1998年,美國威斯康辛麥迪遜大學(xué)湯姆遜教授領(lǐng)導(dǎo)的課題組,率先成功地建立了人類胚胎干細(xì)胞系,這一研究成果被譽(yù)為干細(xì)胞研究的里程碑,此后,干細(xì)胞領(lǐng)域的研究一直成為生命科學(xué)研究的前沿和熱點。干細(xì)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(xué)界再次涌起波濤。這次是日本和美國兩個課題組相繼運(yùn)用基因修飾技術(shù),對普通人的皮膚成纖維細(xì)胞導(dǎo)入了Oct4、nanog、sox2 等基因,結(jié)果發(fā)現(xiàn),成纖維細(xì)胞經(jīng)過基因重新編程,具備了人類胚胎干細(xì)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(xù)對該課題的深入研究。干細(xì)胞研究的這一成果,大大縮短了將人類胚胎干細(xì)胞應(yīng)用于臨床的距離。 ???? 眾所周知,干細(xì)胞具有自我更新能力,能夠分化為其他各種類型細(xì)胞,而干細(xì)胞本身處于未分化狀態(tài)。目前按照分化能力可將干細(xì)胞分為全能、多能和定向干細(xì)胞三種。根據(jù)干細(xì)胞的來源,則可將其分為胚胎干細(xì)胞和成體干細(xì)胞。人體也是通過受精卵這個全能干細(xì)胞不斷分化而成。

    人類胚胎干細(xì)胞研究與臨床疾病的治療     胚胎干細(xì)胞是具有多能性的干細(xì)胞,在體外合適的誘導(dǎo)條件下,可以成功地誘導(dǎo)出各種細(xì)胞。美國威斯康辛麥迪遜大學(xué)張素春博士,在將胚胎干細(xì)胞誘導(dǎo)為運(yùn)動神經(jīng)元細(xì)胞的研究中取得了突破性進(jìn)展。而威斯康辛靈長類研究所的科學(xué)家,則將猴子胚胎干細(xì)胞誘導(dǎo)所得的神經(jīng)細(xì)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(xì)胞完全治愈了患病猴子。明尼蘇達(dá)大學(xué)的考夫曼博士克服了技術(shù)上的困難,在誘導(dǎo)胚胎干細(xì)胞獲得能夠殺傷腫瘤的免疫細(xì)胞方面取得了突破。  

    自2005年,我們干細(xì)胞實驗室陸紅博士成功地建立了三株人類胚胎干細(xì)胞系;在此之前蒯小鈴博士對鼠胚胎干細(xì)胞成功地誘導(dǎo)為肝細(xì)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(xì)胞應(yīng)用于晚期肝臟疾病治療的探索。  在血液細(xì)胞的誘導(dǎo)方面,美國、英國、加拿大等國有關(guān)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(xì)胞。美國威斯康辛麥迪遜大學(xué)麥克西姆博士應(yīng)用一種名叫OP9的小鼠支持細(xì)胞,共培養(yǎng)人類胚胎干細(xì)胞獲得了大量的造血細(xì)胞。米克巴迪亞教授領(lǐng)導(dǎo)的加拿大麥克馬斯特大學(xué)腫瘤和干細(xì)胞研究所,成功地應(yīng)用人類胚胎干細(xì)胞建立了穩(wěn)定的體外培養(yǎng)和誘導(dǎo)體系,從胚胎干細(xì)胞中獲得了具有進(jìn)一步分化潛力的造血干細(xì)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(shù)基礎(chǔ)上,創(chuàng)建的體外誘導(dǎo)體系可以從人類胚胎干細(xì)胞獲得大量可供移植的造血干細(xì)胞(圖1)。

    胚胎干細(xì)胞要真正用到臨床,還有遙遠(yuǎn)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(yīng)用核移植的方法,將病人的體細(xì)胞去核,將其核移植到去核的卵細(xì)胞中,然后再將雜合細(xì)胞推動到胚胎的囊胚階段,從中分離胚胎干細(xì)胞。這一研究目前尚未成功。另有學(xué)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(jìn)一步探討和研究。而前面提到的從皮膚細(xì)胞獲得人類胚胎干細(xì)胞,是一個嶄新的思路,但在獲得細(xì)胞的過程中,由于導(dǎo)入基因的手段涉及到了病毒,因此,對于該細(xì)胞未來是否可以應(yīng)用于臨床治療病人,還有待于后續(xù)研究和對該實驗的進(jìn)一步重復(fù)。胚胎干細(xì)胞應(yīng)用于臨床疾病治療的另一憂人之處是,胚胎干細(xì)胞本身具有形成畸胎瘤的特性。雖然在移植實驗中尚未發(fā)現(xiàn)成熟分化所得到的細(xì)胞發(fā)展成腫瘤現(xiàn)象,但對于胚胎干細(xì)胞在體外正常維持和擴(kuò)增中,是否存在著類似腫瘤的表觀遺傳學(xué)的改變,是一個值得重視的課題。

    成體干細(xì)胞研究與臨床疾病的治療 成體干細(xì)胞(如骨髓干細(xì)胞、臍帶血干細(xì)胞)移植治療血液疾病,已經(jīng)有很多報告。但應(yīng)用骨髓干細(xì)胞治療非造血系統(tǒng)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(xì)胞的研究在德國受到了嚴(yán)格限制。因此,德國科學(xué)家不得不集中關(guān)注于應(yīng)用骨髓干細(xì)胞來治療臨床疾病。目前自身骨髓干細(xì)胞應(yīng)用于臨床疾病的治療方興未艾,有相當(dāng)一部分Ⅲ期臨床試驗在德國已經(jīng)完成,并取得了可喜的成績。例如糖尿病患者并發(fā)的慢性下肢缺血引起的潰瘍或壞疽,在經(jīng)過自身骨髓干細(xì)胞移植治療后,將近半數(shù)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(xì)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(xué)家發(fā)現(xiàn)并證明,骨髓干細(xì)胞對參與肝臟再生方面起了一定作用,在經(jīng)干細(xì)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(jìn)肝臟再生的潛能。

    綜上所述,現(xiàn)今干細(xì)胞在生命科學(xué)領(lǐng)域內(nèi)是一研究熱點。自身骨髓干細(xì)胞移植已經(jīng)應(yīng)用于臨床,而隨著干細(xì)胞研究的不斷深入,使得應(yīng)用干細(xì)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(jìn)一步深入,但我們確信在不久的將來,將干細(xì)胞應(yīng)用于臨床治療疾病的目標(biāo)一定會實現(xiàn),干細(xì)胞的研究會給一些嚴(yán)重疾病的治療帶來新的曙光!