1998年,美國威斯康辛麥迪遜大學湯姆遜教授領導的課題組,率先成功地建立了人類胚胎干細胞系,這一研究成果被譽為干細胞研究的里程碑,此后,干細胞領域的研究一直成為生命科學研究的前沿和熱點。干細胞的研究正在成為人類疾病治療的新曙光。

    在2007年歲末,生命科學界再次涌起波濤。這次是日本和美國兩個課題組相繼運用基因修飾技術,對普通人的皮膚成纖維細胞導入了Oct4、nanog、sox2 等基因,結果發現,成纖維細胞經過基因重新編程,具備了人類胚胎干細胞的特性。這一研究成果震動了全世界,美國政府為此投入30億美元資金,以繼續對該課題的深入研究。干細胞研究的這一成果,大大縮短了將人類胚胎干細胞應用于臨床的距離。 ???? 眾所周知,干細胞具有自我更新能力,能夠分化為其他各種類型細胞,而干細胞本身處于未分化狀態。目前按照分化能力可將干細胞分為全能、多能和定向干細胞三種。根據干細胞的來源,則可將其分為胚胎干細胞和成體干細胞。人體也是通過受精卵這個全能干細胞不斷分化而成。

    人類胚胎干細胞研究與臨床疾病的治療     胚胎干細胞是具有多能性的干細胞,在體外合適的誘導條件下,可以成功地誘導出各種細胞。美國威斯康辛麥迪遜大學張素春博士,在將胚胎干細胞誘導為運動神經元細胞的研究中取得了突破性進展。而威斯康辛靈長類研究所的科學家,則將猴子胚胎干細胞誘導所得的神經細胞,移植到帕金森病的猴子模型上,終于獲得了成功。整個實驗歷時10年,移植細胞完全治愈了患病猴子。明尼蘇達大學的考夫曼博士克服了技術上的困難,在誘導胚胎干細胞獲得能夠殺傷腫瘤的免疫細胞方面取得了突破。  

    自2005年,我們干細胞實驗室陸紅博士成功地建立了三株人類胚胎干細胞系;在此之前蒯小鈴博士對鼠胚胎干細胞成功地誘導為肝細胞治療實驗性大鼠急性肝功能衰竭,取得了很好療效。她們還開展了將自身成體干細胞應用于晚期肝臟疾病治療的探索。  在血液細胞的誘導方面,美國、英國、加拿大等國有關實驗室都投入了大量的人力、物力,希望獲得可供移植的造血細胞。美國威斯康辛麥迪遜大學麥克西姆博士應用一種名叫OP9的小鼠支持細胞,共培養人類胚胎干細胞獲得了大量的造血細胞。米克巴迪亞教授領導的加拿大麥克馬斯特大學腫瘤和干細胞研究所,成功地應用人類胚胎干細胞建立了穩定的體外培養和誘導體系,從胚胎干細胞中獲得了具有進一步分化潛力的造血干細胞。 本文作者之一汪錚博士在綜合上述兩個著名實驗室的技術基礎上,創建的體外誘導體系可以從人類胚胎干細胞獲得大量可供移植的造血干細胞(圖1)。

    胚胎干細胞要真正用到臨床,還有遙遠的道路。其中,最主要的困難有兩點,其一,如何解決免疫排斥問題。對于這個問題,有著不同的思路。有人提出,可以應用核移植的方法,將病人的體細胞去核,將其核移植到去核的卵細胞中,然后再將雜合細胞推動到胚胎的囊胚階段,從中分離胚胎干細胞。這一研究目前尚未成功。另有學者提出利用孤雌生殖的方式,來獲得人類胚胎。這方面的成果尚須進一步探討和研究。而前面提到的從皮膚細胞獲得人類胚胎干細胞,是一個嶄新的思路,但在獲得細胞的過程中,由于導入基因的手段涉及到了病毒,因此,對于該細胞未來是否可以應用于臨床治療病人,還有待于后續研究和對該實驗的進一步重復。胚胎干細胞應用于臨床疾病治療的另一憂人之處是,胚胎干細胞本身具有形成畸胎瘤的特性。雖然在移植實驗中尚未發現成熟分化所得到的細胞發展成腫瘤現象,但對于胚胎干細胞在體外正常維持和擴增中,是否存在著類似腫瘤的表觀遺傳學的改變,是一個值得重視的課題。

    成體干細胞研究與臨床疾病的治療 成體干細胞(如骨髓干細胞、臍帶血干細胞)移植治療血液疾病,已經有很多報告。但應用骨髓干細胞治療非造血系統疾病,近年來則越來越受到重視。由于宗教的原因,人類胚胎干細胞的研究在德國受到了嚴格限制。因此,德國科學家不得不集中關注于應用骨髓干細胞來治療臨床疾病。目前自身骨髓干細胞應用于臨床疾病的治療方興未艾,有相當一部分Ⅲ期臨床試驗在德國已經完成,并取得了可喜的成績。例如糖尿病患者并發的慢性下肢缺血引起的潰瘍或壞疽,在經過自身骨髓干細胞移植治療后,將近半數患者下肢缺血性潰瘍或壞疽獲得愈合或改善。又如在植入一種被稱為CD133 的骨髓干細胞后,終末期慢性缺血性心臟病患者的心功能可獲得改善。

    德國多塞多夫的科學家發現并證明,骨髓干細胞對參與肝臟再生方面起了一定作用,在經干細胞移植后,治療組肝臟左后葉的增生速度,比對照組快了2.5倍,提示這種新的治療方法在臨床上具有提高和促進肝臟再生的潛能。

    綜上所述,現今干細胞在生命科學領域內是一研究熱點。自身骨髓干細胞移植已經應用于臨床,而隨著干細胞研究的不斷深入,使得應用干細胞生成可供移植的、具有多種功能的組織和器官成為可能。盡管還有很多研究需要進一步深入,但我們確信在不久的將來,將干細胞應用于臨床治療疾病的目標一定會實現,干細胞的研究會給一些嚴重疾病的治療帶來新的曙光!