人类胚胎干细胞的研究

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一、什么是干细胞?干细胞的作用有哪些?

　　干细胞是最原始的细胞，简言之就是还有能力分化成其他种类的细胞。它存在于早期胚胎、骨髓、脐带之内，可不断自我分裂，生长成人体内200多种不同细胞，这些细胞又可发育成肌肉、骨骼、神经系统等组织和器官。胚胎干细胞具有不断分裂及自我成长特质，可用来培育成各种人体器官供移植用。

　　而胚胎干细胞是在人胚胎发育早期———囊胚(受精后约为5～7天)中未分化的细胞。囊胚含有约140个细胞，外表是一层扁平细胞，称滋养层，可发育成胚胎的支持组织如胎盘等。中心的腔称囊胚腔，腔内一侧的细胞群，称内细胞团，这些未分化的细胞可进一步分裂、分化，发育成个体。

　　内细胞团在形成内、中、外3个胚层时开始分化。每个胚层将分别分化形成人体的各种组织和器官。如外胚层将分化为皮肤、眼睛和神经系统等，中胚层将形成骨骼、血液和肌肉等组织，内胚层将分化为肝、肺和肠等。由于内细胞团可以发育成完整的个体，因而这些细胞被认为具有全能性。当内细胞团在培养皿中培养时，我们称之为胚胎干细胞，或者全能干细胞。

　　因此，获得了具有无限增殖和全能分化潜力的人胚胎干细胞，将会给移植治疗、药物发现及筛选、细胞及基因治疗和生物发育的基础研究等带来深远的影响，打开在体外生产所有类型的可供移植治疗的人体细胞、组织乃至器官的大门。

　　当人体的某一器官出现病变导致功能衰竭、威胁到人的生命时，植入健康的器官代替原有的器官成为现代医学延长生命的重要手段。然而，目前器官移植术还存在两大难题：一是供移植用器官的来源困难;二是移植后的排斥反应没有解决。

二、干细胞移植带来的科学与伦理的大辩论

　　人类胚胎干细胞的分离及体外培养的成功，将给人类带来医学革命，也将引发一场科学与伦理的大辩论。

　　假设你的朋友患有糖尿病、进行性老年性痴呆、严重的心力衰竭或其他疾病，如果从他身上任何部位取下一些体细胞，通过核移植技术，将其体细胞的细胞核显微注射至去核的人卵细胞中，这种包含与病人完全相同的遗传物质的杂合卵细胞在体外培养发育成囊胚，若将囊胚植入妇女的子宫中，将会克隆出与提供体细胞的人基因相同的个体，即所谓的“克隆人”。

　　但是如果从获得的囊胚中分离并扩增所谓的“人胚胎干细胞”(ES)，并体外诱导它们分化成胰岛细胞、神经元、心肌细胞等，将这些细胞移植至发病部位，则能够修复病人的组织或器官，从而使病人免受病魔的煎熬。由于移植细胞与病人的基因完全相同，不会产生通常器官移植中的免疫排斥反应，修复的组织或器官将良好地履行职责，无需使用免疫抑制剂。

　　也许你会认为这是科幻小说，但这种情景也许在不远的将来(有可能是几年之内)会成为一种常规的治疗方法。而引发这场“医学革命”的关键技术———人胚胎干细胞技术已经出现，并将随着研究的深入而逐步完善。

　　1998年11月，威斯康星大学的汤姆生和约翰·霍普金斯大学的吉尔哈特教授分别在《科学》和《美国科学院论文集》上报道，他们用不同的方法获得了具有无限增殖和全能分化潜力的人胚胎干细胞。

　　这一成就将会给移植治疗、药物发现及筛选、细胞及基因治疗和生物发育的基础研究等带来深远的影响，打开在体外生产所有类型的可供移植治疗的人体细胞、组织乃至器官的大门。

　　因为从理论上讲，人胚胎干细胞具有全能性，在一定的诱导条件下，既可发育分化为感受和传导生物电信号的神经组织，也可分化为携带氧的血细胞，还可分化为提供血液循环动力的心肌细胞等。

　　但是，由于人胚胎干细胞来自具有发育成一个个体潜力的人胚胎，因而人胚胎干细胞的研究引发了一场伦理大辩论。有人担心，人胚胎干细胞的研究会导致医生刻意收集未出生胚胎的细胞，来提供其他病人治疗的需要，或者利用该项技术进行克隆人的研究，这可能会引发公众对科学的恐惧。

　　美国前任总统克林顿为此专门责成美国生物伦理指导委员会(NBAC)研究人胚胎干细胞可能带来的科学、伦理、立法等方面的影响，对此做出广泛而深入的评论，并提出相关的人胚胎干细胞研究的指导原则。下面简要介绍一下有关人胚胎干细胞的科学和伦理方面的问题。

　　研究证实：分离的小鼠胚胎干细胞在体外可以分化成各种细胞，包括神经细胞、造血干细胞(血细胞的前体)和心肌细胞。令人惊奇的是，这些细胞还具有自发发育成某些原始结构的趋势。如在一定的培养条件下，一部分胚胎干细胞会分化为胚状体(与小的跳动的心脏具有奇异的相似之处)，而另一些细胞会发育成包含造血干细胞的卵黄囊。形成胚状体和卵黄囊的比例可通过改变培养基而改变，但至今还没有诱导胚胎干细胞发育为一纯的分化细胞群的报道。

　　从理论上讲，小鼠胚胎干细胞具有发育成某一器官的能力，但还没有用干细胞体外培养成器官的报道。不过，如果将小鼠胚胎干细胞移植到重度复合免疫缺损小鼠(SCID，它不会排斥移植的细胞)体内时，胚胎干细胞则能够发育成肌肉、软骨、骨骼、牙齿和毛发。但无论如何，如果直接将分离的小鼠胚胎干细胞植入子宫内，它们不会发育成个体小鼠，因为没有着床必需的滋养层细胞。

　　这种条件下，胚胎干细胞被认为是多能的(pluripotent)，而不是全能的(totipotent)。尽管如此，如果将胚胎干细胞植入不能发育成个体的四倍体胚胎中，再将该胚胎植入小鼠子宫中，那么可以获得完全是由培养的胚胎干细胞产生的正常个体小鼠。这表明了胚胎干细胞具有难以置信的全能性。

　　现在的冷冻技术已经能够有效冷冻卵子，甚至是卵巢组织，以备将来使用。国外研究认为，这些技术对被诊断为癌症的年轻患者非常重要。因为目前癌症的治疗成功率大为提高，所以能使这些患者在对癌症进行化疗或放疗前来考虑未来的生育问题。

　　有些国家允许赠卵和赠胚，以帮助因卵巢早衰不能生育的年轻妇女获得孩子，此时，这些技术就能提供有效服务。但专家提醒道，运用这些技术帮助老年妇女生育孩子的做法将面临伦理学方面的责难。