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研究胚胎干细胞的意义在哪

标签:胚胎干细胞

埃文斯首  次从小鼠胚囊中分离出小鼠胚胎干细胞,小鼠胚胎干细胞可以在体外成功培养,美国科学家于1998年成功培养了人胚胎干细胞的体外培养,研究证实,分离的小鼠胚胎干细胞可以在体外分化为多种细胞,包括神经细胞、造血干细胞(血细胞的前体)和心肌细胞。


胚胎干细胞


令人惊讶的是,这些细胞也倾向于自发地发展成一些原始结构。例如,在一定的培养条件下,一些胚胎干细胞会分化成胚状体(与跳动的小心脏有奇怪的相似性),而另一些则会发育成含有造血干细胞的卵黄囊,胚状体与卵黄囊的比例可以通过改变培养基来改变,但至今尚无诱导胚胎干细胞发育成纯分化细胞群体的报道。 


从理论上讲,小鼠胚胎干细胞具有发育成器官的能力,但目前尚无干细胞体外培养成器官的报道,而小鼠胚胎干细胞移植到严重联合免疫缺点(SCID,不排斥移植细胞)的小鼠体内,胚胎干细胞可以发育成肌肉、软骨、骨骼、牙齿和毛发,然而,如果将分离的小鼠胚胎干细胞直接植入子宫,它们不会发育成个体小鼠,因为没有植入所需的滋养层细胞。


在这种情况下,胚胎干细胞被认为是多能的,而不是全能的。但如果将胚胎干细胞植入不能发育成个体的四倍体胚胎,再将胚胎植入小鼠子宫,则可以获得正常的个体小鼠,完全由培养的胚胎干细胞产生。这说明胚胎干细胞具有不可思议的全能性。 


胚胎干细胞的研究令人兴奋有几个原因,首先,它们具有类似胚胎的全 方位分化,可以从单个受精卵发育成完整的个体,可以向我们解释完整的发育系统,而从成年个体衍生出的多能干细胞是不可能的,同时,非常早期的胚胎发育可以追溯到胚胎干细胞,但不能是来自成熟个体的多能干细胞。


ES细胞是唯 一的永生细胞,可以无限分化,是细胞的来源。ES细胞天生万 能,这是问题的关键,换句话说,它们可以制造身体所需的所有细胞,后期,ES细胞是很早的基因操纵细胞,因此,虽然目前的争论集中在治疗上,但胚胎干细胞很大的用途可能是作为科学研究的工具。 


人类胚胎干细胞的成功分离和体外培养将为人类带来一场医学革命。如果科学家能够成功诱导和调控体外培养的胚胎干细胞的正常分化,这一技术将对基础研究和临床应用产生重大影响,并可能在以下领域发挥作用:人类胚胎发生发育的体外研究、异常发育(通过改变细胞系的靶基因)、发现新的人类基因、药物筛选和致畸实验,以及作为组织移植、细胞治疗和基因治疗的细胞来源等。 


人类胚胎干细胞为在细胞和分子水平上研究人类发育的很早期事件提供了很好的材料和方法,不会引起与胚胎实验相关的伦理问题,通过比较胚胎干细胞、干细胞和分化细胞在不同发育阶段的基因转录和表达,可以确定胚胎发育和细胞分化的分子机制,发现新的人类基因。结合基因打靶技术,可以发现不同基因在生命活动中的作用。


另一个令人兴奋的应用是发现和筛选新药,胚胎干细胞(ESCs)为研究新药的药理学、药效学、毒理学和药代动力学提供了一种细胞水平的研究方法,大大减少了药物实验所需的动物数量,目前,上述实验中使用的细胞系或其他种属的细胞系不能真实代表正常人细胞对药物的反应。胚胎干细胞还可以用于研究人类疾病的机制和发展,以找到有效和持久的治疗方法。 


国家自然科学基金项目-《药物介导胚胎干细胞体外定向分化的干预效应研究》近期在杭州有了很大的突破,科学家们通过生物因子和药物诱导成功地将胚胎干细胞体外分化为跳动的心肌细胞,并首 次成功地利用胚胎干细胞构建了一种新的药物筛选模型,到目前为止,他们已经在实验室两次成功培养了总共30个自主跳动的单个心肌细胞,分化成功率达到80%。 


实验室观察表明,这些细胞群具有正常心肌细胞的自律性、应激性和兴奋性,据报道,在心肌细胞成功分化的基础上,研究小组将在不久的将来开始单个神经细胞和胰岛细胞的定向分化工作。 


这一成果的重大意义在于,单细胞的形成过程再现了胚胎细胞发育的全部生物学信息,反映了人类疾病的发生机制和发展过程,为药物作用提供了重要的靶点,从而在世界上首 次成功创造了利用胚胎干细胞进行药物筛选的新模式,该筛选模型可以在基因水平上快速、安心地鉴定新药的疗效、机制和安 全性,对发现和开发新的治疗药物具有积极意义。 


在人类中使用胚胎干细胞有哪些潜在问题

在人类中使用胚胎干细胞有哪些潜在问题

为了使胚胎干细胞对人类有用,研究人员需要确定干细胞会分化为所需的特定细胞类型。研究人员发现了引导干细胞成为特定类型细胞的方法,例如引导胚胎干细胞成为心脏细胞。该领域的研究正在进行中。

2020-12-08

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