干細(xì)胞的研究與應(yīng)用的前景

1、干細(xì)胞研究與應(yīng)用的前景,,,一、干細(xì)胞的概述二、干細(xì)胞的研究進(jìn)展三、干細(xì)胞的應(yīng)用四、展望,主要內(nèi)容,一、干細(xì)胞的概述,干細(xì)胞（stem cells） 一類來自胚胎、胎兒或成人的具有持久或終身自我更新、高度增殖和多向分化潛能的細(xì)胞。,根據(jù)發(fā)育階段： 胚胎干細(xì)胞（ESC）：是從早期胚胎的內(nèi)細(xì)胞團(tuán)中分離出來的一種高度未分化、具有多向分化潛能的細(xì)胞。 成體干細(xì)胞（ASC）：是成體組織所具有的不斷增殖、

2、自我更新和組織特異性定向分化潛能的一類特殊的細(xì)胞群體,干細(xì)胞的分類,根據(jù)分化潛能的大小： 全能型干細(xì)胞：能分化成機(jī)體所有細(xì)胞類型的細(xì)胞，如受精卵； 多能型干細(xì)胞：產(chǎn)生兩種以上不同類型的分化細(xì)胞，如胚胎干細(xì)胞可以增值并分化成三個(gè)胚層共200多個(gè)細(xì)胞類型 ； 單能干細(xì)胞 ：只能分化成單一類型的分化細(xì)胞，如神經(jīng)元干細(xì)胞只能分化成神經(jīng)元。,,1960年，James和Ernest發(fā)現(xiàn)并命名造血干細(xì)胞。1978年

3、，第一個(gè)試管嬰兒Louise Brown 在英國(guó)誕生。1981年，Evans等成功地建立了小鼠的ESC系。1996年，轟動(dòng)世界的dolly羊誕生，引發(fā)了干細(xì)胞研究的熱潮。1998年，美國(guó)科學(xué)家Jumes Thomson成功地培養(yǎng)出人類胚胎干細(xì)胞（ESC），使得利用人類ESC治療各種疾病成為可能。1999年，Margarel Goodell實(shí)驗(yàn)室首先報(bào)道，小鼠源骨骼肌成體干細(xì)胞具有很強(qiáng)的橫向分化能力，能分化形成各種血細(xì)胞。,二、干

4、細(xì)胞的研究進(jìn)展,2006年兩項(xiàng)研究成果標(biāo)志著干細(xì)胞技術(shù)從一種概念，轉(zhuǎn)變成能夠看得見的事實(shí)。 美國(guó)科學(xué)家利用胚胎干細(xì)胞所衍生的運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元讓癱瘓的老鼠恢復(fù)了行走能力； 英國(guó)科學(xué)家從胚胎干細(xì)胞中培育出來的精子，并使之與卵細(xì)胞結(jié)合，生育出幼鼠。2007年，《Nature》和《Cell》同時(shí)刊出美國(guó)和日本兩個(gè)研究報(bào)告，證實(shí)皮膚細(xì)胞經(jīng)基因直接重組后， 具有胚胎干細(xì)胞特性，稱為誘導(dǎo)性多能干細(xì)胞(

5、iPS)，進(jìn)一步推動(dòng)了干細(xì)胞發(fā)展。,2010年1月韓國(guó)《朝鮮日?qǐng)?bào)》報(bào)道，韓國(guó)建國(guó)大學(xué)獸醫(yī)學(xué)院教授利用人類臍帶血干細(xì)胞成功治愈了脊髓受傷導(dǎo)致兩條后腿癱瘓的狗。分離和體外培養(yǎng)各種來源的干細(xì)胞的技術(shù)不斷成熟,更是引發(fā)了新一輪的干細(xì)胞研究熱潮。世界各主要國(guó)家都加大了對(duì)其的研究力度。,1.細(xì)胞移植2.組織器官的構(gòu)建3.制備克隆和轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的高效材料4.新藥開發(fā)的工具細(xì)胞5.生物學(xué)基礎(chǔ)研究6.在美容方面的應(yīng)用,三、干細(xì)胞的應(yīng)用,1.細(xì)胞

6、移植,干細(xì)胞可培養(yǎng)進(jìn)行不定期分化并產(chǎn)生特化細(xì)胞，且具有一定的遷移能力，能到達(dá)損傷或疾病部位并產(chǎn)生新的細(xì)胞。可以用于臨床細(xì)胞移植治療很多疾病，目前在臨床主要用于以下方面： 組織壞死性疾病如缺血引起的心肌壞死、腫瘤等； 退行性病變?nèi)缗两鹕C合征等； 自體免疫性疾病如胰島素依賴型糖尿病等。,,,實(shí)例,以色列工學(xué)院最近宣布，科學(xué)家首次從胚胎干細(xì)胞中培養(yǎng)出人類心臟組織，該組織可以自然跳動(dòng)，并且有新生心臟組

7、織的電特性和機(jī)械性。這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)證明：以細(xì)胞移植治療心臟病的可能性是巨大的。,2.組織器官的構(gòu)建,將干細(xì)胞作為種子細(xì)胞，與可降解支架材料聯(lián)合培養(yǎng)，在體外構(gòu)建有活性的種植體，修復(fù)組織缺損或 再生組織和器官。人們?cè)隗w外已實(shí)現(xiàn)了多部位軟骨組織，如筒狀軟骨，耳廓樣軟骨等的構(gòu)建，并已成功地在體內(nèi)進(jìn)行了關(guān) 節(jié)軟骨缺損及尿失禁的治療。干細(xì)胞在口腔領(lǐng)域以及神經(jīng)系統(tǒng)損傷修復(fù)方面也取得了重大進(jìn)展。如修復(fù)重建牙齒組織，修復(fù)人工神經(jīng)導(dǎo)管周圍神經(jīng)長(zhǎng)距

8、離缺損等。,生物反應(yīng)器正在攪拌由聚合物載體和細(xì)胞構(gòu)成的生物人工人體部件(軟骨),人工血管,人工軟骨耳,新骨生長(zhǎng)填補(bǔ)骨間空隙,利用胚胎干細(xì)胞系作為載體，將外源基因?qū)肱咛ジ杉?xì)胞，在體外對(duì)胚胎干細(xì)胞進(jìn)行修飾和篩選，將胚胎干細(xì)胞注人胚泡，這種胚胎干細(xì)胞則可以和受體胚胎一起發(fā)育成表達(dá)外源基因的嵌合體，并可穩(wěn)定傳遞給后代，獲得穩(wěn)定、滿意的轉(zhuǎn)基因動(dòng)物。,3.克隆和轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的高效材料,Wilaysa利用長(zhǎng)期傳代(30代以上)的小鼠胚胎干細(xì)胞克隆

9、出的小鼠,韓國(guó)某公司同首爾國(guó)立大學(xué)（SNU）合作，用脂肪組織的干細(xì)胞成功克隆了兩只小狗。,優(yōu)越性： 體細(xì)胞克隆容易出現(xiàn)個(gè)體的畸形，早衰，早產(chǎn)，流產(chǎn)和死胎等。 通過采用干細(xì)胞來克隆動(dòng)物可以克服許多用體細(xì)胞克隆的弊端，如提高成功率，降低早衰率。,干細(xì)胞克隆技術(shù)與轉(zhuǎn)基因技術(shù)完美結(jié)合的轉(zhuǎn)基因動(dòng)物研究是動(dòng)物生物工程中最誘人和最有發(fā)展前景的課題之一。轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的應(yīng)用主要有：疾病的動(dòng)物模型：尤其是單基

10、因遺傳病。用于研究疾病的發(fā)病機(jī)理、藥物篩選、藥物治療、毒物測(cè)試；家畜品種的改良；作為醫(yī)用器官移植的供體；生物反應(yīng)器：藥用或食品蛋白的大量生產(chǎn)，即轉(zhuǎn)基因動(dòng)物制藥；,這些豬能提供可用于人類器官移植的心臟、肝臟和腎等。,人心豬,美國(guó)創(chuàng)造全球首只“人羊” 為器官移植尋找新路,,通過乳腺生物反應(yīng)器的方式，可得到治療一些疑難病癥的藥物。把一些目的基因（能治療這種疾病的基因）注射到一個(gè)奶牛受精卵的原核里，通過基因整合，胚胎發(fā)育，然后將其移入母

11、體子宮中繼續(xù)發(fā)育，最后生出個(gè)體。若是雌性，待其長(zhǎng)大后就可在其乳汁中提取有用的藥物。,作為生物反應(yīng)器,青島森淼生物研究所建成了奶羊乳腺生物反應(yīng)器羊奶經(jīng)純化可得到抗凝血酶Ⅲ蛋白,我國(guó)首例報(bào)道的，乳汁中含人凝血因子IX的轉(zhuǎn)基因山羊,干細(xì)胞為藥物篩選提供了極好的模型。干細(xì)胞可無限增殖，獲得大量的細(xì)胞，并能分化為具各種功能的特化細(xì)胞，為新藥藥效、毒性、藥理、藥物代謝、藥物動(dòng)力學(xué)、耐藥性等的檢測(cè)提供了細(xì)胞水平的研究手段。如：誘導(dǎo)干細(xì)胞分化為胰

12、島細(xì)胞或用胰腺干細(xì)胞誘導(dǎo)分化為胰腺β細(xì)胞，可以用來篩選糖尿病的治療藥物； 將神經(jīng)干細(xì)胞分化為神經(jīng)細(xì)胞，用以篩選治療神經(jīng)系統(tǒng)疾病如老年性癡呆、帕金森氏病等疾病的藥物。利用干細(xì)胞進(jìn)行藥物篩選可大大提高效率，降低成本。,4.新藥開發(fā)的工具細(xì)胞,研究哺乳動(dòng)物早期胚胎發(fā)育的良好模型 哺乳動(dòng)物的胚胎發(fā)育在體內(nèi)進(jìn)行，無法研究發(fā)育的調(diào)控機(jī)制。胚胎干細(xì)胞已成為細(xì)胞分化和發(fā)育生物學(xué)研究的重要材料，可作為發(fā)育的良好模型 ?；蚬?/p>

13、能的研究 人類基因組計(jì)劃已經(jīng)完成，估計(jì)人類基因組中有3.5萬個(gè)基因，其中有的參與了胚胎發(fā)育過程，這些基因的功能僅在發(fā)育過程中才表現(xiàn)出來，而利用干細(xì)胞為模型就可較容易地進(jìn)行其功能的研究。例如，在各種干細(xì)胞誘導(dǎo)分化為終末分化細(xì)胞的過程中，可進(jìn)行相應(yīng)基因功能的研究。,5.生物學(xué)基礎(chǔ)研究,6.在美容方面的應(yīng)用,自身體腰、腹、臀、腿等部位提取脂肪組織，在體外進(jìn)行分離、擴(kuò)增干細(xì)胞。 ◆ 通過靜脈點(diǎn)滴的方式輸入到人體，通過干細(xì)胞的

14、自我復(fù)制、歸巢功能，從而到達(dá)對(duì)自身受損部位的修復(fù)、調(diào)理。 ◆ 注射到人體真皮淺層，從而達(dá)到對(duì)皺紋的填充以及對(duì)自身皮膚的改善。,干細(xì)胞研究與應(yīng)用 引發(fā)的爭(zhēng)議問題,倫理學(xué)方面的困擾干細(xì)胞分化的問題移植治療中的問題,四、展望,,,,,,,,,,,,,,干細(xì)胞研究不僅為人們提供了豐富的想象空間、廣闊的應(yīng)用前景和重要的理論價(jià)值，而且其中還蘊(yùn)含著巨大的商機(jī)。據(jù)有關(guān)機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)，干細(xì)胞醫(yī)療的潛在市場(chǎng)近兩年大約為800億美元，到2020