干细胞研究进展与应用综述.doc

干细胞研究进展与应用综述 摘要: 本综述通过举例，简要阐述了近年来干细胞研究进展以及干细胞的应用情况。 关键词：胚胎干细胞；成体干细胞；应用 前言： 干细胞是人体及其各种组织细胞的最初来源,具有高度自我复制、高度增殖和多向分化的潜能。干细胞研究正在向现代生命科学和医学的各个领域交叉渗透,干细胞技术也从一种实验室概念逐渐转变成能够看得见的现实。干细胞研究己成为生命科学中的热点。同时，干细胞的研究对人类的疾病的治疗等也有着其绝对的重要意义。 干细胞的分类及其研究进展 干细胞（stem cell）是机体内存在的一类特殊细胞，具有自我更新及多向分化潜能。能根据来源的不同，干细胞可分为胚胎干（embryonic stem cell，ES）细胞、诱导性多潜能干（induced pluripotent stem cells，iPS）细胞及成体干（adult stem cell）细胞。不同种类的干细胞具有各自的优势和不足。胚胎干细胞是由胚胎内细胞团或原始生殖细胞经体外培养而筛选出的细胞，具有发育全能性，理论上可以诱导分化为机体中200多种细胞。成体干细胞是存在于已经分化组织中的未分化细胞，能够自我更新并特化形成该类型组织的多能细胞。 1.1　ES 细胞　胚胎干细胞是指当受精卵分裂发育成囊胚时内细胞团的细胞，发育等级较高，可以分化为人体的所有体细胞，是全能干细胞。ES 细胞是目前研究最广泛、最成熟的干细胞体系。自 2009 年起，全球共批准了 3项人 ES（hES）细胞的临床试验，标志着 hES 细胞向临床应用迈出了重要的一步。然而，hES 细胞临床应用面临的一个瓶颈问题是免疫排斥反应。体细胞核移植（SCNT）技术能够制备携带患者基因型的 hES 细胞，可解决免疫排斥的难题。2013 年，美国 Mitalipov 研究团队将人类皮肤成纤维细胞核移植到供体去核卵细胞中，成功建立了 SCNT 的hES 细胞[1]，标志着治疗性克隆又向前迈出关键性的一步。然而，hES 细胞建系必须摧毁人类早期胚胎，故存在剧烈的伦理学争议。此外，hES 细胞来源的分化细胞移植到体内存在发展为肿瘤的潜在风险。 1.2　iPS 细胞　2006 年Yamanaka 实验室利用 Oct3/4、Sox2、Klf4、c-Myc 4 种因子将鼠成纤维细胞重编程为诱导多功能干细胞，标志着一种新型类胚胎干细胞的问世。PsCs诱导的本质是使终末分化的细胞重新获得多能干细胞相似的调控网络和表观遗传学特征,迄今,已建立了大鼠[2, 3]、人[4, 5]、猪[6, 7]、猴[8]、兔[9]和绵羊[10]的iPSs细胞系,并证实具有ES细胞的发育全能性。采用体细胞重编程技术可从患者自体细胞获得的 iPS 细胞，这不但可解决免疫排斥的难题，而且避免了 hES 细胞和 SCNT 研究存在的伦理学争论。近年来，采取非整合的病毒载体、mRNA 转染、小分子化合物化学诱导等方法均可将体细胞重编程为 iPS 细胞[2,3]。这些技术的改进既可避免肿瘤形成和DNA与宿主整合的相关风险，又可降低 iPS 细胞的制备成本，使得大规模制备自体干细胞成为可能。Yamanaka 带领的日本研究团队目前正在建立 iPS 细胞库。2013 年，日本批准了全球首个 iPS 细胞的临床试验。然而，iPS 细胞仍保留其来源细胞的部分记忆，其多潜能性和分化能力存在较大的变异性。 关于 iPSs 的研究日新月异，并取得了突破性的进展。迄今为止，在物种方面，关于小鼠[9]、大鼠[10-11]、人[12-13]、恒河猴[14]、猪的 iPSs 都有研究[15]，不过很多还未形成嵌合体；在细胞种类方面，被用于重编程研究的供体细胞有成纤维细胞[9，13]、肾上腺细胞、肌细胞、造血系细胞、角质形成细胞、肠上皮细胞[16]、肝细胞、胃上皮细胞[17]、成熟 B 淋巴细胞[18]、神经干细胞[19]、胰腺 β 细胞(鼠类[20])，成人及新生儿皮肤成纤维细胞[21-22]、包皮成纤维细胞[23]、角质形成细胞[24]、外周血 T 细胞等(人类) [25]；在因子导入途径方面，从最早使用的反转录病毒载体[9]，发展到慢病毒载体[12]，腺病毒载体[26]，表达质粒转导的非病毒载体[27]，转座子以及细胞穿膜肽等[28-30]；在导入因子的数目方面，从 4 种因子[9，12-13，31]，减少到 3 种因子[32-33]，2 种因子[19，34-35]，最后发现只需 1 种因子就能将体细胞重编程为 iPSs[36]。 1.3　成体干细胞　成体干细胞存在于成体组织，包括造血干细胞、脐带血干细胞、骨髓间充质干细胞、神经干细胞、脂肪干细胞、心肌干细胞等，发育等级较低，是多能或单能干细胞。成体干细胞是存在于机体某个组织或器官中的干