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胚胎干細(xì)胞范文第1篇

【關(guān)鍵詞】胚胎干細(xì)胞;臨床醫(yī)學(xué);應(yīng)用

【中圖分類號(hào)】R817.4【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A【文章編號(hào)】1044-5511（2011）10-0123-01

一、引言

胚胎干細(xì)胞是一種存在于囊胚內(nèi)的原始細(xì)胞團(tuán)或存在于早期胚胎中的原始生殖細(xì)胞，在適當(dāng)?shù)臈l件下，它能夠在體外進(jìn)行無(wú)限次的擴(kuò)增并保持未分化的狀態(tài)。可以說(shuō)，這是一種未分化的全能行細(xì)胞，它具有無(wú)限增殖性、多向分化性和可塑性等多種優(yōu)良品質(zhì)。人體正常的胚胎干細(xì)胞含有23對(duì)染色體，呈現(xiàn)出胞核大、胞漿小的形態(tài)特點(diǎn)，在體外培養(yǎng)時(shí)，它們會(huì)緊聚在一起，呈一個(gè)集落且沒(méi)有明顯的界線，通過(guò)適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)它可分化成人體所需各種細(xì)胞類型。上個(gè)世紀(jì)末期，美國(guó)科學(xué)家從早期的胚胎中取出原始生殖細(xì)胞，建立了最早的人類胚胎干細(xì)胞體系，這成為了人類繼“人類基因組計(jì)劃”之后的又一個(gè)熱門話題，極大的轟動(dòng)了國(guó)際學(xué)術(shù)界，目前，胚胎學(xué)已經(jīng)成為了一門基礎(chǔ)的醫(yī)學(xué)課程。

從表面看去胚胎學(xué)與臨床醫(yī)學(xué)之間關(guān)系不大，但研究發(fā)展，許多疾病都發(fā)生在細(xì)胞層面、組織層面和分子層面，也就是說(shuō)胚胎干細(xì)胞與臨床醫(yī)學(xué)息息相關(guān)。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，人類的認(rèn)知能力會(huì)越來(lái)越強(qiáng)，胚胎學(xué)也將發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。那么胚胎干細(xì)胞是怎么發(fā)展起來(lái)的呢，它到底又有什么樣的發(fā)展前景呢，為此，本文在前人工作的基礎(chǔ)上總結(jié)了胚胎干細(xì)胞的發(fā)展過(guò)程和臨床應(yīng)用研究。

二、胚胎干細(xì)胞的研究進(jìn)展

人們對(duì)胚胎干細(xì)胞的研究開(kāi)始于胚胎癌細(xì)胞或者說(shuō)畸形胎瘤干細(xì)胞。1958年，有人把胚胎干細(xì)胞移植到小鼠精巢或腎臟的被膜下，能夠得到小鼠的相應(yīng)細(xì)胞。1974年，科學(xué)家把胚胎干細(xì)胞注射到正在發(fā)育的胚泡腔后，胚胎干細(xì)胞能夠發(fā)育成胚胎嵌合體。到了70年代末期，人們已經(jīng)形成了用正常的胚胎干細(xì)胞作為遺傳物質(zhì)載體來(lái)研究基因?qū)ε咛グl(fā)育影響的思想。

1981年哺乳動(dòng)物胚胎干細(xì)胞研究進(jìn)入了它的新紀(jì)元時(shí)代，這年科學(xué)家利用小白鼠胚胎，在體外培養(yǎng)分離出了其干細(xì)胞并建立了類胚胎干細(xì)胞。在隨后的7~8年里，科學(xué)家相繼用延遲著床的辦法建立了倉(cāng)鼠、兔、羊、豬、牛以及水貂的類胚胎干細(xì)胞。1994年，美國(guó)科學(xué)家分離得到了人類的傳2代胚胎干細(xì)胞。1998年，科學(xué)家用類似的方法分離并克隆出了可以傳32代的人類胚胎干細(xì)胞，在這研究過(guò)程中科學(xué)家成功完成了人類胚胎干細(xì)胞的冷凍和解凍實(shí)驗(yàn)，該項(xiàng)研究成果被美國(guó)時(shí)代雜志評(píng)為上世紀(jì)九十年代“世界十大科技進(jìn)展”之首。

本世紀(jì)初，美國(guó)科學(xué)家卡茨和赫德里克研究培養(yǎng)出了成體干細(xì)胞。這種細(xì)胞是由從人的大腿或臀部抽取少量脂肪和液體培養(yǎng)而來(lái)，它們能夠在適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)條件下發(fā)育成健康的肌肉、骨細(xì)胞和軟骨，保持了胚胎干細(xì)胞發(fā)育成各種組織和器官的全能性。這一成果有可能使脂肪組織成為干細(xì)胞的主要來(lái)源，解決了科學(xué)家必須從骨髓或胚胎組織中提取干細(xì)胞的難題。

三、胚胎干細(xì)胞的臨床應(yīng)用

胚胎干細(xì)胞具有良好的自我更新功能，在給予合適的信號(hào)誘導(dǎo)或在適當(dāng)?shù)耐饨鐥l件下，它可以分化成構(gòu)建人體的不同細(xì)胞，用這類細(xì)胞分化成的特定器官進(jìn)行移植時(shí)，排除了免疫排斥過(guò)程。所以說(shuō)，胚胎干細(xì)胞作為一種“種子細(xì)胞”一定會(huì)在臨床應(yīng)用中有重要的應(yīng)用，目前，應(yīng)用最多最成熟的還是自體干細(xì)胞移植。

有了自體干細(xì)胞移植，在病床上躺了三個(gè)月的35歲的李先生又重新站了起來(lái)。今年上半年，李先生因交通事故，造成第四、第五胸椎粉碎性骨折，神經(jīng)中樞受損，導(dǎo)致雙側(cè)以下失去感覺(jué)，大小便失禁，肌肉萎縮，下肢癱瘓。檢查表明脊髓呈橫貫性損害，醫(yī)生決定為李先生進(jìn)行自體骨髓干細(xì)胞移植。手術(shù)一月后患者的身體感覺(jué)平面已經(jīng)恢復(fù)到了膝關(guān)節(jié)，三個(gè)月后下肢肢體觸覺(jué)全部恢復(fù)，在攙扶下可站立10多分鐘，并能借助輪椅自理生活。

3.1用于治療遺傳病、癌癥等疾病

癌癥、遺傳病是人類目前最嚴(yán)重的醫(yī)學(xué)難題，發(fā)生這些疾病是因?yàn)榧?xì)胞在轉(zhuǎn)化和分化的過(guò)程中出現(xiàn)異常。胚胎干細(xì)胞技術(shù)的出現(xiàn)為弄清細(xì)胞分化、發(fā)育過(guò)程，更深刻的了解細(xì)胞分化的奧秘提供了方法，為治療上述疾病提供了嶄新的手段和可能性。科學(xué)家已利用胚胎干細(xì)胞制造出許多小鼠的疾病模型，并使人的致病基因在小鼠體內(nèi)表達(dá)，為下一步治療人類疾病奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。美國(guó)國(guó)家神經(jīng)病研究所分子學(xué)實(shí)驗(yàn)室用小鼠胚胎干細(xì)胞誘導(dǎo)神經(jīng)上皮細(xì)胞，植入腦內(nèi)得到大量的小突狀細(xì)胞和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞，設(shè)想可用來(lái)治療多發(fā)性硬化癥。

3.2用于器官組織移植

作為一種被稱之為種子細(xì)胞的胚胎干細(xì)胞，為臨床的組織，器官移植提供大量材料。胚胎干細(xì)胞經(jīng)過(guò)免疫排斥基因剔除后，再定向誘導(dǎo)終末器官以避免不同個(gè)體間的移植排斥。這樣就可能解決一直困擾著免疫學(xué)界及醫(yī)學(xué)界的同種異型個(gè)體間的移植排斥難題。美國(guó)ACT公司將人皮膚細(xì)胞核移植到去除所有遺傳信息的牛卵母細(xì)胞中，培育出具全能性的胚胎干細(xì)胞。如果能將其成功地應(yīng)用于臨床，將來(lái)許多疑難疾病都將得到根治，對(duì)其他若干疾病也有理想的治療效果。

3.3用于新藥研制和開(kāi)發(fā)

應(yīng)用胚胎干細(xì)胞研究可以大大改變研發(fā)藥品及其安全性檢驗(yàn)。因?yàn)閺睦碚撋现v胚胎干細(xì)胞可以在體外培養(yǎng)出人體的210種不同類型的細(xì)胞。故可以對(duì)不同藥物進(jìn)行不同細(xì)胞類型的細(xì)胞水平的致畸形實(shí)驗(yàn)和藥物篩選，使藥品研制過(guò)程更趨合理有效并避免消耗大量實(shí)驗(yàn)動(dòng)物。如應(yīng)用胚胎干細(xì)胞培養(yǎng)成大量心肌細(xì)胞，將有助于心臟病藥物的開(kāi)發(fā)等。此外，胚胎干細(xì)胞還將用于出生缺陷、不孕、流產(chǎn)的控制與檢測(cè)等方面。

四、結(jié)語(yǔ)

展望本世紀(jì)，生物醫(yī)學(xué)工程將是一個(gè)被高度發(fā)展的世紀(jì)，現(xiàn)在人們意識(shí)不到的許多事件都將會(huì)出現(xiàn)在人們的面前，如生物經(jīng)濟(jì)將取代目前的網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)。胚胎干細(xì)胞技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值不可估量，目前，其已成為了各國(guó)研究焦點(diǎn)之一。不過(guò)，從胚胎干細(xì)胞研究到實(shí)際臨床應(yīng)用之間還會(huì)有很長(zhǎng)的一段路要走。

胚胎干細(xì)胞研究不是一個(gè)潮頭，它將是一個(gè)巨大的推動(dòng)力，推動(dòng)著生物醫(yī)學(xué)深刻革命，給人類帶來(lái)更多的福音!到那時(shí)，如人們的某組織器官失靈了，完全可以像更換機(jī)器零件那樣，用自身的成體干細(xì)胞定向誘導(dǎo)分化形成的組織器官替代失靈器官，而不擔(dān)心供體不足的問(wèn)題，更不用擔(dān)驚受怕移植排斥的問(wèn)題。

參考文獻(xiàn)

胚胎干細(xì)胞范文第2篇

近日，英國(guó)倫敦帝國(guó)學(xué)院（Imperial College London）的科學(xué)家成功地利用人類胚胎干細(xì)胞培養(yǎng)出了軟骨細(xì)胞，這為在將來(lái)某一天進(jìn)行軟骨移植提供了很好的契機(jī)。

研究結(jié)果發(fā)表在《組織工程》雜志中，文章詳細(xì)闡述了帝國(guó)學(xué)院研究小組將胚胎干細(xì)胞變成軟骨細(xì)胞的過(guò)程。這樣，醫(yī)生將可培養(yǎng)軟骨細(xì)胞并將其移植到許多受損或患病的組織中，即使因運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的損傷也可用新的軟骨取而代之，甚至是進(jìn)行整容手術(shù)。

軟骨（Cartilage）是骨間非常密集的結(jié)締組織，允許關(guān)節(jié)之間進(jìn)行平滑的移動(dòng)。

文章的第一作者Archana Vats博士說(shuō)：“利用干細(xì)胞培養(yǎng)軟骨的技術(shù)在臨床研究中具有巨大的應(yīng)用價(jià)值。目前英國(guó)的老齡化問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重，長(zhǎng)壽不可避免地成為備受關(guān)注的話題。在此之前，醫(yī)生也能進(jìn)行關(guān)節(jié)移植，卻不能移植軟骨。而更換軟骨后就可以避免再對(duì)關(guān)節(jié)進(jìn)行移植。”

研究人員在特定系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室的有蓋培養(yǎng)皿中培養(yǎng)人類胚胎干細(xì)胞，進(jìn)而促使其變成軟骨細(xì)胞。與生長(zhǎng)中的胚胎干細(xì)胞相比，在干細(xì)胞與軟骨的混合物中存在較高含量的膠原質(zhì)和軟骨蛋白。

科研人員將這些胚胎干細(xì)胞移植到老鼠體內(nèi)的特定生物活性部位，之后進(jìn)行了35的觀察。當(dāng)干細(xì)胞脫離活性部位后，研究人員發(fā)現(xiàn)這些細(xì)胞形成了新的軟骨，研究結(jié)果顯示這些軟骨還可以被成功移植到活體組織中去。

胚胎干細(xì)胞范文第3篇

【摘要】

為了探討Ras信號(hào)通路對(duì)小鼠胚胎干細(xì)胞(Embryonic Stem cells， ES cells)造血分化的影響，將突變型基因RasN17轉(zhuǎn)染小鼠ES細(xì)胞，免疫印跡檢測(cè)RasN17的表達(dá)對(duì)Erk1/2及Akt磷酸化的作用，應(yīng)用半定量RTPCR檢測(cè)ES細(xì)胞在分化過(guò)程中與造血相關(guān)的基因的表達(dá)。結(jié)果表明：Ras N17的表達(dá)能抑制Erk1/2和Akt的磷酸化，攜帶RasN17基因的ES細(xì)胞在分化過(guò)程中Runx1 、SCL 及betamajor珠蛋白等基因的表達(dá)被顯著抑制， 而FLK1的表達(dá)不受影響。結(jié)論：ES細(xì)胞體外造血分化需要Ras通路的活化。

【關(guān)鍵詞】 胚胎干細(xì)胞； 造血分化； Ras

Suppression of Ras Mediated Signaling Attenuates Hematopoietic Differentiation of Embryonic Stem Cells of Mice In Vitro

Abstract

To investigate the possible involvement of Ras signaling in the hematopoietic differentiation of embryonic stem cells (ES cells)， ES cells were transfected with RasN17， the dominantnegative mutant of Ras. Western blot was used to test the effect of RasN17 expression on Erk1/2 and Akt phosphorylation， semiquantitative RTPCR was used to detect expression of gene related to hemalopoiesis in differentiation of ES cells. The results showed that the expression of RasN17 in the ES cells remarkably downregulated the phosphorylation of Erk1/2 and Akt simultaneously. Moreover， the expression of several markers related with hematopoiesis including Runx1， SCL and betamajor globin， were significantly suppressed in the EB expressing RasN17， whereas the transcription of Flk1， a gene required earlier than SCL in development of hematopoietic and endothelial lineages， was not influenced. It is concluded that the activation of Ras is pivotal for in vitro hematopoietic differentiation of ES cells.

Key words

embryonic stem cell; hematopoiesis differentiation; Ras

Ras是由1條多肽鏈組成的低分子量蛋白，由原癌基因ras編碼而命名，包括K，N，H 3種類型。Ras的活性取決于其與GTP及GDP的結(jié)合，與前者的結(jié)合是其活化形式。 它是MAPK(Erk1/2)及PI3K等信號(hào)通路上游的重要組成成分，并通過(guò)參與調(diào)控這些信號(hào)通路而影響細(xì)胞的增殖與分化。最近研究發(fā)現(xiàn)，Ras及其下游信號(hào)分子均參與調(diào)控小鼠的胚胎發(fā)育，并且不同類型的Ras對(duì)胚胎發(fā)育特別是造血發(fā)育發(fā)揮不同的調(diào)控作用［1］。胚胎干細(xì)胞(embryonic stem cell， ES cell)是一種具有全能分化特性的細(xì)胞，其體外造血分化可以模擬并重現(xiàn)體內(nèi)胚胎造血過(guò)程。報(bào)道表明：Ras及其下游的信號(hào)通路對(duì)ES細(xì)胞體外培養(yǎng)過(guò)程中全能性的維持非常重要［2］。但Ras蛋白能否調(diào)控小鼠ES細(xì)胞體外造血分化并不明確。為此，本研究探討了Ras信號(hào)通路阻斷對(duì)ES細(xì)胞造血分化的影響。

材料和方法

材料

DMEM、IMDM、胎牛血清、L谷氨酰胺、非必需氨基酸、胰蛋白酶均為Hyclone公司產(chǎn)品。硫代甘油（MTG）為Sigma公司產(chǎn)品。丙酮酸鈉、無(wú)蛋白雜交瘤培養(yǎng)液Ⅱ（PFHM Ⅱ）購(gòu)自GibcoBRL公司。小鼠白血病抑制因子（mLIF）購(gòu)自Chemicon公司。小鼠干細(xì)胞因子（SCF）為PeprotTech公司產(chǎn)品。小鼠將CCE細(xì)胞接種于Co60照射后的小鼠胚胎成纖維細(xì)胞(MEF)上，于5% CO2、飽和濕度、37℃條件下進(jìn)行維持培養(yǎng)。維持培養(yǎng)體系組成為：DMEM 含15%胎牛血清、2 mmol/L L谷氨酰胺、0.1 mmol/L非必需氨基酸、100 μmol/L MTG 及mLIF 1 000 U/ml。在造血分化培養(yǎng)前48小時(shí)將細(xì)胞傳代于預(yù)分化培養(yǎng)體系，即將維持培養(yǎng)體系內(nèi)DMEM更換為IMDM，其他成分不變。預(yù)分化培養(yǎng)48小時(shí)后按常規(guī)傳代收集細(xì)胞并計(jì)數(shù)，細(xì)胞按2×103接種于直徑35 mm的Petri dish，培養(yǎng)體系為：IMDM含15%胎牛血清、0.9%的甲基纖維素、2 mmol/L L谷氨酰胺、150 μmol/L MTG、1 mmol/L的丙酮酸鈉、2 mmol/L PFHMⅡ、50 ng/ml的SCF，培養(yǎng)條件同維持培養(yǎng)。

ES細(xì)胞的pCMVRasN17及 pCMV質(zhì)粒轉(zhuǎn)染

質(zhì)粒pCMVRasN17購(gòu)自Clontech公司，pCMV質(zhì)粒空載體為本室構(gòu)建并鑒定。傳代貼壁培養(yǎng)12小時(shí)的ES細(xì)胞應(yīng)用Lipofectamine 2000 (Invitrogen公司產(chǎn)品)按說(shuō)明書(shū)進(jìn)行轉(zhuǎn)染。24小時(shí)后傳代于含neo基因的MEF（neoMEF）之上，并同時(shí)加800 μg/ml的G418篩選陽(yáng)性克隆。 7 天后挑取不同細(xì)胞克隆擴(kuò)增后鑒定外源基因的表達(dá)。

相關(guān)基因的RTPCR檢測(cè)

TRIzoL（Sigma公司產(chǎn)品）提取細(xì)胞總RNA，按AMV及Ex Taq試劑盒 (TaKaRa)說(shuō)明書(shū)進(jìn)行半定量RTPCR以檢測(cè)相關(guān)基因的表達(dá)，即每份樣本分別取0.02 μg（0.01×），0.2 μg（0.1×），2 μg（1×）RNA進(jìn)行逆轉(zhuǎn)錄反應(yīng)，然后取1 μl的cDNA進(jìn)行30循環(huán)的PCR。引物序列、退火溫度及所擴(kuò)增基因片段長(zhǎng)度見(jiàn)附表。PCR產(chǎn)物進(jìn)行瓊脂糖凝膠電泳，凝膠成像分析系統(tǒng)掃描電泳條帶。

Western blot

ES細(xì)胞用0.25%胰蛋白酶消化后離心洗滌，應(yīng)用維持培養(yǎng)體系貼壁再培養(yǎng)45分鐘后收集懸浮細(xì)胞并用PBS洗滌； EB按上述分化方法培養(yǎng)并收集。以上樣品加入細(xì)胞裂解液（BioRad）置冰上反復(fù)吹打裂解，煮沸5-10分鐘，10 000×g，4℃離心10分鐘，取上清，應(yīng)用Pierce公司試劑盒(BCATM Protein Assay Kit)測(cè)蛋白濃度。SDS聚丙烯酰胺凝膠電泳后，將蛋白轉(zhuǎn)移至硝酸纖維素膜上，用含5%脫脂牛奶，0.1% tween20的TBS（TBST）封閉1小時(shí)， 用TBST洗膜，5分鐘，共3次。之后分別按說(shuō)明書(shū)用一抗、二抗（Cell Signaling）孵育帶有目的蛋白的硝酸纖維素膜。按檢測(cè)試劑盒（Super Signal West Pico Chemiluminescent Substrate， Pierce）說(shuō)明書(shū)檢測(cè)目的蛋白。

結(jié)

果

ES細(xì)胞分化過(guò)程中Ras下游的MAPK和PI3K通路發(fā)生活化

收取ES細(xì)胞及分化不同時(shí)間的EB進(jìn)行Western blot的檢測(cè)，結(jié)果如圖1所示。ES細(xì)胞內(nèi)MAPK通路的Erk1/2及PI3K下游的Akt處于高水平磷酸化狀態(tài)，可能是由于維持培養(yǎng)過(guò)程中加入的LIF可以激活這兩條通路所致［3］。而分化第6天的EB內(nèi)Erk1/2及Akt的磷酸化水平同前一時(shí)間點(diǎn)相比有顯著升高。與此相對(duì)應(yīng)，永久造血分化在第6天時(shí)發(fā)生。以上結(jié)果提示，作為上游信號(hào)的Ras可能通過(guò)活化這兩條通路參與調(diào)控ES細(xì)胞的造血分化。

Figure 1. Activation of Erk1/2 and Akt during EB differentiation. ES and EB cells harvested at the indicated time points were subjected to Western blot.

RasN17在ES細(xì)胞內(nèi)的表達(dá)下調(diào)MAPK(Erk1/2)及Akt的磷酸化水平

RasN17屬于HRas，其第17位的Ser被突變成Asp，它的表達(dá)可使細(xì)胞內(nèi)源性Ras失活，從而阻斷Ras參與的信號(hào)通路的活化，起到與基因敲除類似的效應(yīng)。應(yīng)用Lipofectamine2000將質(zhì)粒pCMVRasN17及pCMV轉(zhuǎn)染CCE，經(jīng)G418篩選后Neo基因的表達(dá)及Ras蛋白表達(dá)量的上調(diào)標(biāo)志轉(zhuǎn)染成功(圖2A、 B)。Nanog和Oct4的表達(dá)是ES細(xì)胞處于未分化狀態(tài)的兩個(gè)重要標(biāo)志，這兩個(gè)基因的表達(dá)說(shuō)明RasN17不影響ES細(xì)胞的維持培養(yǎng)(圖2A)。ES細(xì)胞的克隆形態(tài)也不受RasN17的影響(圖3A，D，G)，ALP是ES細(xì)胞處于未分化狀態(tài)的另外一個(gè)標(biāo)志，它的表達(dá)同樣說(shuō)明RasN17不影響ES細(xì)胞的維持培養(yǎng)（圖3B，E，H）。如圖2B所示，轉(zhuǎn)染RasN17后ES細(xì)胞內(nèi)Erk1/2 及Akt的磷酸化水平同時(shí)降低，說(shuō)明其能夠同時(shí)抑制MAPK及PI3K兩條通路的活化。

RasN17表達(dá)下調(diào)ES細(xì)胞分化過(guò)程中造血相關(guān)基因的表達(dá)水平

提取分化7天的EB細(xì)胞總RNA進(jìn)行半定量RTPCR，結(jié)果顯示：轉(zhuǎn)染RasN17的ES細(xì)胞在形成的EB的分化過(guò)程中，Runx1、scl基因、betamajor珠蛋白的表達(dá)下調(diào)(圖4)， 而Flk1的表達(dá)沒(méi)有明顯變化。可見(jiàn)，RasN17可以下調(diào)ES細(xì)胞造血分化過(guò)程中某些相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子及分化標(biāo)記的表達(dá)，提示Ras通路的活化為ES細(xì)胞正常造血分化所必需。

討

論

Ras下游信號(hào)通路包括MAPK（Erk1/2）及PI3K通路等。Ras活化后可以通過(guò)激活其下游不同的信號(hào)通路來(lái)調(diào)節(jié)ES細(xì)胞自我更新與分化［2］。Erk1/2的活化促進(jìn)小鼠ES細(xì)胞的分化并且是ES細(xì)胞分化所必需的［2］，當(dāng)Erk1/2的活化被阻斷后，小鼠ES細(xì)胞在體外分化過(guò)程中不能形成中胚層及胚外內(nèi)胚層，則ES細(xì)胞不能形成正常的EB［4，5］。PI3K通路的活化不僅為ES細(xì)胞體外培養(yǎng)過(guò)程中全能性的維持所必需［3］，同時(shí)也是ES細(xì)胞正常分化所必需的。例如， bFGF激活的PI3K通路參與ES細(xì)胞向EB分化過(guò)程中中胚層的形成［6］。此外，PI3K通路的活化參與調(diào)控小鼠胚胎發(fā)育過(guò)程中的永久造血分化，當(dāng)將該通路上游的p85α基因敲除后，小鼠胎肝紅系造血發(fā)生缺陷［7］。由此可見(jiàn)，Ras可通過(guò)調(diào)控多條信號(hào)通路來(lái)影響ES細(xì)胞體外正常分化及小鼠胚胎的正常發(fā)育。

ES細(xì)胞體外可以分化產(chǎn)生各系造血細(xì)胞，其造血分化過(guò)程可以模擬并重現(xiàn)小鼠胚胎造血發(fā)育。ES細(xì)胞造血分化過(guò)程伴隨諸多造血相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子及蛋白的表達(dá)，這些因子的表達(dá)既可作為造血分化的標(biāo)志同時(shí)又是正常造血分化所必需的。其中，Runx1是一種與DNA結(jié)合的轉(zhuǎn)錄因子，其表達(dá)是小鼠胚胎造血發(fā)育過(guò)程中永久造血開(kāi)始的標(biāo)志之一。runx1-/-小鼠胚胎的永久造血缺失［8］；runx1基因的丟失同樣可以阻斷ES細(xì)胞體外分化過(guò)程中永久造血細(xì)胞的產(chǎn)生［8，9］。scl（stem cell leukemia）基因在小鼠胚胎發(fā)育過(guò)程中為中胚層向造血細(xì)胞分化所必需。該基因缺失可導(dǎo)致胚胎由于造血分化異常而死亡，scl 基因缺失后ES細(xì)胞不能進(jìn)行造血分化［10］。betamajor 珠蛋白是永久紅細(xì)胞的標(biāo)志。Flk1是VEGF的受體之一，在小鼠胚胎發(fā)育早期的中胚層細(xì)胞開(kāi)始表達(dá)，其缺失導(dǎo)致胚胎發(fā)育過(guò)程中卵黃囊血島不能形成，同時(shí)血管系統(tǒng)的發(fā)育出現(xiàn)異常［11］。我們的結(jié)果顯示，RasN17可以下調(diào)ES細(xì)胞造血分化過(guò)程中Runx1、 scl及betamajor珠蛋白的表達(dá)，這表明Ras通路的活化是ES細(xì)胞造血分化所必需的。

與以往報(bào)道RasN17只阻斷Erk1/2通路［5］不同，本研究中轉(zhuǎn)染RasN17的ES細(xì)胞內(nèi)Erk1/2及Akt磷酸化水平同時(shí)降低的結(jié)果表明：RasN17可能通過(guò)同時(shí)阻斷MAPK(Erk1/2)和PI3K兩條通路的活化影響ES細(xì)胞的造血分化。

本研究中，RasN17可能通過(guò)以下機(jī)制下調(diào)EB細(xì)胞內(nèi)造血標(biāo)志的表達(dá)：第一，使ES細(xì)胞不能形成正常的EB，則造血分化缺乏合適的微環(huán)境而發(fā)生缺陷；第二，MAPK(Erk1/2)和Akt信號(hào)通路的抑制直接影響造血細(xì)胞的產(chǎn)生；第三，以上兩種機(jī)制同時(shí)存在。然而，RasN17抑制ES細(xì)胞造血分化的具體機(jī)制有待進(jìn)一步明確。

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胚胎干細(xì)胞范文第4篇

【關(guān)鍵詞】  人參皂苷rg1;胚胎神經(jīng)干細(xì)胞;增殖

effects of ginsenoside rg1 on the proliferation of neural stem cells cultured in vitro zhou zhi-huan, wang xiu-yun, zhong pei-ru, et al (tianjin university of tcm, tianjin 300193, china)

abstract：objective to explore the effect of ginsenoside rg1 on proliferation of neural stem cells (nscs) in vitro. methods the nscs cultures were generated from the brain of embryonic day 16 sd rat. primitive nscs were cultured, proliferated and passaged. the nscs were identified by the immunocytochemical (icc) staining of nestin. the icc staining of brdu was adopted to characterize the proliferation of nscs. according to limited dilution method, the effect of ginsenoside rg1 on the proliferation of nscs was observed. results the nscs were successfully cultured and proliferated in vitro. different dosages (100, 4, 8 μmol/l) of ginsenoside rg1 could promote the proliferation of nscs in vitro. compared with the control group, the numbers of nerurospheres of the three dosage ginsenoside rg1 groups (40, 4, 0.4 μmol/l) were increased obviously. conclusions ginsenoside rg1 significantly promote the proliferation of nscs in vitro.

key words：ginsenoside rg1;embryonic neural stem cells;proliferation

神經(jīng)干細(xì)胞(neural stem cell,nscs)具有自我更新能力和多向分化潛能[1],在神經(jīng)系統(tǒng)疾病或損傷的修復(fù)中起著重要的作用。研究調(diào)節(jié)nscs增殖分化的影響因素,誘導(dǎo)其增殖和定向分化為中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷修復(fù)和退行性變的治療帶來(lái)了希望。因此,nscs的體外培養(yǎng)、增殖、誘導(dǎo)定向分化的研究已成為神經(jīng)科學(xué)的一個(gè)研究熱點(diǎn)。本研究對(duì)體外培養(yǎng)胎鼠nscs進(jìn)行增殖鑒定,觀察了人參皂苷rg1對(duì)nscs增殖能力的影響,為開(kāi)發(fā)對(duì)nscs具有保護(hù)效能的治療藥物、探索神經(jīng)系統(tǒng)疾病新的治療方法打下基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 培養(yǎng)基、試劑及藥物

dmem/f12(1∶1)培養(yǎng)基(lot.no atb31223,hyclone,u.s.a);hbss液(無(wú)鈣離子和鎂離子,lot.no 01118197,lonza,u.s.a);b27添加物(lot.no 311624,gibco/invitrogen);青霉素-鏈霉素溶液(雙抗,100×)(每毫升含有10 000 u青霉素以及10 mg鏈霉素,cat.no p4333,sigma);重組人堿性成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子(bfgf,cat.no cyt-218,prospec-tany,israel);人表皮生長(zhǎng)因子(egf)(lot.no 3860501000,strathmann biotec,germany);人參皂苷rg1、丹酚酸b(天津中一制藥)。

1.2 大鼠胎鼠神經(jīng)干細(xì)胞原代培養(yǎng)及傳代

取孕齡16天孕鼠,脫臼處死,75%乙醇浸泡消毒3～5 min,無(wú)菌條件下打開(kāi)腹腔,取出串珠狀子宮,浸泡于冷hbss液中。取出胎鼠,置于另一含有冷hbss液的培養(yǎng)皿內(nèi),小心剝離外層骨膜,取出大腦皮質(zhì)并去除軟腦膜,冷hbss液漂洗2次后,轉(zhuǎn)移至離心管。加入一定量冷hbss液后吹打至肉眼看不到明顯組織塊,使液體呈均勻懸濁狀。過(guò)200目(70 μm)篩網(wǎng),1 000 r/min離心8 min,棄上清,全培基(含2%b27、20 μg/l bfgf、20 μg/legf的dmem/f12,1%雙抗)重懸,約3～4個(gè)胎鼠/75 cm2的密度種入培養(yǎng)瓶中,37 ℃、5%co2培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。每2～3 d半量換液,收集培養(yǎng)液到50 ml離心管中,靜置3～5 min,然后收集上清(管底約留1～2 ml)轉(zhuǎn)入另一離心管,500 r/min離心3 min。棄約一半上清液,補(bǔ)充入相同量的新鮮的全培基(含1%雙抗, 2%b27、20 μg/l bfgf、20 μg/l egf的dmem/f12),重懸種置。

約5～9 d傳代1次。500 r/min 離心3 min,收集培養(yǎng)的神經(jīng)球,沉淀細(xì)胞用1 ml全培基重懸,用23號(hào)(內(nèi)徑0.65 mm)注射器輕輕吹打5次,避免產(chǎn)生氣泡,靜置3～5 min使未吹散的細(xì)胞沉底。收集上清,管底的細(xì)胞再加1 ml繼續(xù)吹打5～8次,收集細(xì)胞補(bǔ)加全培基,以1×105個(gè)/ml的密度全培基重懸種入培養(yǎng)瓶或培養(yǎng)板。

1.3 神經(jīng)干細(xì)胞及增殖鑒定

采用abc法進(jìn)行nestin免疫組化染色鑒定nscs。染色步驟：蓋玻片放入6孔板內(nèi),每孔加多聚賴氨酸處理60 min;將細(xì)胞懸液接種于多聚賴氨酸處理過(guò)的蓋玻片的6孔板內(nèi),貼壁生長(zhǎng)2 h;4%多聚甲醛固定20 min;3%h2o2 37 ℃,30 min;加入封閉血清,37 ℃孵育30 min;甩去余液;滴加anti-nestin抗體(陰性對(duì)照不滴加一抗),4 ℃過(guò)夜;滴加生物素標(biāo)記的二抗,37 ℃孵育30 min;滴加abc復(fù)合物,室溫孵育30 min;滴加dab顯色2 min;50%甘油封片,顯微鏡下觀察照相。

用brdu標(biāo)記nscs進(jìn)行增殖能力的鑒定。染色步驟：蓋玻片放入6孔板內(nèi),每孔加多聚賴氨酸處理60 min;將細(xì)胞懸液接種于含多聚賴氨酸處理過(guò)的蓋玻片的6孔板內(nèi),貼壁生長(zhǎng)2 h;4%多聚甲醛固定20 min;0.3%h2o2 37 ℃,30 min;2 mol/l hcl,37 ℃變性30 min;0.1 mol/l硼酸中和2次,每次10 min;加入封閉血清,37 ℃孵育15 min,甩去余液;滴加單克隆anti-brdu抗體(陰性對(duì)照不滴加一抗),4 ℃過(guò)夜;滴加生物素標(biāo)記的二抗,37 ℃孵育1 h;滴加abc復(fù)合物,室溫孵育30 min;滴加dab顯色2 min;50%甘油封片,顯微鏡下觀察照相。

1.4 稀釋法篩選人參皂苷rg1對(duì)體外培養(yǎng)胚胎神經(jīng)干細(xì)胞增殖作用

將nscs克隆球制成1×105個(gè)/ml的細(xì)胞懸液,將該細(xì)胞懸液稀釋240倍,加入不同劑量的中藥(人參皂苷rg1)種入2個(gè)24孔板,每組4孔。第一板實(shí)驗(yàn)分組為：對(duì)照組、丹酚酸b組(0.035 μmol/l)、人參皂苷rg1組(濃度分別為100、20、4、0.8 μmol/l);第二板的實(shí)驗(yàn)分組為對(duì)照組、丹酚酸b組(0.035 μmol/l)、人參皂苷rg1組(濃度分別為10、2、0.4、0.08 μmol/l)。常規(guī)培養(yǎng)4 d后對(duì)神經(jīng)球進(jìn)行計(jì)數(shù)(包含細(xì)胞≥5)。

1.5 稀釋法檢測(cè)人參皂苷rg1對(duì)體外培養(yǎng)胚胎神經(jīng)干細(xì)胞增殖作用

將nscs克隆球制成1×105個(gè)/ml的細(xì)胞懸液,將該細(xì)胞懸液稀釋240倍,加入不同劑量的中藥(人參皂苷rg1)種入24孔板,共5組,每組4孔。實(shí)驗(yàn)分組為對(duì)照組、丹酚酸b組(0.035 μmol/l)、人參皂苷rg1組(濃度分別為40、4、0.4 μmol/l)。常規(guī)培養(yǎng)4 d后對(duì)神經(jīng)球進(jìn)行計(jì)數(shù)(包含細(xì)胞≥5)。

1.6 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)用x±s表示,采用spss11.5統(tǒng)計(jì)軟件作方差分析,進(jìn)行組間比較。

2 結(jié)果

2.1 神經(jīng)干細(xì)胞培養(yǎng)鑒定及增殖鑒定

對(duì)傳代nscs進(jìn)行nestin染色,細(xì)胞胞漿呈棕黃色,為陽(yáng)性(細(xì)胞陰性對(duì)照則不被黃染),表明本實(shí)驗(yàn)所培養(yǎng)細(xì)胞為nscs。對(duì)傳代nscs進(jìn)行brdu標(biāo)記后染色,與brdu陰性對(duì)照比較, nscs細(xì)胞核被黃染,表明經(jīng)傳代后nscs依然具有體外分裂增殖能力。nscs鑒定結(jié)果見(jiàn)圖1。

nestin普通染色(陽(yáng)性) nestin普通染色(陰性對(duì)照)

brdu普通染色(陽(yáng)性) brdu普通染色(陰性對(duì)照)

圖1 nscs增殖鑒定

2.2 人參皂苷rg1對(duì)體外培養(yǎng)胚胎神經(jīng)干細(xì)胞增殖作用的劑量篩選(見(jiàn)表1、表2)

與對(duì)照組相比,人參皂苷rg1 4 μmol/l以及0.8 μmol/l組神經(jīng)球數(shù)明顯增加,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(p<0.01);人參皂苷rg1 100 μmol/l組神經(jīng)球數(shù)明顯增加,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(p<0.05);其他劑量組神經(jīng)球生成數(shù)目沒(méi)有明顯改變。通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析,擬選定人參皂苷rg1 40、4、0.4 μmol/l作為高、中、低劑量進(jìn)行進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)研究,重復(fù)3次。表1 人參皂苷rg1對(duì)神經(jīng)球生成數(shù)目影響的劑量篩選(第一板)表2 人參皂苷rg1對(duì)神經(jīng)球生成數(shù)目影響的劑量篩選(第二板)

2.3 不同劑量人參皂苷rg1對(duì)體外培養(yǎng)胚胎神經(jīng)干細(xì)胞增殖作用的影響(見(jiàn)表3)表3 不同劑量人參皂苷rg1對(duì)神經(jīng)球生成數(shù)目的影響(x±s)

第1次實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,與對(duì)照組相比,人參皂苷rg1中、低劑量組神經(jīng)球數(shù)生成數(shù)目明顯增加,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(p<0.01)。第2次實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,與對(duì)照組相比,人參皂苷rg1高、中劑量組神經(jīng)球生成數(shù)目明顯增加,經(jīng)統(tǒng)計(jì)學(xué)分析,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(p<0.05),人參皂苷rg1低劑量組神經(jīng)球生成數(shù)目明顯增加,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(p<0.01)。第3次實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,與對(duì)照組相比,人參皂苷rg1高、中、低劑量組神經(jīng)球生成數(shù)目明顯增加,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(p<0.01)。

3次實(shí)驗(yàn)結(jié)果綜合分析表明,人參皂苷rg1可以明顯增加神經(jīng)球生成數(shù)目,具有促進(jìn)胚胎神經(jīng)干細(xì)胞體外增殖的作用,其中以低劑量(0.4 μmol/l)作用更為顯著(均p<0.01)。

3 討論

nscs具有在成體中樞神經(jīng)系統(tǒng)中可分化為神經(jīng)元的能力,改變了以往神經(jīng)科學(xué)的固有觀念,在臨床和神經(jīng)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域受到了普遍關(guān)注。nsc培養(yǎng)體系的建立和完善,使nsc增殖、分化以及遷移得以迅速發(fā)展。目前,對(duì)nscs的增殖研究國(guó)內(nèi)外大部分集中于細(xì)胞因子對(duì)nscs的影響,利用傳統(tǒng)中藥內(nèi)源性誘導(dǎo)nscs研究較少。中藥的神經(jīng)保護(hù)作用廣泛且具有機(jī)制的多樣性,因此,應(yīng)用中藥誘導(dǎo)nscs的增殖,促進(jìn)神經(jīng)再生和神經(jīng)功能的修復(fù)與重建,可望為中藥治療缺血性腦損傷開(kāi)辟全新的治療途徑。

人參是傳統(tǒng)的補(bǔ)氣中藥,人參在許多神經(jīng)系統(tǒng)疾病如阿爾茨海默病、帕金森病、周圍神經(jīng)損傷的治療中,發(fā)揮著積極的作用[2]。人參皂苷rg1是人參活性成分中已提純的單體成分,是人參中主要活性成分之一。人參皂苷rg1主要藥理作用為改善微循環(huán)、提高組織抗缺氧能力,具有ca2+拮抗作用、抗疲勞作用,改善學(xué)習(xí)記憶技能,促進(jìn)dna、rna和蛋白質(zhì)合成作用,對(duì)中樞神經(jīng)有興奮作用。rg1因亦存在于三七當(dāng)中,故其活血消瘀、改善循環(huán)、抑制血小板聚集的作用也很明顯[3]。

本研究選取補(bǔ)氣健腦生藥提取成分人參皂苷rg1,考察其對(duì)nscs增殖的誘導(dǎo)作用機(jī)制。通過(guò)體外培養(yǎng)大鼠胚胎nscs,免疫組化法進(jìn)行nscs的鑒定及增殖鑒定,表明本試驗(yàn)所培養(yǎng)細(xì)胞為nscs,對(duì)傳代nscs進(jìn)行brdu標(biāo)記后染色,與brdu陰性對(duì)照比較,nscs細(xì)胞核被黃染,表明經(jīng)傳代后nscs依然具有體外分裂增殖能力。本研究證實(shí)了具有補(bǔ)氣健腦作用的中藥有效成分人參皂苷rg1可以作用于nscs,對(duì)nscs的增殖有明顯的誘導(dǎo)促進(jìn)作用。人參皂苷rg1高、中、低劑量均明顯增加神經(jīng)球的生成數(shù)目,以低劑量作用更為顯著。表明臨床可預(yù)期應(yīng)用以補(bǔ)氣為主的人參皂苷rg1誘導(dǎo)nscs的增殖和定向分化,為許多疑難腦病的治療提供新的選擇。

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胚胎干細(xì)胞范文第5篇

轉(zhuǎn)變的信號(hào)

全能分化的干細(xì)胞無(wú)疑對(duì)于人類是一件很大的幸事，因?yàn)楦杉?xì)胞在治療白血病、癌癥、白癜風(fēng)、心臟病、帕金森氏綜合征、糖尿病、皮膚燒傷、老年性癡呆等人類許多頑癥方面都有不可替代的重大作用。在上個(gè)世紀(jì)末的1999年，美國(guó)《科學(xué)》雜志甚至把干細(xì)胞研究評(píng)為21世紀(jì)10項(xiàng)重要的研究領(lǐng)域之首，而且位居人類基因組計(jì)劃之上。

但是，干細(xì)胞研究一直被倫理困擾。因?yàn)椋@得全能分化的干細(xì)胞似乎非胚胎干細(xì)胞莫屬。而從胚胎中提取干細(xì)胞又為世界多數(shù)國(guó)家的倫理和文化所不容。美國(guó)雖然引領(lǐng)著世界科技的潮流，但在干細(xì)胞研究上被倫理卡得最死。這體現(xiàn)在總統(tǒng)布什兩次否決議會(huì)的推進(jìn)和批準(zhǔn)干細(xì)胞的議案。

布什于2006年7月19日首次否決了支持胚胎干細(xì)胞研究的法案，理由是這項(xiàng)法案支持利用無(wú)辜的人類生命為其他人牟取醫(yī)學(xué)利益，謀殺(胚胎)是錯(cuò)誤的。為了科研目的，給予生命，又讓它死去，這是讓人無(wú)法接受的。2007年6月20日，布什再次否決了國(guó)會(huì)提交的放寬聯(lián)邦政府資助胚胎干細(xì)胞研究的法案，理由始終如一：這樣的法案一旦通過(guò)并變成法律，美國(guó)納稅人的錢就會(huì)“被迫用于故意摧毀人類胚胎”，而這是他本人“不能跨越的道德底線”。

與其說(shuō)這是布什的底線，倒不如說(shuō)是人類倫理底線的一種反映，因?yàn)橄喈?dāng)多的人認(rèn)同布什的這一觀點(diǎn)。于是，研究人員開(kāi)始尋找其他途徑。最先尋求突破的是在世界上首先創(chuàng)造出克隆羊多利的科學(xué)家威爾穆特。

2007年11月17日威爾穆特公開(kāi)宣布不再進(jìn)行細(xì)胞核轉(zhuǎn)移研究。他認(rèn)為，利用日本科學(xué)家的新技術(shù)可以在5年內(nèi)提供一種更好的、倫理上更能被接受的醫(yī)用克隆胚胎。所謂新技術(shù)指的就是日本京都大學(xué)山中伸彌教授等人研究的一種將體細(xì)胞進(jìn)行基因改造而成為類似干細(xì)胞的技術(shù)，這種技術(shù)已在實(shí)驗(yàn)鼠身上做過(guò)試驗(yàn)。

威爾穆特認(rèn)為，將體細(xì)胞轉(zhuǎn)成千細(xì)胞的新技術(shù)是今后治療疑難病癥的關(guān)鍵技術(shù)，比使用胚胎干細(xì)胞更具潛在優(yōu)勢(shì)。

條條道路通羅馬

威爾穆特的決定并非只是因?yàn)槟甑椎弥毡狙芯咳藛T的研究結(jié)果才改弦易轍的，早在2007年1月和6月，干細(xì)胞研究的轉(zhuǎn)身動(dòng)作就基本成形，效果不錯(cuò)。

2007年1月7日，美國(guó)的德?科皮等人就宣布，從羊水中可以分離出多能干細(xì)胞(能分化為多種類型的干細(xì)胞)。這一發(fā)現(xiàn)似乎是繼胚胎干細(xì)胞和成體干細(xì)胞之外的另一種獲取干細(xì)胞的途徑。羊水干細(xì)胞能激活人體內(nèi)已知的220種專有干細(xì)胞中的絕大多數(shù)干細(xì)胞，讓這些干細(xì)胞發(fā)揮作用。而且，羊水干細(xì)胞比較容易取得，可以通過(guò)產(chǎn)前例行的羊水診斷取得足量的羊水；另外還可在產(chǎn)婦生完孩子后取得。例如，現(xiàn)在美國(guó)每年就會(huì)有400萬(wàn)嬰兒降生，中國(guó)每年有更多的嬰兒誕生。同時(shí)，羊水干細(xì)胞不僅容易獲取，還能避開(kāi)倫理的爭(zhēng)議，也就有了比較廣泛的研究和醫(yī)療應(yīng)用前景。

而在2007年6月美日三個(gè)研究小組就成功地把老鼠皮膚細(xì)胞改造成類似胚胎干細(xì)胞的細(xì)胞。這實(shí)際上已經(jīng)為把人的皮膚細(xì)胞轉(zhuǎn)成干細(xì)胞奠定了基礎(chǔ)。因此，將人體皮膚細(xì)胞改造成幾乎與胚胎干細(xì)胞具有同樣功能的干細(xì)胞便是順理成章的事。

2007年11月20日，美國(guó)和日本的兩個(gè)科學(xué)小組同時(shí)宣布，他們成功地將人體皮膚細(xì)胞改造成了幾乎可以和胚胎干細(xì)胞媲美的干細(xì)胞。美國(guó)威斯康星大學(xué)詹姆斯?湯姆森等人的研究發(fā)表在《科學(xué)》雜志，而日本京都大學(xué)教授山中伸彌領(lǐng)導(dǎo)的研究小組把報(bào)告發(fā)表在《細(xì)胞》雜志。兩個(gè)研究小組都借助逆轉(zhuǎn)錄病毒為載體向皮膚細(xì)胞中植入一組4個(gè)基因，通過(guò)基因重新編碼，使皮膚細(xì)胞具備胚胎干細(xì)胞的功能。而被改造過(guò)的細(xì)胞被稱作“誘導(dǎo)性多能干細(xì)胞”(iPS細(xì)胞)

湯姆森領(lǐng)導(dǎo)的小組，從自己獨(dú)自確定的14種新的候選重組基因中，最終選擇出4個(gè)基因，實(shí)現(xiàn)了在人體細(xì)胞內(nèi)的基因重組，其中前兩個(gè)基因與山中伸彌小組是相同的，即0CT3和SOX2，而另兩個(gè)基因是NANOG和LIN28。不過(guò)，湯姆森等人利用的是胎兒皮膚細(xì)胞以及一個(gè)新生兒的包皮細(xì)胞。與日本研究人員相比，湯姆森等人這項(xiàng)研究需要1萬(wàn)個(gè)細(xì)胞才能分離出1個(gè)iPS細(xì)胞系。湯姆森認(rèn)為，雖然這一個(gè)iPS細(xì)胞系比日本研究人員的少，但從一個(gè)單獨(dú)的實(shí)驗(yàn)足以創(chuàng)造出幾個(gè)iPS細(xì)胞系。值得一提的是，湯姆森實(shí)驗(yàn)室iPS研究組的主要成員中有華裔女科學(xué)家俞君英。

而日本京都太學(xué)的山中伸彌小組使用逆轉(zhuǎn)錄病毒把4種基因Oct3/4、Sox2、c-Myc和K1f4轉(zhuǎn)移到人的成體細(xì)胞中，而這些基因在以前對(duì)小鼠實(shí)驗(yàn)就獲得成功，把小鼠的成體細(xì)胞轉(zhuǎn)化為了iPS細(xì)胞。這一次他們實(shí)現(xiàn)了在人體細(xì)胞內(nèi)的基因重組并把成體細(xì)胞轉(zhuǎn)變?yōu)閕PS細(xì)胞。成體細(xì)胞分別來(lái)自一位36歲婦女的表皮和一位69歲男性的結(jié)締組織。相比之下，日本研究人員的成體細(xì)胞轉(zhuǎn)化為iPS細(xì)胞的效率更高一些。因?yàn)椋盟麄兊募夹g(shù)，大約每5000個(gè)細(xì)胞就能制造1個(gè)iPS細(xì)胞系，這種高效能保證他們?cè)诿宽?xiàng)實(shí)驗(yàn)中都能得到數(shù)個(gè)iPS細(xì)胞系。

iPS細(xì)胞成果擴(kuò)大

干細(xì)胞研究的漂亮轉(zhuǎn)身并不僅限于把人的成體細(xì)胞轉(zhuǎn)變?yōu)閕PS細(xì)胞，在此之后和之前，還有一些干細(xì)胞研究的出色成果。

緊接著皮膚細(xì)胞轉(zhuǎn)為干細(xì)胞后，美國(guó)馬薩諸塞州懷德海特生物醫(yī)學(xué)研究所的雅各布?漢納等人用皮膚干細(xì)胞對(duì)小鼠實(shí)驗(yàn)治療鐮狀細(xì)胞貧血，獲得初步成功。研究人員首先從患有鐮狀細(xì)胞貧血癥的老鼠尾部提取細(xì)胞。隨后在提取的患病細(xì)胞中植入4個(gè)基因，使細(xì)胞基因重新編排，變成具備胚胎干細(xì)胞功能的皮膚干細(xì)胞。通過(guò)在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)一步誘導(dǎo)分化，研究人員把這些皮膚干細(xì)胞培養(yǎng)為成血細(xì)胞，以彌補(bǔ)引發(fā)鐮狀細(xì)胞貧血癥的基因缺陷，并把成血細(xì)胞注入病鼠體內(nèi)。結(jié)果顯示，這些病鼠血液和腎功能都開(kāi)始恢復(fù)正常。接受干細(xì)胞治療的患病老鼠，在一個(gè)星期內(nèi)就幾乎完全痊愈。

鐮型貧血癥是由基因突變導(dǎo)致的遺傳性血液疾病。異常的血紅蛋白聚合，使紅細(xì)胞呈現(xiàn)鐮刀狀，降低紅細(xì)胞攜帶氧氣的能力。由于血紅蛋白不正常，從而產(chǎn)生供血供氧不足，導(dǎo)致患者貧弱，呼吸困難，也可能出現(xiàn)周期性的劇烈疼痛感，甚至腎臟也會(huì)受損，提早死亡。骨髓移植能夠治療這種疾病，但也可能引發(fā)

致命的排斥反應(yīng)。

而醫(yī)學(xué)界首次采用源自患病體自身細(xì)胞組織的千細(xì)胞來(lái)治療這種遺傳疾病，成功回避了利用外來(lái)血液或細(xì)胞組織可能產(chǎn)生的移植排斥反應(yīng)。同時(shí)，把老鼠尾部細(xì)胞轉(zhuǎn)變成干細(xì)胞，也避免了采用胚胎干細(xì)胞進(jìn)行治療的倫理爭(zhēng)議。這意味著，人類鐮型貧血病的治療指日可待。

但是，如果要在人身上試用這種干細(xì)胞技術(shù)必須解決載體的安全問(wèn)題。對(duì)小鼠的實(shí)驗(yàn)是用逆轉(zhuǎn)錄病毒作載體，把特殊的基因?qū)胄∈蟮钠つw細(xì)胞中，然后讓皮膚細(xì)胞轉(zhuǎn)變成iPS細(xì)胞，而這種細(xì)胞與胚胎干細(xì)胞幾乎完全相同，能生成200多種細(xì)胞。在實(shí)驗(yàn)中是用化學(xué)物質(zhì)使這些iPS細(xì)胞長(zhǎng)成健康的血液干細(xì)胞，并把血液干細(xì)胞移植到老鼠的骨髓中，使老鼠體內(nèi)健康的紅細(xì)胞不斷增加，最后治愈鐮型貧血。

但是，如果進(jìn)行人體實(shí)驗(yàn)治療，現(xiàn)在還不能保證逆轉(zhuǎn)錄病毒這種載體對(duì)人是安全的，經(jīng)過(guò)誘導(dǎo)的iPS細(xì)胞也有可能轉(zhuǎn)變成癌細(xì)胞。如何解決載體物質(zhì)是下一步要解決的問(wèn)題。但已經(jīng)有研究人員提出，可以用脂肪分子來(lái)代替逆轉(zhuǎn)錄病毒，把特殊基因帶進(jìn)需要改造的細(xì)胞中，誘導(dǎo)它們成為iPS細(xì)胞。

干細(xì)胞轉(zhuǎn)身之后的兵分兩路

目前，可以把干細(xì)胞研究分為兩大類，一類是利用胚胎提取和創(chuàng)造干細(xì)胞，無(wú)論是人胚胎，還是人畜、混合的胚胎，以及靈長(zhǎng)類的胚胎：另一種就是對(duì)成體細(xì)胞加以轉(zhuǎn)基因誘導(dǎo)，使其轉(zhuǎn)變?yōu)楦杉?xì)胞，即iPS細(xì)胞。

與胚胎干細(xì)胞相比，iPS細(xì)胞當(dāng)然在效率上占了優(yōu)勢(shì)。例如，2007年11月22日，美國(guó)俄勒岡國(guó)家靈長(zhǎng)類研究中心舒克拉特?米塔利波夫及同事在英國(guó)《自然》雜志上報(bào)道他們成功地克隆出恒河猴胚胎，并提取出胚胎干細(xì)胞。這個(gè)成果表明人類在克隆人類胚胎的道路上邁出了更為重要一步。但是，這種途徑與iPS細(xì)胞相比可以說(shuō)效率十分低下，而且遭遇倫理困境。米塔利波夫從14只母猴那里搜集了304個(gè)卵細(xì)胞。最終才獲得了兩個(gè)胚胎干細(xì)胞系。這意味著，其成功率只有可憐的0.7％。

因此，克隆先驅(qū)威爾穆特表示，“考慮到這么低的效率，你會(huì)懷疑，需要多長(zhǎng)時(shí)間，細(xì)胞核轉(zhuǎn)移技術(shù)才能培育出有用的生命。”相比之下，日本京都太學(xué)教授山中伸彌采用的體細(xì)胞克隆技術(shù)要“有意思100倍”。對(duì)胚胎干細(xì)胞持否定態(tài)度的美國(guó)政府也由衷地對(duì)iPS細(xì)胞的成功表示了贊美。2007年11月20日，美國(guó)白宮就此項(xiàng)研究發(fā)表聲明，稱“這是一項(xiàng)在符合倫理的研究中取得的重大進(jìn)展。這次人體皮膚細(xì)胞‘直接改造’技術(shù)跨越倫理障礙，令在實(shí)驗(yàn)室中培育出人造人體器官的夢(mèng)想更近了一步。布什總統(tǒng)也為此感到高興”所以，美國(guó)政府認(rèn)為這才是干細(xì)胞研究的“正道”。

但是，這是否意味著iPS細(xì)胞就會(huì)從此成為主流并一花獨(dú)秀呢?當(dāng)然，情況并非如此。就連成功地用iPS細(xì)胞治療小鼠鐮型貧血的漢納也表示，在繼續(xù)深化iPS細(xì)胞研究的同時(shí)，應(yīng)繼續(xù)胚胎干細(xì)胞研究，兵分兩路或多點(diǎn)開(kāi)花也許能更早出成果。因?yàn)閕PS細(xì)胞尚不能完全取代胚胎細(xì)胞克隆技術(shù)。而且，很多研究人員認(rèn)為，iPS細(xì)胞實(shí)際上還只是干細(xì)胞研究的一個(gè)分支。

對(duì)這個(gè)問(wèn)題的解讀是，盡管iPS細(xì)胞是一個(gè)漂亮的轉(zhuǎn)身，但其自身仍存在不少問(wèn)題，需要數(shù)年時(shí)間才可能把這項(xiàng)技術(shù)安全應(yīng)用于臨床。其一，iPS細(xì)胞現(xiàn)階段的實(shí)驗(yàn)方式存在潛在副作用。研究所使用的逆轉(zhuǎn)錄病毒載體可能使基因產(chǎn)生變異，引發(fā)腫瘤。因此，需要評(píng)估其安全性，并采用新的方法。

其二，盡管iPS細(xì)胞沒(méi)有胚胎干細(xì)胞那樣的倫理爭(zhēng)論和阻力，但它也可能產(chǎn)生新的倫理問(wèn)題。例如，應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)，或許能通過(guò)皮膚細(xì)胞制造和卵子，可以幫助那些有生育問(wèn)題的患者。但也會(huì)出現(xiàn)濫用問(wèn)題，因此有必要在制造和利用人體干細(xì)胞方面做出適當(dāng)規(guī)范。

胚胎干細(xì)胞也不示弱

盡管胚胎干細(xì)胞存在很大的倫理困境，但這一領(lǐng)域的研究成果同樣精彩。有一些已經(jīng)進(jìn)入臨床治療實(shí)驗(yàn)。