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干细胞研究的问题与对策
作者:张刚庆, 方驰… 来源:世界华人消化杂志 时间:2005-12-8

             胚胎干细胞与成体干细胞在细胞再生治疗方面各有优缺点.当然,胚胎干细胞与成体干细胞在他们能分化的细胞的类型数量也是不同的. 胚胎干细胞是多潜能的,能分化为全身所有的细胞类型. 成体干细胞只能分化为所来源的组织和器官的类型的细胞. 然而,有证据表明,成体干细胞的可塑性是存在的,他们能分化为较多的细胞类型[15, 39, 40].

           应用成体干细胞的一大潜在优点是细胞来源于患者,在体外扩增再移入患者的体内,不会产生免疫排斥.胚胎干细胞从供者引入患者,可引起移植排异,受者是否对胚胎干细胞产生排异在人类的研究中尚未被很好的解决[15, 39, 41]. 另外,大多数的胚胎干细胞是容易培养的,而成体干细胞在成熟的组织中的数量是较少的,用细胞培养的方法来扩增他们的数量尚未有很好的技术方法,由于细胞治疗需要大量的干细胞,因此限制了成体干细胞的应用,这也是他们之间的重要差异.

    5   干细胞潜在的用途

    干细胞可以由胚胎和成体组织而来,他们在临床的应用前景广阔,但最主要和常见的用途是修复或重建患病或损伤的组织,如: 帕金森病、糖尿病、脊髓损伤几、肌营养不良综合征、肝衰和心衰等[26, 42-45]. 具体对于不同来源的干细胞,其潜在的用途并不完全相同. 在胚胎干细胞的应用方面,通过对胚胎干细胞的研究可以得到关于人类发现过程中的复杂的信息[41],认识未分化的干细胞分化成各种类型细胞的机制,其中心问题是明确其分子和基因控制机制. 临床的许多疾病,如癌症、家族性粉样多神经瘤胶原病、和出生缺陷综合征等,都是由于异常的细胞分裂和分化所引起,了解这个过程的分子和基因控制机制,就能得到更多的关于这些疾病的发生和治疗的信息,就能为上述疾病提供崭新的治疗手段. 科学家已利用胚胎干细胞制造出许多小鼠的疾病模型,如LeschNhan、HGPRT(HGPPT基因缺陷)综合征、TTK基因缺陷、HBS贫血等,并使人的致病基因在小鼠体内表达,为下一步治疗人类疾病奠定了坚实的基础[1]. 但是,在这个问题上,困扰我们的最大的障碍是干细胞开始或停止分化的信号研究. 胚胎干细胞在药物研究方面,可能为新药的研究及安全性检测手段带来巨大的变革[33]. 胚胎干细胞体外自然分化过程与个体发育形成十分相似,可以在体外研究药物有无致畸性,如在干细胞分化初期进行药物处理后,再种植于假孕母体,观察新生个体有无畸变;同时干细胞系因其性状稳定,借助基因组学或蛋白质组学观察用药后目标基因的转化,可以作为药物筛选的平台[41, 46, 47]. 另一方面,干细胞可以作为一个良好的药物载体,将药物制备成纳米级微粒摄入干细胞内带到病变部位达到直接治疗作用.

             随着对胚胎干细胞研究的不断深入, 在此基础上对成体干细胞生物学特性的有了逐步认识, 人们发现,在成年动物体内多种组织器官(包括骨髓、牙髓、脑、肌肉、皮肤、消化道、角膜、视网膜、肝脏和胰腺等)存在着可进行自身组织修复的成体干细胞. 事实上, 在成人体内多种组织器官中也发现了干细胞,同时发现成体干细胞除了具有较强的自我更新和增生、分化潜能外, 还具有可塑性. 同时,由于胚胎干细胞的研究受伦理和政策上的限制, 这使得人们对应用成体干细胞进行细胞再生治疗充满希望[1].

            干细胞技术也许能产生可用于所谓“细胞治疗”的细胞和组织,但用干细胞技术治疗疾病至少还要经历三个阶段: 第一个阶段是把一种组织的成体干细胞直接移植给相应组织坏死或损伤的患者以治疗疾病. 但只有他们能够被分离、纯化和增生达到行使组织器官的功能的数量时,他们潜能才能得到发挥. 第二阶段是掌握干细胞向某种组织细胞分化的条件,在体外对干细胞进行诱导,使之“定向”分化成所需的细胞. 对于某些遗传性疾病,还可对干细胞进行基因修饰. 对经过“定向分化”或“基因修饰”后的干细胞进行筛选后,把“合格”的细胞移植给患者,即“细胞或组织替代”技术,其可用于那些因某种细胞死亡而引起的疾病,比如糖尿病、帕金森病等. 在这方面研究者们近2 a来作了大量的工作,在体外研究中发现,一定的诱导条件下,骨髓来源的干细胞可向肝脏[8]、胰腺、肌肉及神经细胞分化, 骨髓中的间充质干细胞( MSCs)可向骨、软骨、脂肪、造血基质及神经元样细胞等分化, 肌肉、神经干细胞也可向造血细胞分化. Kim et al [2]在干细胞治疗心肌梗死、皮肤损伤、帕金森病等方面做出了有益的尝试,取得了不错的成果. 但干细胞分化为成熟的目标组织细胞环境和条件的选择,仍是关键问题. 第三阶段即是在体外进行“器官克隆”,真正在体外形成一个具有正常生理功能和结构的人体器官以供患者移植. 但要实现这个目标,还需要一定的努力和时间.

     

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