from totipotent cultured bovine inner cell mass cells〔J〕 Theriogenology, 1993,39:313 �〔7〕Stice SL, strolchonko NSPluriopotent bovine embryonic cell lines directed embryonic development following nuclear transfer biology of Reproduction〔J〕 Theriogenology, 1996,54:100～110
不同种类或同一种类的不同组织因其细胞结构及所含的成分不同，分离方法也有差异。在提取某种特殊组织的dna时必须参照文献和经验建立相应的提取方法,以获得可用的dna大分子。尤其是组织中的多糖和酶类物质对随后的酶切、pcr反应等有较强
在过去的20多年里，随机模型是癌症发生的主流观点。按照随机模型，正常体细胞中原癌基因和抑癌基因发生随机突变，从而获得更强的增殖能力、分化抑制和克隆选择，最终导致癌症发生。随机突变模型认为，肿瘤中的每个细胞具有均等的形成新肿瘤的能力，肿瘤起源于克隆。但另一个学说，即癌症干细胞理论也得到业界不少人的认可。癌度将为您简要介绍癌症干细胞理论的发展历程、来源和检测方法。癌症干细胞概念的发展历程对癌症发病机制的探索可以追溯到古希腊时代，第一个已知的癌症发生理论由Hippcrates、Celsius和Galen提出。基于疾病的体液本质，他们推测癌症是由多余的“黑胆汁”所导致。直到19世纪中叶，干细胞作为癌症前体的概念才首次被提出。病理学家Cohnheim在前人研究的基础上正式提出了癌症的“胚胎残留”假说，认为肿瘤来源于残留的胚胎而不是成体组织，这个理论构成了现代癌症干细胞概念的基础。与“胚胎残留”假说并行发展的另一个关于癌症克隆进化的假说也迅速在科学界流行起来。1871年，Knudson提出了癌症的“双重打击”学说，揭示了遗传性与非遗传性癌症的基础。5年以后，Nowell提出癌症发展是通过一系列、逐步获得的基因突变和更具侵袭性克隆的连续选择而实现。19世纪后半叶和20世纪初，癌症的克隆进化理论盛行，胚胎残留理论很少被提及，直到1960年干细胞生物学的复兴。在一系列具有里程碑意义的实验中，Pierce发现畸胎瘤中的多能干细胞同样出现在肿瘤的胚状体中，他的发现使得癌症发生的胚胎残留理论得以复兴。20世纪末期，实验医学的重大技术进步促进了多项技术的发展，包括放射自显影的放射性标记技术、商业化的荧光激活细胞分选、明确验证的细胞表面标记、小鼠异种移植实验和检测HSCs的高速多通道流式细胞术。首先是发现了血液癌症中存在干细胞群的证据，即白血病干细胞的发现；然后是在实体瘤中，2003年的一篇具有里程碑意义的文献中，乳腺癌的细胞异质性被发现。随后更多的研究者报道了癌症干细胞存在于结肠癌、肝癌、肺癌和前列腺癌中。癌症干细胞的来源癌症干细胞被认为来源于正常组织干细胞或者更分化的细胞群的转化。这些细胞在应对突变事件或免疫反应中发生了去分化，从而获得了类似干细胞的特征。在实体瘤中，干细胞表型的获得可以通过上皮-间充质转化（EMT）来实现。为了理解癌症来源于正常组织干细胞，我们先来看三个概念。成体干细胞是增殖率极低的分裂静止的细胞，具有自我更新和分化能力，是成体组织的来源。祖细胞分化程度比成体干细胞高，它具有一定的分化特征和有限的自我更新能力，最终形成特定的分化细胞。癌症干细胞和成体干细胞有很多相似之处，且成体组织干细胞与祖细胞都有转化成癌症干细胞的能力。大多数癌症中，细胞中的一个突变是导致这种转化的起始事件，原癌基因突变引起随后的多重打击将在一段时间内造成突变的积累，最后导致癌症干细胞失去调控的扩增。在血液癌症和实体瘤中，科学家发现了大量证据说明癌症干细胞来源于成体干细胞和祖细胞。癌症干细胞的检测方法癌症干细胞研究的最大挑战是其在肿瘤中比例低，有研究表明其比例不足肿瘤细胞总数的5%，这就给检测带来了难题。癌症干细胞的检测手段包括荧光激活细胞分选（FACS）、免疫磁珠分选、细胞表面标志物的免疫组织化学（IHC）分析以及肿瘤微球形成实验。FACS是最广泛使用的分离和富集癌症干细胞的方法，该技术既可以用于分析血液癌症，又可以用于实体瘤研究。其主要有两种方式，一是分析细胞表面标志物，二是检测“侧群”细胞。常见肿瘤中癌症干细胞的免疫表型特征见表1所示。当然，流式细胞技术仍然存在一些缺陷，它需要分析足够多的非粘连细胞才能获得具有统计学意义的癌症干细胞数目，癌症干细胞本身数量不足制约了该技术的应用。表1 常见肿瘤中癌症干细胞的免疫表型特征肿瘤微球形成实验的方法是将癌细胞以低密度接种在半液态无血清非黏附培养基中，几周内形成肿瘤微球，再联合免疫缺陷的小鼠，尤其是缺乏T细胞和B细胞的SCID小鼠。对这些小鼠进行不定期的检查以观察肿瘤的形成，进一步将潜在的干细胞分离和鉴定出来。癌症干细胞生物学中的信号通路一个正常组织干细胞转化成癌症干细胞需要积累多个基因突变、表观遗传变化和信号通路失控，研究最多的是Notch、Hh和Wnt/β-catenin信号通路。Notch信号通路对细胞与细胞之间的信息通信非常重要，它通过调控干细胞增殖、分化和细胞死亡调控胚胎发育和成体稳态的维持。一方面Notch信号促进T细胞前体细胞的增殖、生存和分化；另一方面抑制B细胞前体细胞的生长并能诱导凋亡。Wnt蛋白的主要功能是调控一系列器官系统的发育，Wnt基因转录表达上调会引发干性、细胞增殖、EMT和侵袭的行为。Hh信号在胚胎发育中起到非常重要的作用，也负责干细胞群体在成体中的维持。Hh通路的突变导致信号持续激活可以引发肿瘤形成，这在基底细胞癌和成神经管细胞瘤中得到了公认，在其他多种癌症中也观察到了该信号的不正常激活。Hh信号通路也被发现可以调控癌症干细胞的增殖并能增加肿瘤的侵袭能力。干细胞微环境是指非上皮的间质组织所形成的独特微环境，干细胞存在其中。癌症干细胞也存在于具有类似支持功能的微环境中，称之为癌症干细胞微环境。癌症干细胞与其所处的微环境之间复杂的相互作用可以调控干细胞的干性、增殖以及抵抗凋亡。微环境提供了合适的空间保证癌症干细胞的自我更新、使其产生分化程度更高的细胞，同时保持未分化的状态。微环境保护癌症干细胞免受遗传毒性伤害，增加其化学药物耐受和放射耐受能力。微环境通过引起肿瘤中非癌症干细胞的去分化以及诱导EMT的发生，来促进肿瘤的进展和转移。这些在骨髓、皮肤、神经、胃肠道、结直肠中发现了大量的证据。癌症干细胞对放化疗耐受，主要是由于其具有细胞周期缓慢、增值率低、DNA修复和抗凋亡基因表达水平较高等特征，使得放化疗等针对活跃增殖的癌细胞的方法失效，而且癌症干细胞与不良预后相关，所以很有必要发展针对癌症干细胞的治疗方法。靶向癌症干细胞的新疗法靶向癌症干细胞的治疗可以从多方面设计：诱导癌症干细胞分化、抑制干细胞状态的维持、靶向癌症干细胞的微环境等。靶向诱导癌症干细胞分化的治疗是通过诱导CSC失去自我更新能力损耗癌症干细胞池来制约肿瘤的进展。诱导分化的药物包括维A酸、BMP、组蛋白去乙酰化酶抑制剂等，很有希望作为实体瘤传统放化疗辅助手段应用于临床。通过靶向信号通路而抑制干细胞状态的维持主要包括针对Notch、Hh和Wnt等药物，目前已经进入人体临床阶段。抑制Notch信号通路的两个药物罗氏的RO4929097和默克的MK0752进入临床I期。靶向Hh通路的著名药物是基因泰克（GDC-0449）。靶向癌症干细胞的微环境主要是抗血管生成抑制剂，比如贝伐、索拉非尼、舒尼替尼和依维莫司等。癌度有话说以肿瘤发生为基础的癌症干细胞假说在过去20年里成为了研究焦点。大量的实验证据支持这一假说，也由于一些尚未解决的问题在癌症生物学家中存在争论。其中最主要的争论涉及癌症干细胞的来源、动物模型数据和人体数据的差异以及肿瘤中存在的癌症干细胞数量等问题。不管如何，癌症干细胞假说模型解释了一个长期存在的关于化疗治疗肿瘤的困扰，即化疗导致最初的临床和病理缓解，但随后可能会发生更具侵袭性和耐药性的复发和转移的难题。因此，针对癌症干细胞为靶点的治疗有望解决这一难题，癌度也希望未来有更多更好的研究和药物造福肿瘤患者。编者：飞宇转载需授权后注明来源：癌度
干细胞是一类具有自我复制能力和多向分化潜能的细胞，具有再生各种组织和人体器官的潜在功能，医学界称之为“万用细胞”。目前许多疾病通过现有的药物和手术治疗都无法从根本上治疗，如糖尿病、老年痴呆、肾衰等等，根据大量近期文献报道，干细胞将通过其自身的修复再生机制，为这些不治之症提供全新的解决方法。据临床试验数据统计，未来将有 80%以上的疾病，可以通过干细胞进行治疗。干细胞治疗，相对于传统的药物治疗、手术治疗具有显著的优点。1）干细胞的治疗范围广阔，且无任何毒性、避免排斥；2）干细胞治疗可以发挥综合的治疗和修复功能，从机体整体解决问题；干细胞的治疗无须深入了解疾病的致病机理，且治疗材料来源充足。可以说是最好的免疫治疗和基因治疗载体
目前对干细胞的研究具有长远和里程碑式的意义：从干细胞产业分析其意义可以容易被人理解：干细胞资源库：目前干细胞存储已经很流行，国家也在建立干细胞存储库，干细胞存储最有利的是自己，其次通过干细胞库存储数据为更多患者提供生的希望。干细胞技术和新药研发：目前国际上通过干细胞技术已经研发出10多种干细胞治疗药物，如欧洲的治疗膝关节软骨损伤，澳大利亚的治疗骨修复，美国的治疗肠道炎症Crohn式病等组织工程和再生医学：结合高活性生物材料、干细胞或自提组织细胞等构建人工组织及体外器官培养，如3D打印技术医学美容的应用：应用干细胞相关衍生产物进行医学整形美容、如去皱、塑性填充、淡斑美肤等 ，如微囊干细胞技术的护肤品精准医学的应用：运动基因检测、干细胞技术、生物信息等技术方法，评估个体疾病特征，制定个性化治疗方案，真正做到早发现，早预防
因为这种干细胞技术很有可能会让头发重新长出来，这对秃头的人来说非常的重要，所以引起了很多群体的关注。
研究的目的要说明问题是如何发现的，即该研究的研究背景是什么，是根据什么、受什么启发而搞这项研究。也要说明该选题在理论上的创新性，来突出自己选题与各个主流观点的差异。而研究的意义，要对所研究问题的实际用处有所了解从生活实际出发进行解读。
神经，白血病
如果这项干细胞研究能有很大的成果，那么那些秃头的人就能够重新生长出头发。
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人体的衰老，皱纹的出现，究其根源实质上都是细胞的衰老和减少。而细胞的衰老和减少则是由干细胞老化引起的。干细胞是各种组织细胞更新换代的种子细胞，是人体细胞的生产厂。干细胞族群的老化严重减弱了其增殖和分化的能力，新生的细胞补充不足，衰老细胞不能及时被替代，全身各系统功能下降，让人一天天老去。而你的皮肤，也因为皮肤干细胞的衰老而无法及时更新，衰老的皮肤得不到修复，所以，你有了皱纹，失去了青春容颜。干细胞美容原理是通过输注特定的多种细胞（包括各种干细胞和免疫细胞），激活人体自身的“自愈功能”，对病变的细胞进行补充与调控，激活细胞功能，增加正常细胞的数量，提高细胞的活性，改善细胞的质量，防止和延缓细胞的病变，恢复细胞的正常生理功能，从而达到疾病康复、对抗衰老的目的。分化后的细胞，往往由于高度分化而完全丧失了再分化的能力，这样的细胞最终将衰老和死亡。然而，动物体在发育的过程中，体内却始终保留了一部分未分化的细胞，这就是干细胞，干细胞的衰老是机体衰老或人类衰老的重要因素，因而，人体干细胞移植（或注射）对阻止人类衰老意义重大。干细胞又叫做起源细胞、万用细胞，是一类具有自我更新和分化潜能的细胞。可以这样说，动物体就是通过干细胞的分裂来实现细胞的更新，从而保证动物体持续生长发育的。干细胞根据其分化潜能的大小，可以分为两类：全能干细胞和组织干细胞。前者可以分化、发育成完整的动物个体，后者则是一种或多种组织器官的起源细胞。人的胚胎干细胞可以发育成完整的人，所以属于全能干细胞。早在19世纪，发育生物学家就知道，卵细胞受精后很快就开始分裂，先是1个受精卵分裂成2个细胞，然后继续分裂，直至分裂成有16至32个细胞的细胞团，叫做桑椹胚。这时如果将组成桑椹胚的细胞一一分开，并分别植入到母体的子宫内，则每个细胞都可以发育成一个完整的胚胎。这种细胞就是胚胎干细胞，属于全能干细胞。骨髓、脐带、胎盘和脂肪中则可以获取组织干细胞。每个人的体内都有一些终生与自己相伴的干细胞。但是，人的年龄越大，干细胞就越少。为了弥补干细胞的不足，一些科学家建议从胚胎或胎儿以及其他动物身上获取干细胞。进行培养和研究。 干细胞的用途非常广泛，涉及到医学的多个领域。科学家已经能够在体外鉴别、分离、纯化、扩增和培养人体胚胎干细胞，并以这样的干细胞为“种子”，培育出一些人的组织器官。干细胞及其衍生组织器官的广泛临床应用，将产生一种全新的医疗技术，也就是再造人体正常的甚至年轻的组织器官，从而使人能够用上自己的或他人的干细胞或由干细胞所衍生出的新的组织器官，来替换自身病变的或衰老的组织器官。假如某位老年人能够使用上自己或他人婴幼儿时期或者青年时期保存起来的干细胞及其衍生组织器官，那么，这位老年人的寿命就可以得到明显的延长。美国《科学》杂志于1999年将干细胞研究列为世界十大科学成就的第一，排在人类基因组测序和克隆技术之前。新加坡国立大学医院和中央医院通过脐带血干细胞移植手术，根治了一名因家族遗传而患上严重的地中海贫血症的男童，这是世界上第一例移植非亲属的脐带血干细胞而使患者痊愈的手术。医生们认为，脐带血干细胞移植手术并不复杂，就像给患者输血一样。由于脐带血自身固有的特性，使得用脐带血干细胞进行移植比用骨髓进行移植更加有效。利用造血干细胞移植技术已经逐渐成为治疗白血病、各种恶性肿瘤放化疗后引起的造血系统和免疫系统功能障碍等疾病的一种重要手段。科学家预言，用神经干细胞替代已被破坏的神经细胞，有望使因脊髓损伤而瘫痪的病人重新站立起来；不久的将来，失明、帕金森氏综合症、艾滋病、老年性痴呆、心肌梗塞和糖尿病等绝大多数疾病的患者，都可望借助干细胞移植手术获得康复。同胚胎干细胞相比，成人身体上的干细胞只能发育成20多种组织器官，而胚胎干细胞则能发育成几乎所有的组织器官。但是，如果从胚胎中提取干细胞，胚胎就会死亡。因此，伦理道理问题就成为当前胚胎干细胞研究的最大问题之一。美国政府明确反对破坏新的胚胎以获取胚胎干细胞，美国众议院甚至提出全面禁止胚胎干细胞克隆研究的法案。美国的一些科学家则对此提出了尖锐的批评，他们认为，将干细胞用于医学研究，在减轻患者痛苦方面很有潜力。如果浪费这样一个绝好的机会，结果将是悲剧性的。生命科学是二十世纪发展最为迅猛的学科之一，已经成为自然科学中最引人注目的领域。1957 年，美国华盛顿大学多纳尔·托玛斯发现正常人的骨髓移植到病人体内，可以治疗造血功能障碍。这一技术的发现，使多纳尔·托玛斯本人荣获了诺贝尔奖。这一技术很快得到全世界的认可，并已成为根治白血病等病的主要手段。造血干细胞移植技术的发现和应用为人类战胜疾病带来新的希望。1999年Petersen等发现肝干细胞和一些肝细胞可能部分来源于骨髓或与骨髓相关。他们通过以下实验检测了这一思路：⑴将一雄性大鼠的骨髓移植到致死量照射的同源雌性大鼠，并用DNA探针检测受鼠肝内有无雄性来源的Y染色体。⑵用表达组织相容性抗原Ⅱ类抗原L21-6的Lewis大鼠作为受体，不表达L21-6的Brown-Norway大鼠作为供体进行全肝移植，以确定肝外来源的L21-6阳性细胞是否能够定位于移植的肝脏。他们发现，在骨髓移植后13天，在肝内检测到了Y染色体信号，在这一时间卵圆细胞开始分化为肝细胞。如果分化为肝细胞的卵圆细胞来自肝脏，那么将不会有肝细胞表达阳性的Y染色体信号，但结果显示，一些肝细胞表达明显的Y染色体信号，表明它们来源于骨髓供体细胞。同样，在全肝移植后发现，在移植的肝脏内发现有明显的L21-6阳性细胞，表明一些卵圆细胞来源于肝外，而那些来源于肝内的卵圆细胞则L21-6阴性，实验表明，骨髓中含有能够分化为肝细胞潜能的干细胞，一些卵圆细胞有可能来源于骨髓。骨髓中的肝前细胞可以用于肝衰竭的移植治疗而不必考虑组织相容性抗原的配型问题，因为患者自身的骨髓细胞就可以用于移植。骨髓细胞具有以下优点：⑴可以制备富含干细胞的骨髓细胞。⑵通过转导促进基因能够增加骨髓来源的肝细胞。⑶可用骨髓来源肝细胞用于生物人工肝；此外HGF也可以通过促进包括骨髓干细胞的肝前细胞分化用于肝硬化治疗。自体骨髓干细胞移植治疗肝损伤将为肝脏疾病的治疗提供新的途径。 干细胞治疗疾病的基本原理：对组织细胞损伤的修复、替代损伤细胞的功能、刺激机体自身细胞的再生功能。呼吸道疾病自体干细胞免疫治疗哮喘、气管炎、肺气肿、肺心病等干细胞免疫疗法是通过调控细胞因子，修复受损的组织细胞，然后通过细胞间的相互作用及产生细胞因子抑制受损细胞的增殖及其免疫反应，从而发挥免疫重建的功能。从根本上消除哮喘病的发病基础。这些治疗方法在观念上完全不同于传统的治疗方法，主要强调通过修复人体免疫细胞来治疗哮喘病等呼吸道疾病。经北京京华友好医院现代医学临床证实，干细胞免疫疗法对哮喘出现的咳嗽、多痰、胸闷等症状有明显的治疗作用。具有疗效快、疗程短、不易复发等优点，突破了以往“治疗见效——停药复发”的弊端。其针对哮喘病特性经过细胞培养实验室特殊培养的愈喘干细胞，可以增强患者自身免疫力，舒张平滑肌，促进体内新陈代谢，修复呼吸系统损伤，激活肺部细胞再生，全面调理脾肺肾，激活肺部细胞再生修复肺通气功能，增强肺功能，充足提供肺部供氧，彻底修复肺、气道粘膜，恢复纤毛的排污能力。经过百余例的临床案例见证，其治愈率可到98%。后期配合中药调理，可长效地控制病情，是目前治疗哮喘病、气管炎最理想、最规范的治疗方法。治疗肾病干细胞移植治疗肾病的原理：因干细胞具有“无限”增殖，多向分化潜能，具有造血支持，免疫调控和自我复制等特点。可作为理想的“种子”细胞用于病变引起的组织器官损伤修复。基础研究发现干细胞可分化成肾固有细胞，肾实质细胞等，所以干细胞移植后对肾脏功能具有良好的修复和重建作用。干细胞治疗肾病的特性和优势 具有强大的增殖能力和多向分化潜能，能够增殖分化并产生大量后代。 低免疫原性。因细胞处于原始状态，不易被识别，所以不存在免疫排斥的特性，没有血型匹配问题。 长期传代不改变生物学特性。可分化成肾固有细胞，肌细胞，肝细胞，成骨细胞，软骨细胞等多种细胞的能力。 正是由于干细胞所具备的这些免疫学特性和优势，使其在肾病治疗方面具有广阔的临床应用前景。治疗脑瘫干细胞移植治疗小儿脑瘫逐渐被人们所熟知。干细胞移植治疗小儿脑瘫是根据细胞具有自我更新及分化为神经元，星形胶质细胞，少突胶质细胞潜能的神经前体细胞，细胞移植后分化的神经元补充缺损的神经元，并促进小儿脑组织中的神经细胞分化发挥功能，恢复脑神经的正常生长发育，改善大脑的认知功能障碍，为脑性瘫痪小儿进一步康复提供了更多的机会，已为先进最有效的治疗方法。并且年龄越小，再构成代偿能力越强，治疗的可能性就越大。尽早干预，治疗是预防小儿脑瘫致残的唯一途径。⒈自我更新：干细胞具有对称分裂及不对称分裂两种分裂方式，从而保持干细胞库稳定。⒉多向分化潜能：干细胞可以向神经元、星形胶质细胞和少突胶质细胞分化。低免疫源性：干细胞是未分化的原始细胞，不表达成熟的细胞抗原，不被免疫系统识别。⒊组织融合性好：可以与宿主的神经组织良好融合，并在宿主体内长期存活。治疗自闭症脐血干细胞和脐带间充质干细胞具有免疫调节和改善脑内微循环的功能。干细胞进入体内可调节机体免疫功能，并通过自身分化和分泌细胞因子和神经肽刺激新生血管形成，改善脑内缺血缺氧状态，激活和修复脑内受损的神经细胞。通过联合移植脐血单个核细胞和脐带间充质干细胞有助于改善患儿的语言交流能力、社会交往能力等。 自身免疫性肝病是由自身免疫反应引起的一种特殊类型的慢性肝病，过去认为自身免疫性肝病比较罕见，由于对此类疾病认识不断深入以及有关免疫学检查方法和相关检查方法的引进和提高，临床上发现中国人群中自身免疫性肝病的患者不断增多。临床常见的自身免疫性肝病包括自身免疫性肝炎、原发性胆汁性肝硬化及原发性硬化性胆管炎，很多自身免疫性肝病患者还伴有其他自身免疫性疾病如干燥综合症、类风湿性关节炎等等。北京304医院肝病中心主任带领的研究小组对自身免疫性肝病的发病原因、机理及免疫治疗对策等方面进行了深入研究。国际会议将自身免疫性肝病确定为非病毒感染性的自身免疫性疾病，病人由于免疫调控功能缺陷，导致机体对自身肝细胞抗原产生反应，传统治疗还是以免疫制剂和激素为主，但无论是免疫抑制治疗还是激素冲击治疗，均在早期阶段有一定疗效，至肝硬化阶段，不仅疗效不明显，激素的不良反应也明显加重。既然同属自身免疫性疾病，发病机制也相似，那是否能使用干细胞来进行治疗？经过与风湿免疫科医生的交流，宫主任决定采用脐带间充质干细胞移植方案。宫主任说，脐带间充质干细胞具有免疫调控作用，对自身免疫性疾病能进行组织修复和免疫调节，从而达到治疗疾病的目的，如风湿免疫科已开展的系统性红斑狼疮、天疱疮、内风湿性关节炎、硬皮病和皮肌炎等，都取得了非常好的效果。ES细胞的应用前景，动物克隆及人类治疗性克隆，在转基因动物中的应用，制备嵌合体动物ES细胞研究面临的难题，体外培养ES细胞需筛选适宜的培养条件，平衡增殖和分化之间的矛盾，高度未分化，具形成畸胎瘤的可能性，真正用于器官克隆与移植仍需技术上的突破，伦理学分离方法1998年美国有两个小组分别培养出了人的多能干细胞：James A Thomson在Wisconsin大学领导的研究小组从人胚胎组织中培养出了干细胞株。细胞株。经测试这些细胞株的细胞表面 marker 和酶活性，证实它们就是全能干细胞。目前胚胎干细胞来源主要是胚泡内细胞群和生殖嵴中的原始生殖细胞免疫学方法：干细胞表面有许多特殊标记，利用这些标记，采用荧光细胞分离器从单细胞悬液中的分离纯化干细胞。免疫外科方法：该方法基本原理是利用囊胚腔对抗体的不通透性，通过抗体、补体结合对细胞的毒性杀伤作用，去除滋养层细胞，保留CIM进行培养。组织培养：将4-6天的胚胎取出培养，滋养层在培养皿底部平铺生长，而CIM形成卵圆柱装结构，在显微镜下用玻璃针挑出这种柱状结构，消化传代显微外科学法：利用显微镜直接将CIM从胚泡中吸出进行培养。伦理之争尽管人胚胎干细胞有着巨大的医学应用潜力，但围绕该研究的伦理道德问题也随之出现。这些问题主要包括人胚胎干细胞的来源是否合乎法律及道德，应用潜力是否会引起伦理及法律问题。从体外受精人胚中获得的ES细胞在适当条件下能否发育成人？干细胞要是来自自愿终止妊娠的孕妇该如何办？为获得ES细胞而杀死人胚是否道德？是不是良好的愿望为邪恶的手段提供了正当理由？使用来自自发或事故流产胚胎的细胞是否恰当？一些人争辩，从人胚中收集胚胎干细胞是不道德的，因为人的生命没有得到珍重，人的胚胎也是生命的一种形式，无论目的如何高尚，破坏人胚是不可想象的。而某些人辩称，由于科学家们没有杀死细胞，而只是改变了其命运，因而是道德的。有些人担心，为获得更多的细胞系，公司会资助体外受精获得囊胚及人工流产获得胎儿组织。他们建议应该鼓励成人体干细胞研究而应放弃胚胎干细胞研究。如果胚胎干细胞和胚胎生殖细胞可以作为细胞系而可买卖获取，科学家使用它们符合道德规范吗？什么类型的研究可被接受？能允许科学家为研究发育过程或建立医学移植组织而培养个体组织和器官吗？由于已接受人体基因可以插入动物细胞中，将人胚胎干细胞嵌入家畜胚胎中创立嵌合体来获得移植用人体器官是否道德？为了治疗，改变来自有基因缺陷胚胎的ES细胞的基因，并使其继续发育成健康个体是否道德？如果人的替代组织极易获取，会不会有更多的人将不负责任地生活，而从事高风险的活动？这些问题很难简单回答，必须认真研究人胚胎干细胞研究涉及的伦理、社会、法律、医学、神学和道德问题。考虑到美国法律禁止使用政府资金资助人胚胎研究，美国国立卫生研究所（NIH）主任沃马斯教授曾向主管NIH的政府部门——美国卫生和福利部（DHHS）咨询有关法律意见。DHHS在1998年12月决定：“美国国会关于禁止人胚胎研究的法案不适用于胚胎干细胞研究，因为按目前的定义胚胎干细胞不等于胚胎”，此外，“由于胚胎干细胞植入子宫后，不具有依靠自身发育成个体人的能力，不能将其视为人胚胎。”因此，DHHS可以资助来自胚胎的多能干细胞的研究。至于人胚胎生殖细胞，因为胚胎生殖细胞来自无活力的胎儿，获得和使用此类细胞符合联邦法律有关胎儿组织研究的规定，因而也可获得DHHS资助。对此决定人们反应不一。美国73位著名科学家（其中67位是诺贝尔奖获得者）马上联名表示支持，称这一决定是值得赞赏和高瞻远瞩的（Science,1999,Vol283:1849），某类研究引起如此众多诺贝尔奖得主的关注在科学史上是绝无仅有的，这也从一个侧面反映了胚胎干细胞研究的重要性及艰巨性。美国几个颇具影响的学术团体如美国实验生物学会联盟，美国细胞生物学会和美国发育生物学会也都支持有关联邦资金可以资助人胚胎干细胞研究的决定。民主党参议员汤姆。哈金称这一决定将为科学发现许多疾病的新疗法铺平道路，并且强调政府不应该对医学研究设置禁令。NIH主任沃马斯称这项科研工作的前景将灿烂辉煌，不过他还是提醒研究人员，用联邦资金从事获得新的胚胎干细胞系仍违法，但是科学家可以使用联邦资金对汤姆生和吉尔哈特获得的人胚胎干细胞系进行研究。DHHS有关ES细胞研究的规定却遭到某些国会、教会和人权组织人士的反对。天主教人士道尔福林格指责这一规定严重违反法律精神：“他们将用私人资金摧毁胚胎，而用联邦资金从事胚胎实验。”在1999年2月，70位众议员在一封写给卫生和福利部部长的信中要求废除此项规定，称它“违犯了美国政府严禁资助破坏人胚胎的实验研究的联邦法律条文和精神”。美国生命联盟人权组织主席朱迪布朗抗议使用干细胞，因为它们来自应受美国法律保护的可发育成人的胚胎。国会议员杰迪凯极力反对该规定，甚至要将DHHS告上法庭，他认为法律不允许联邦资金用于胚胎干细胞研究，也不必对此做任何修改，他强调“科学应为人类服务，而不是人为科学服务”。反堕胎活动分子更是要求国会干预和阻挠此类研究。在广泛听取各方意见的基础上，NIH在NBAC的指导下终于在1999年12月公布了“关于胚胎干细胞研究的指导原则”。从表中可以看出，再用汤姆生的方法从人胚中获得新的胚胎干细胞系是违法的，但允许对已获得的来自人胚的细胞系进行研究。对于用吉尔哈特方法获得、使用和研究来自胎儿组织的细胞系则相对宽容。尽管该规定还很苛刻，但毕竟为人胚胎干细胞的研究打开了大门。值得一提的是，2012年诺贝尔奖得主山中伸弥的研究成果使得我们不用从人类胚胎细胞中获取干细胞，而可以使皮肤细胞等完全分化的细胞重新转化成干细胞，成为IPS 形态学检测：体积小、核大、核质比高，一个或多个突起的核仁，常染色质，胞质少、结构简单。体外培养：细胞排列紧密，集落状生长。碱性磷酸酶染色，细胞呈棕红色，周围成纤维细胞淡黄色。细胞克隆与周围界限明显，细胞克隆间界限不清、形态多样，多数呈岛状或巢状。 碱性磷酸酶活性的检测——染色后呈深蓝紫色 体内分化实验：畸胎瘤 体外分化实验：囊状简单胚体或类胚体，常见多种类型细胞混杂在一起 核型分析法：二倍体正常核型 OCT活性检测：多能性基因标志。OCT抗血清和间接免疫荧光法检测OCT基因表达产物
研究的目的要说明问题是如何发现的，即该研究的研究背景是什么，是根据什么、受什么启发而搞这项研究。也要说明该选题在理论上的创新性，来突出自己选题与各个主流观点的差异。而研究的意义，要对所研究问题的实际用处有所了解从生活实际出发进行解读。