干细胞研究与器官移植.doc

干细胞研究与应用 江苏省怀仁中学 浦婷 魏琳娜 王一苗 陈焕 徐凯 指导教师：陈剑摘要：干细胞(Stem Cell)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”。 干细胞的用途非常广泛，涉及到医学的多个领域，其中器官移植应用最为广泛。 关键词：干细胞 脐带血 器官移植一、干细胞简介干细胞(Stem Cell)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”。干细胞是一类具有自我更新和分化潜能的细胞。它包括胚胎干细胞和成体干细胞。干细胞的发育受多种内在机制和微环境因素的影响。目前人类胚胎干细胞已可成功地在体外培养。最新研究发现，成体干细胞可以横向分化为其他类型的细胞和组织，为干细胞的广泛应用提供了基础。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。 在胚胎的发生发育中，单个受精卵可以分裂发育为多细胞的组织或器官。在成年动物中，正常的生理代谢或病理损伤也会引起组织或器官的修复再生。胚胎的分化形成和成年组织的再生是干细胞进一步分化的结果。胚胎干细胞是全能的，具有分化为几乎全部组织和器官的能力。而成年组织或器官内的干细胞一般认为具有组织特异性，只能分化成特定的细胞或组织。 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，这就是干细胞。干细胞又叫做起源细胞、万用细胞，是一类具有自我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。 干细胞具有自我更新能力（Self-renewing），能够产生高度分化的功能细胞。干细胞按照生存阶段分为胚胎干细胞和成体干细胞 。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。 二、干细胞的应用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。 实验证明，胚胎干细胞具有全能分化功能，脐血及成人骨髓干细胞有跨系统分化的潜能。如已经发现骨髓干细胞经“诱导”可分化形成心肌、骨骼肌、神 经、血液、血管及肝、肺间质等细胞。因此，干细胞移植决不仅仅局限于治疗造血系统本身的疾病，它可以用于修复心肌、血管、神经和免疫等多种组织器官，还可用于患其他恶性肿瘤后，由于接受放疗、化疗造成骨髓造血机能抑制的治疗。德国杜塞尔多夫大学医院的科学家，2001年8月24日应用自体干细胞移植法治疗一名心肌梗死患者，获得成功。这是世界上第一例自体干细胞移植治疗心脏病成功的病例。这名46岁的患者于2001年3月25日发生大面积心肌梗死，大约四分之一的心肌组织被破坏。医生从患者的骨髓中取出干细胞，经过必要处理后，将其注入冠状动脉中，手术10个星期后，患者心肌梗死的面积缩小了近 三分之一，心脏功能也得到明显改善。植入的干细胞成功地再造了心肌组织。 用骨髓、外周血或脐血干细胞移植治疗相关疾病，各有所长。骨髓干细胞移植通过多点骨髓穿刺，抽吸含造血干细胞的骨髓血混合液，是经典的移植方法，效果可靠。此法通常需采集骨髓血混合液6001000毫升，具体数值需根据患者体重决定。 外周血干细胞移植使用药物动员剂促使造血干细胞从骨髓释放到外周血，然后通过血细胞分离机从循环血中收集造血干细胞。与骨髓移植相比，具有采集 方便、移植后造血功能恢复快，而免疫排斥发生率和严重程度并无明显增加等优点。缺点是费用较高。脐血干细胞移植脐血干细胞和其他来源的干细胞相比有以 下优点：采集容易，来源广泛，对孕妇和婴儿无任何痛苦和风险；易于储存，可用于自身和他人；HLA组织配型要求低，同胞间脐血干细胞移植约有50的成功 机会；脐血受病毒感染的几率远比骨髓、外周血低，移植成功率高，费用较低。缺点是目前不适用于高体重成人。科学家们相信，干细胞可用来治疗心脏病、早老性痴呆、帕金森氏病、中风、糖尿病等疾病，但若要取得好的疗效，避免排异现象，应优先使用病人自身 的脐血或骨髓干细胞。脐血干细胞属于人体发育初期阶段、未衰老、未受环境影响的细胞，随着干细胞技术的发展脐血干细胞还可能有包括抗衰老作用在内的更广泛 的医学应用前景。三、我国在干细胞研究的发展状况我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。 四、干细胞研究的存在的问题与发展前景 上台亮相和表演都要按部就班，等待时机。同样，对疾病的细胞研究，也要有个循序渐进的过程，不能一拥而上，必须恰如其分地掌握好补充细胞组织的操作过程，以利更好地治病救人。 造血干细胞是成体干细胞研究的分支之一。目前，采用骨髓移植治疗癌症和血液病的方法，多年来已取得骄人的业绩，但这项研究无论怎样都有其局限。 1. 无法无限延续生命 再生医疗能使人的生命无限延续吗？答案是否定的。 2000年，美国俄勒冈州立健康大学的库伦拜博士使用老鼠做过实验，并发表了造血干细胞变成肝脏细胞的实验结果。此外，有关造血干细胞分化成神经细胞和心肌细胞的研究报告和成果也在不断发表。 直至2002年，研究领域才推出比较明确的研究成果，即骨髓干细胞不能发育为其他种类的细胞，而只能与现存的细胞产生“融合”。库伦拜博士在重新修订了他们自己的实验资料和数据后得出的结论是，造血干细胞能够与肝细胞产生“融合”。也就是说，造血干细胞有可能变成肝细胞。 2001年，库仑拜博士等将骨髓干细胞移植到受伤的老鼠心脏里，继而发表了心肌方面的研究成果。今年春季，其他研究小组却公布了两项补充性实验结果，即心肌无法再生。由此看来，提取干细胞来使原始器官达到再生的目的似乎是不可能实现的。 许多专家都期望，经过长年的努力，或许会有一天，能用胰脏的干细胞制出可不断分泌胰岛素的细胞。胰岛素依存型糖尿病是一种因丧失了这种细胞而罹患的疾病。但今年5月，哈佛大学的马尔顿博士发表论文指出，他的研究表明，在胰脏内没有发现干细胞。“若想使细胞增殖，是不可能依赖胚胎干细胞的。” 2. 再生医疗仍步履维艰 虽然整体看来，再生医疗研究取得了诸多进展，但迫于社会伦理等压力，这项研究仍步履艰难。其中，成体干细胞培养可以说是眼下最为困难的课题。巴尔巴伊博士通过实验断言，现在全球性的研究部门能否竭尽全力，扭成一股绳，事半功倍地投入胚胎干细胞研究，仍是个可望而不可及的未知因素。 的确，现在无论对哪种类型的干细胞作出其神通如何广大的结论，都为时过早。专家们的结论是，这一领域的研究尚处起步阶段，当前无论是胚胎干细胞，还是成体干细胞研究，都应积极推进，不能半途而废。 在政治领域，政客之间的论战仍在继续。不久前，布什总统宣布，对于胚胎干细胞研究只能强化管制，不能松懈缓和。而在其他国家的情况又不太一样。欧洲的爱尔兰和奥地利等国家，出台了比美国更为严格的管制措施。另一方面，专家和社会支持者群体则大声疾呼，各国应有更加自由和开放的-环境，来支持这项造福人类健康的科学研究。在韩国，已从人的克隆胚胎中成功地制取胚胎干细胞。在英国，已于今年5月创建了世界上第一家“干细胞库”。 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