干细胞研究的应用价值(干细胞研究的应用价值有哪些)
研究干细胞有什么意义
干细胞研究及其意义
分化后的细胞,往往由于高度分化而完全丧失了再分化的能力,这样的细胞最终将衰老和死亡.然而,动物体在发育的过程中,体内却始终保留了一部分未分化的细胞,这就是免疫细胞三项芯片病理检查干细胞.干细胞又叫做起源细胞、万用细胞,是一类具有自我广东创美抗衰老有限公司怎样更新和分化潜能的细胞.可以这样说,动物体就是通过干细胞的分裂来实现细胞的更新,从而保证动物体持续生长发育的.
干细胞根据其分化潜能的大小,可以分为两类:全能干细胞和组织干细胞.前者可以分化、发育成完整的动物个体,后者则是一种或多种组织器官的起源细胞.人的胚胎干细胞可以发育成完整的人,所以属于全能干细胞.
早在19世纪,发育生物学家就知道,卵细胞受精后很快就开始分裂,先是1个受精卵分裂成2个细胞,然后继续分裂,直至分裂成有16至32个细胞的细胞团,叫做桑椹胚.这时如果将组成桑椹胚的细胞一一分开,并分别植入到母体的子宫内,则每个细胞都可以发育成一个完整的胚胎.这种细胞就是胚胎干细胞,属于全能干细胞.骨髓、脐带、胎盘和脂肪中则可以获取组织干细胞.每个人的体内都有一些终生与自己相伴的干细胞.但是,人的年龄越大,干细胞就越少.为了弥补干细胞的不足,一些科学家建议从胚胎或胎儿以及其他动物身上获取干细胞.进行培养和研究.
干细胞的用途非常广泛,涉及到医学的多个领域.目前,科学家已经能够在体外鉴别、分离、纯化、扩增和培养人体胚胎干细胞,并以这样的干细胞为“种子”,培育出一些人的组织器官.干细胞及其衍生组织器官的广泛临床应用,将产生一种全新的医疗技术,也就是再造人体正常的甚至年轻的组织器官,从而使人能够用上自己的或他人的干细胞或由干细胞所衍生出的新的组织器官,来替换自身病变的或衰老的组织器官.假如某位老年人能够使用上自己或他人婴幼儿时期或者青年时期保存起来的干细胞及其衍生组织器官,那么,这位老年人的寿命就可以得到明显的延长.美国《科学》杂志于1999年将干细胞研究列为世界十大科学成就的第一,排在人类基因组测序和克隆技术之前.
新加坡国立大学医院和中央医院通过脐带血干细胞移植手术,根治了一名因家族遗传而患上严重的地中海贫血症的男童,这是世界上第一例移植非亲属的脐带血干细胞而使患者痊愈的手术.医生们认为,脐带血干细胞移植手术并不复杂,就像给患者输血一样.由于脐带血自身固有的特性,使得用脐带血干细胞进行移植比用骨髓进行移植更加有效.现在,利用造血干细胞移植技术已经逐渐成为治疗白血病、各种恶性肿瘤放化疗后引起的造血系统和免疫系统功能障碍等疾病的一种重要手段.科学家预言,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;不久的将来,失明、帕金森氏综合症、艾滋病、老年性痴呆、心肌梗塞和糖尿病等绝大多数疾病的患者,都可望借助干细胞移植手术获得康复.
同胚胎干细胞相比,成人身体上的干细胞只能发育成20多种组织器官,而胚胎干细胞则能发育成几乎所有的组织器官.但是,如果从胚胎中提取干细胞,胚胎就会死亡.因此,伦理道理问题就成为当前胚胎干细胞研究的最大问题之一.美国政府明确反对破坏新的胚胎以获取胚胎干细胞,美国众议院甚至提出全面禁止胚胎干细胞克隆研究的法案.美国的一些科学家则对此提出了尖锐的批评,他们认为,将干细胞用于医学研究,在减轻患者痛苦方面很有潜力.如果浪费这样一个绝好的机会,结果将是悲剧性的.
我免疫细胞采集对身体国的干细胞研究和应用已经具备了一定的基础,早在20世纪60年代就开始了骨髓干细胞移植方面的研究,目前研究和应用得最多的是造血干细胞.1992年,我国内地第一个骨髓移植非亲属供者登记组在北京成立,“中华骨髓库”也正式接受捐赠.2002年,北京建立了脐带血干细胞库.关于胚胎干细胞的研究,我国目前还没有明确的法律规定.
干细胞的应用前景?
干细胞是一类能反复复制和分化成各类次生细胞的细胞。它们在分化过程中越来越自成为一个谱系,直至只形成一种细胞。其实,任何一种可分化成几种功能较专一的细胞的普通细胞都可被看成是干细胞。当然,干细胞也有不同的等级。有些干细胞能够大量复制,但分化能力有限。在这类细胞中最主要的是全能干细胞。单个全能干细胞能持久地维持完整的造血系统和免疫系统。而能分化成几种细胞系的干细胞为多能干细胞。干细胞产生人血细胞和免疫系统的关键组分,分离和操纵干细胞将能开辟治疗癌症、免疫系统缺损症以及其它病症的新方法。本文简述造血干细胞及其应用前景。
在人的胚胎里,造血干细胞首先出现在卵黄里,随着胎儿的发育而迁移到肝。血细胞是在胎儿的肝里产生的,但在婴儿出生后不久就在骨髓里产生血细胞了。现将血细胞的发生、发展过程及其相互关系列于图1中。由此看出,干细胞形成了血流里的各种各样的细胞,包括把氧运送到全身的红细胞、防止伤口流血不止的血小板,以及免疫系统里能抵御外来组织、病毒和其它微生物侵袭的各种白细胞。在这里还应说明,血细胞的起源至今仍有许多问题未解决,在此就不做叙述了。
干细胞因故(例如,化学治疗、辐射或疾病)受到损伤,就会危及免疫系统和造血系统。可以采用移植骨髓来治疗干细胞受到上述损伤的病人。不难想象,对干细胞的彻底了解对改进骨髓移植法、开发治疗癌症、艾滋病、再生障碍性贫血以及自体免疫性疾病提供了良好的方法。
1961年,J.E.Till和E.A.McCulloch对干细胞存在处所及其功能作了研究,并取得了一定进展。他们用致死剂量的辐射照射小鼠以破坏其造血系统和免疫系统,然后给注射遗传上相容的健康的小鼠骨髓。12天后,取出受辐射小鼠的脾,并计数脾里生长的造血细胞的集落数。结果发现,小鼠脾里的集落数和原先注入的干细胞数是相对应的。
从骨髓里分离干细胞也并非容易。Geral J·Spangrude等利用一系列单克隆抗体对小鼠骨髓里细胞进行了分类。鉴定出了骨髓细胞中总数不少于0.1%的亚细胞群,它们能维持和重建受致死性辐射小鼠的免疫系统和造血系统。Ihor R.Lesmischka等也在小鼠胎儿的肝细胞里发现一个亚细胞群,这个亚群里含有全能干细胞。此外,Curt Civin和Charles Baum等研究小组在研究分离人的干细胞方面都建立了很好的方法。
研究干细胞的最终目的是为了造血和免疫系统疾病的治疗。因此,人们应该能够控制干细胞的分化和诱使多能性干细胞的复制。关于干细胞的分化存在两种观点:“决定论”和“随机论”。前者认为,包括激素在内的外来因素影响诱导干细胞的分化;后者认为,自我更新或分化以及遵循哪个谱系的决定都是随机的。David W. Golde最近的研究表明,干细胞发育的随机论和决定论并不相互排斥,两种机制可能都存在。
在干细胞的行为研究方面,曼彻斯特pasterson癌症研究所的工作具有重要意义。他们开发了一个系统,可使干细胞在实验室里存活,从而可以观察干细胞在和人骨髓相似条件下的生长和发育。
最近的研究揭示了有关激素因子如何调节造血和骨髓环境以影响干细胞活性的新细节。其中干细胞因子特别引人注意,它能和由细胞癌基因c-kit产生的受体相互作用。
干细胞能够重建免疫系统。目前,采用移植干细胞法对许多种疾病进行了治疗,如严重的结合性免疫缺损综合症、巨噬细胞障碍的代谢疾病、地中海贫血症、镰刀状红细胞病、范可尼贫血症以及白细胞的严重缺酶症等。
采用骨髓移植法移植干细胞存在的主要问题是组织不相容问题。目前解决的办法是采用自体移植或移植组织类型相容的同胞兄妹的骨髓。近20年来,人们已经清楚,脐带血里含有血细胞的前体──多能性干细胞。目前,脐带血在婴儿出生后即被丢弃,而这些血都可能成为有用的干细胞的来源。从理论上讲,这个干细胞可供人终生受用。
如能贮存许多人甚至所有人的干细胞,尤其是贮存在人出生时收集的造血性干细胞,则在急需进行自体移植时立即可以得到贮存的干细胞。
总之,通过对干细胞各种行为的研究,已经为在医学上令人头疼的多种疑难病症的治疗提供了在理论上和实践上都可行的方法。这在医学上具有深远的意义。
干细胞技术在医学上的应用前景
干细
胞即起源细胞,是指尚未发育成熟的细胞,它具有多分化潜能和自我复制的功
能。在特定条件下,可以分化成不同的功能细胞,形成多种组织和器官。医学界
期望能够用干细胞来修复那些坏损组织或器官,因此称其为“万能细胞”。干细
胞技术作为一种新兴的医疗技术,正逐渐展现出其诱人魅力,市场应用前景非常
广阔。
干细胞研究的重大突破在于:1998年,美国威斯康星大学的科学家成功
地在体外培养和扩增了人体胚胎干细胞,为利用干细胞治疗疾病提供了细胞来
源;1999年,美国科学家发现小鼠肌肉组织的成体干细胞可以“横向分化”
为血液细胞。随后科学家证实并发现,人类成体干细胞具有可塑性,为干细胞的
临床应用拓展了更为广阔的空间。
1999年,美国《科学》杂志推举干细胞为21世纪最重要的十项研究领
域之一,且位居第一,领先于家喻户晓的“人类基因组测序”。2000年,干
细胞再度入选《科学》评选的十大科技成就。2001年年底《科学》又将其置
于2002年值得关注的六大热门科技领域之首。
通过干细胞研究,人们相信,绝大多数疾病,包括神经性疾病、糖尿病、慢
性心脏疾病、肾脏病、肝脏疾病、癌症和艾滋病等,都可望借助干细胞技术得到
康复。同时利用干细胞及其产物细胞,还可以结合基因治疗、组织工程及药物开
发等进行医疗或研究应用。
骨髓移植手术可说是干细胞应用的一种,骨髓接受者先经化学及放射线治疗
后,再移植捐赠的骨髓,其中所含的干细胞,将会分裂分化,再重新组成骨髓内
的各种血液细胞,达到治疗的目的。
干细胞除了直接使用之外,将来还可能配合基因修饰,提供原有干细胞不具
备的功能,或是运用培养技术,使其成为人造器官组织的来源。目前器官移植来
源有限,因此干细胞的潜力备受期待。另外,利用人类干细胞或其衍生的组织、
器官测试各种药物的药效、毒理特性,也会比用其他动物更能反映人体状况,可
能发展成为一种新的药物筛选模式。
干细胞应用于临床治疗,最大的挑战在于稳定的细胞来源、足够的移植细胞
量,以及能维持细胞活性的保存技术。目前干细胞的分离、纯化与收集技术,可
说是取得治疗材料的关键,而生物体外细胞工程与选殖、细胞株的增生培养,以
及治疗产品的制造,也都是此一治疗所需的重要相关技术。英国胚胎干细胞库的
建立将为提供干细胞来源作出贡献。
目前虽然干细胞产业仍处在萌芽阶段,但其应用前景十分广阔,蕴藏着巨大
商机。据估计,2001年干细胞治疗相关市场值约为3.3亿美元,2002
年则有4.5亿美元,今后年平均增长率约在30%左右,将于2007年达到
19亿美元。
包括美国、英国、德国、瑞典、以色列、澳大利亚、新加坡、日本、中国大
陆、韩国以及中国台湾地区等,均正积极进行干细胞治疗的研究,并取得了可喜
成果。
皮肤组织修复目前在组织工程中发展最快速,其相关产品为第一个取得美国
食品和药物管理局的批准并上市,人工皮肤可用来治疗皮肤溃疡、烧烫伤、手术
及美容等,目前所取的细胞来源有来自新生儿的包皮、或者病人本身的毛囊,上
市产品如AdvancedTissueSciences公司的Dermagraft-TC、Organogenesis公司
的Apligraf及瑞士公司ModexTherapeutics的EpiDexTM等。
硬骨再生的研发目前也非常炽热,主要分三个技术层:合成移植物、脱矿骨
基质(demineralizedbonematrix;可用来做骨组织工程所需的三度空间支
架)、及促进骨生成的蛋白质(bonemorphogenicproteins)。
日本信州大学医学系佐佐木克典教授领导的研究小组,最近利用从美国威斯
康星大学进口的人体胚胎干细胞,经过一年多的努力,用100个人体胚胎干细
胞成功制成了8个能在培养皿中搏动的心肌细胞,其成功率高于美国研究小组。
这在日本国内还是第一次。
日本庆应大学医学系冈野荣之教授领导的研究小组,最近用老鼠胚胎干细胞
生成因早老性痴呆症而丧失的脑神经细胞获得成功。据称,如果能使这种细胞增
殖,并提高其记忆机能,早老性痴呆症则有望治愈。
整体来看,干细胞治疗现在仍受限于安全性及其治疗效果,还没有普遍应
用。若要利用干细胞进行研究与产品开发,仍需要熟悉细胞培养,了解细胞分化
机制,这有赖广泛的科学研究来提供相关理论基础。目前,越来越多的研究确
认,多能成体干细胞具有高度应用价值。将来也许能避开胚胎干细胞研究引起的
伦理争论,并应用于细胞疗法、组织工程以及再生医学,带动干细胞产业的发
展
研究干细胞的意义有哪些
什么是干细胞
干细胞是人体内具有自我复制和多向分化潜能的原始细胞。
干细胞在一定的条件下能够诱导分化构成人体的两百多种功能细胞。
是形成人体内各组织、器官的原始细胞。
存在于早期胚胎、胎盘及其附属物、骨髓、外周血和成年人组织中。
干细胞疗法
通过对于干细胞进行分离、体外培养、定向诱导、甚至基因修饰等过程,在体外繁育出全新的、正常的甚至 更年轻的细胞、组织或器官,并最终通过细胞组织或器官的移植实现对临床疾病的治疗。
干细胞技术最显著的作用:能再造一种全新的、正常的甚至更年轻的细胞、组织或器官。
干细胞疗法的重要作用
1、修复特定器官或组织的损伤、恢复或增强其功能
2、恢复/重建/巩固人体的健康系统平衡
3、有效防治衰老疾病问题
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胚胎干细胞的应用前景 都有哪些
1999年12月,Science杂志公布了当今世界科学发展的评定结果,干细胞的研究成果名列十大科学进展榜首。胚胎干细胞研究的科学价值在于其诱人的应用前景。如果最终能够成功诱导和调控胚胎干细胞的分化与增殖,将对胚胎干细胞的基础研究和临床应用带来积极的影响,使之有可能在以下领域发挥重要作用。
1.揭示人及动物的发育机制及影响因素
生命最大的奥秘便是人是如何从一个细胞发展为复杂得不可思议的生物体的。人胚胎细胞系的建立及人胚胎干细胞研究,可以帮助我们理解人类发育过程中的复杂事件,使人深刻认识数十年来困扰着胚胎学家的一些基本问题,促进对人胚胎发育细节的基础研究。人胚胎干细胞的体外可操作性,可以一种伦理上可接受的方式,提供在细胞和分子水平上研究人体发育过程中极早期事件的方法。这种研究不会引起与胎儿实验相关联的伦理问题,因为仅靠自身胚胎干细胞是无法形成胚胎的。
2. 药学研究方面
胚胎干细胞系可分化为多种细胞类型,又是能在培养基中不断自我更新的细胞来源。它发展为胚体后的生物系统,可模拟体内细胞与组织间复杂的相互作用,这在药物研究领域具有广泛的用途。胚胎干细胞有望在短期内就能体现的优势在于药物筛选中。目前用于药物筛选的细胞都来源于动物或癌细胞这样非正常的人体细胞,而胚胎干细胞可以经体外定向诱导,为人类提供各种组织类型的人体细胞,这使得更多类型的细胞实验成为可能。虽不会完全取代在整个动物和人体上的实验,但会使药品研制的过程更为有效。当细胞系实验表明药品是安全的且效果良好,才有资格在实验室进行动物和人体的进一步实验。
在候选药物对各种细胞的药理作用和毒性试验中,胚胎干细胞提供了对新药的药理、药效、毒理及药代等研究的细胞水平的研究手段,大大减少了药物检测所需动物的数量,降低了成本。另外,由于胚胎干细胞类似于早期胚胎的细胞,它们有可能用来揭示哪些药物干扰胎儿发育和引起出生缺陷。人胚胎干细胞还可以用于其它用途。由于这类细胞本质上可以无限量地产生人体细胞,它们对于旨在发现稀有人蛋白的研究计划理应有用。国际上许多制药公司、学者都瞄准了这一重要的研究领域。
3. 细胞替代治疗和基因治疗的载体
胚胎干细胞最诱人的前景和用途是生产组织和细胞,用于“细胞疗法”,为细胞移植提供无免疫原性的材料。任何涉及丧失正常细胞的疾病,都可以通过移植由胚胎干细胞分化而来的特异组织细胞来治疗。如用神经细胞治疗神经退行性疾病(帕金森病、亨廷顿舞蹈症、阿尔茨海默病等),用胰岛细胞治疗糖尿病,用心肌细胞修复坏死的心肌等。
胚胎干细胞还是基因治疗最理想的靶细胞。这里的基因治疗是指用遗传改造过的人体细胞直接移植或输入病人体内,达到控制和治愈疾病的目的。这种遗传改造包括纠正病人体内存在的基因突变,或使所需基因信息传递到某些特定类型细胞。
当然,干细胞技术的最理想阶段是希望在体外进行“器官克隆”以供病人移植。如果这一设想能够实现,将是人类医学中一项划时代的成就,它将使器官培养工业化,解决供体器官来源不足的问题;使器官供应专一化,提供病人特异性器官。人体中的任何器官和组织一旦出现问题,可像更换损坏的零件一样随意更换和修理。
目前干细胞的研究主要有哪些意义
干细胞是一种未充分分化,尚不成熟的细胞,具有再生各种组织器官和人体的潜在功能,医学界称之为“万用细胞”。人体干细胞分两种类型,一种是全功能干细胞,可直接克隆人体;另一种是多功能干细胞,可直接复制各种脏器和修复组织。人类寄希望于利用于细胞的分离和体外培养,在体外繁育出组织或器官,并最终通过组织或器官移植,实现对临床疾病的治疗。
“原位培植皮肤干细胞再生新皮肤技术”不仅实现了利用于细胞复制皮肤器官,而且做到了人体原位皮肤器官的复制,从而使人类从干细胞体外培植组织成器官移植治疗,直接跨入了人体原位干细胞复制器官。科学家普遍认为:干细胞的研究将为临床医学提供更为广阔的应用前景。
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