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胚胎干细胞技术 生工1303 李亚男 摘要：胚胎干细胞具有无限增殖、自我更新和多向分化的潜能。人类干细胞方面的研究进展及其与克隆技术结合在治疗人类某些疾病上的应用前景使人类胚胎干细胞在再生医学领域受到了非常多的关注。本文将介绍胚胎干细胞在将来的生产工艺及该技术的应用前景和干细胞研究存在的问题。 关键字：胚胎干细胞 培养 新方法 软凝胶基质 3D打印 应用前景 （一）培养胚胎干细胞的新方法 1. 据美国每日科学网报道，美国研究人员发现，利用软凝胶基质代替硬培养皿来培养小鼠胚胎干细胞，无需添加昂贵的生长因子，便可让干细胞培养物长时间维持同质的多能状态。研究人员表示，这一技术在未来的再生医学中有着巨大的应用前景。干细胞研究面临的主要障碍就是如何让小鼠胚胎干细胞培养物保持一种均一的多能状态。 多能干细胞可自发地分化成皮肤或者肌肉等不同的组织类型，长期以来，科学家都是利用一种被称作生长因子的化学物质来维持干细胞的多能态不变，但即便如此，培养出来的干细胞还是会很快进入各自的分化阶段，呈现出不同的基因表达和形态，这种多样性分化使得干细胞培养物很难被诱导生成所需的特定组织。? ?该研究小组表示，可以从培养一群同质的未分化细胞入手，诱使其分化成特定的细胞类型以实现临床应用。??研究小组发现，多能小鼠胚胎干细胞喜欢“抱团”黏附在一起，而处于群体边缘、与坚硬的培养皿接触的细胞分化速度相对较快，于是他们决定对小鼠胚胎干细胞进行机械学研究而非化学研究。由于干细胞比成熟细胞要柔软10倍，研究人员猜测是否是培养皿和细胞之间的机械力刺激了细胞分化，并通过前期研究证实，即使很小的机械力也可诱导细胞分化。?接下来，研究小组将小鼠胚胎干细胞分成3组进行平行试验：第一组用加入了生长因子的常规培养基培养；第二组采用与这些细胞同样硬度的软凝胶基质进行培养，并加入生长因子；第三组同样用软凝胶基质培养，但没有加入生长因子。结果显示，即使缺乏生长因子，利用软凝胶基质培养的干细胞在3个多月传代20次后仍能表现出更明显的同质性和多能性。? 这体现了事物的两面性：机械力能够诱导分化，但如果降低培养基和干细胞之间的机械力，就可以将干细胞保持在多能状态。这项研究证实了在干细胞分化过程中力学环境的重要性不亚于化学生长因子。在活的有机体中，细胞只在短期内分泌生长因子，而机械力则始终在影响每个细胞。?? ? 因此用软凝胶基质培养可能是以后培养胚胎干细胞的新趋势。 2. 美发现制造干细胞新方法：让旧细胞泡澡 ???? 据台湾“中央社”报道，美国与日本科学家分别在《自然》杂志上发表研究指出，只要让成熟的动物细胞在微酸性溶液中“泡澡”，就能让细胞重新编程恢复到干细胞状态，并长成各种细胞组织。 　　研究人员发现，如果让成熟的动物细胞处于“压力”状态下，它们就能回到胚胎细胞的状态。 　　据报道，科学家利用血液与皮肤细胞繁殖动物细胞，并让它们处于压力下，这些压力包括创伤、低氧与酸性环境，都处于“死亡的临界点”。其中最简单的方式是让细胞在微酸性溶液中泡30分钟，就能使其启动恢复到干细胞状态的过程。 　　数天内，这些细胞不但活下来了，还自然地变成了类似胚胎干细胞的状态。此外，这些细胞之后还能依所处环境的不同，分别演变成不同的细胞与组织。 报道指出，如果这个方法在人体上也行得通，那么修补人类受损细胞或培养人体新器官将变得更加简单。 3. 3D打印“无所不能”可造人类胚胎干细胞 “3D打印”一时间疯狂流行，几乎没有什么东西是它造不出来的，小到手枪、机器人，大到建筑物、月球基地，什么都敢涉猎。现在一项全新的3D打印技术解决了准确无损地制造胚胎干细胞三维结构这一长久的业界难题。 日前，来自苏格兰的研究人员利用一种全新的3D打印技术，首次用人类胚胎干细胞进行了3D打印。研究的相关论文已于今日发表在《生物制造》上。 近年来，人们在生物制造领域已经取得了许多重要进展，利用人造的固体细胞和结构制造出了大量三维组织和器官，但是，在大多数相关实验中，人们利用的仍是动物细胞。从更长远的角度看，这种新的打印技术同样可以为人类胚胎干细胞制作人造器官铺平道路，这将为千万的患者带去福音。 考虑到人类胚胎干细胞的敏感性，在该研究中， 研究者们使用了一种专门定制的“气动打印技术”。在实验过程中，胚胎干细胞和培养液将会被先存放在打印机中的两个独立容器里，然后规则地摆放在培养皿上，形成一个个球状细胞团。根据需要，每个细胞团可由5到140个分离的细胞组成，