干细胞研究进展及应用前景展望

肖辰旭

摘 要：干细胞是一类具有自我更新能力的多向分化潜能细胞，在一定条件下可以分化为多种功能的组织和器官，具有重要的研究意义。近年来的研究成果表明干细胞对许多有关细胞生长发育的基础和疾病的治疗有着巨大的潜力，是应用生物学进入一个崭新的领域。

关键词：干细胞;分化

1 干细胞

干细胞（Stem Cells，SC）是一类具有自我更新能力的多向分化潜能细胞，是一种未充分分化、尚不成熟的细胞，在一定的条件下，它可以分化成多种功能的器官组织。细胞呈现为圆形或椭圆形，体积相较正常细胞要小，核质比相较较大，具有较强的端粒酶活性，因此具有较强的增殖能力。

人类生命的开始是由镜子和卵细胞结合形成受精卵开始的，单个受精卵通过分裂和分化发育形成不同的组织和器官，进而形成完整的个体。在个体中，有些细胞已经高度分化失去了再分化的能力。当这些细胞收到损伤时，干细胞通过分化重新补充这些损伤细胞。

2 干細胞的研究现状

干细胞具有多向分化潜能。干细胞由胚胎干细胞和成体干细胞两种组成。胚胎干细胞的分化和增殖是构成机体发育的基础，而机体组织和器官修复则是仰赖于成体干细胞。

3 干细胞的种类

3.1  胚胎干细胞（Embryonic Stem cell，ESC）

在受精卵发育成囊胚时，内细胞层（Inner Cell Mass）的细胞即为胚胎干细胞。胚胎干细胞具有全能性，在体外培养条件下可以建立稳定的干细胞系，并保持高度未分化状态，可以分化形成成体的所有组织和器官，包括生殖细胞。

3.2  成体干细胞（Adult stem cells，ASC）

成体干细胞存在于成年体的许多组织器官中。在特定的条件下，ASC或分化形成功能细胞，或产生新的干细胞，或分化形成功能细胞，从而使组织和器官维持正常的状态。成体干细胞存在于肌体中，关键在于如何寻找和分离特异性干细胞。

3.2.1  造血干细胞（hematopoietic stem cell，HSC）

骨髓、外周血、脐带血是造血干细胞生存的主要环境，是体内各种血细胞的唯一来源，具有重要的临床价值。

随着脐血干细胞移植技术的不断完善，造血干细胞将成为治疗血液系统疾病、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，为世界上更多的血液病和肿瘤患者带来希望。

3.2.2   间充质干细胞（mesenchymal stem cells，MSC）

间充质干细胞主要来源于骨髓，在合适的条件下，间充质干细胞可以分化成为间充质组织细胞，可分化成为神经细胞，也可以分化为干细胞和肌肉细胞。近期文献报道，间充质干细胞不但可以修复骨、软骨、肌腱、肌肉、血管和造血系统等中胚层来源的组织，而且也可能作为修复外胚层来源的神经组织嘲和内胚层来源的肝脏、肾脏、胰腺等器官的种子。

3.2.3   神经干细胞（neural stem cells，NSC）

神经干细胞分布于成人及胚胎的中枢及周围神经系统，在不同的条件下，能够分化为不同类型的神经元。从理论上，神经干细胞的紊乱才是中枢神经系统疾病的根本原因。一般来说，干细胞一直到中枢神经系统后，脑和脊髓会产生免疫排斥反应，但是由于血脑屏障的存在，这个问题才得到乐解决。此外，药物检验也可以通过神经干细胞进行，从而判断药物的有效性和毒性。

3.2.4   胰腺干细胞（Pancreas stem cells，PSC）

胰腺干细胞在人类糖尿病的治疗方面具有广阔的应用前景，是人体调节血糖平衡的重要环节，其胰岛a细胞分泌胰高血糖素，升高血糖浓度，胰岛b细胞分泌胰岛素，降低血糖浓度。

3.2.5   肿瘤干细胞（Cancer stem cell，CSC）

肿瘤干细胞是在肿瘤中具有自我更新能力并能够产生特异性肿瘤细胞的细胞，近年来，越来越多的学者认为CSC是恶性肿瘤复发和转移的根源。

4 干细胞的应用

干细胞的应用非常广泛，涉及到医学的多个领域。现在，一些人的组织器官都是由科学家通过在体外鉴别、分离、纯化、扩增和培养人体胚胎干细胞，以其为种子培育出的。

干细胞及其衍生组织器官广泛的临床应用，将产生一种全新的医疗技术，即利用自己干细胞再生人体组织器官，来替换自身病变的或衰老的组织器官。1999年，《Science》将干细胞研究列为世界十大科学成就第一。

在不久的将来，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。而帕金森氏综合症、老年性痴呆、艾滋病、失明、老年性痴呆、糖尿病和心肌梗塞等绝大多数疾病的患者，都可通过借助干细胞移植手术获得健康。

5 干细胞研究中存在的问题

无可否认，干细胞的研究和应用，对于有效治疗人类疾病方面具有巨大的潜能，但在其实际的研究过程中，仍存在很多问题。

5.1  研究程度与应用安全性

干细胞的研究仍处在初始阶段，无论是成体干细胞还是胚胎干细胞的研究与临床应用之间还差距甚远。干细胞移植时易产生不适宜的分化，产生免疫排斥，带来安全隐患。控制和调节人体胚胎干细胞向成熟器官的发育是非常复杂和困难的，现在人们所能掌握的技术还远远没有达到这个水平。

6 干细胞研究展望

近期，中国科学院上海生命科学院和上海交通大学医学院最新研究发现，进化上高度保守的PTEN-C/EBPa-CTNNA1信号轴控制造血干细胞发育与白血病干细胞的恶性转化。美国杜克大学医学中心通过实验认证，多效生长因子可促进造血干细胞扩张和再生，开拓了干细胞在再生医学领域中的应用前景。而4月21日《Nature》在线版发表了多个研究机构共同完成的一项关于干细胞的新研究，表明miRNA可以从一个细胞移动到另一个细胞，更大规模的输送影响基因表达的信号。

如果说21世纪是生命科学的世纪，那么，干细胞研究将在生命科学中起着主导作用。相信，依靠人们的聪明才智，必定会在干细胞的研究和应用方面取得喜人的成果，为人类的健康长寿带来希望。

参考文献

[1]袁恒锋，顾为望.干细胞研究概述及其应用前景.[J].生物学通报，2007，8（42）：17-18

[2]Hanna J，Wernig M，Markoulaki S eta1.，Treatment of sickle cell anemia mouse model with iPS cells generated from autologous skin.[J].Science.2007.318（5858）：1920—1923

[3]雷万军，高伟娜，叶圣勤.Research Actuality of Stem Cells and its Clinical Application Tendency，[J].河南科技大学学报（医学版），2007.12，4（25）：309-311