干细胞研究应用进展与人类健康.doc

干细胞研究进展与人类健康 关于干细胞及其应用完整简介 目录及简要简介干细胞有关术语 近来由于分离和培养第一种人多能干细胞系成功，予人以极大惊喜，在生物医学研究上，又开辟了一种新疆界。人类多能性干细胞系发展值得人们开展严密科学考察，对新疗法进行评估，以及防止方略和对伦理问题公开讨论。P2什么是干细胞？ 干细胞具备经培养不定期地分化并产生特化细胞能力。在正常人体发育环境中，它们得到了最佳诠释。人体发育起始于卵子受精，产生一种能发育为完整有机体潜能单细胞，即全能性受精卵。受精后最初几种小时内，受精卵分裂为某些完全相似全能细胞。这意味着如果把这些细胞任何一种放入女性子宫内，均有也许发育成胎儿。事实上，当两个全能细胞分别发育为单独遗传基因型人时，即浮现了各方面都完全相似双胞胎。大概在受精后四天，通过几种循环细胞分裂之后，这些全能细胞开始特异化，形成一种中空环形细胞群构造，称之为胚囊，胚囊由外层细胞和位于中空球形内细胞簇(称为内细胞群)所构成。P3如何得到多能干细胞 当前，人类多能性干细胞系建立有两个来源，其办法与以往在动物模型中建立办法相似。P4多能干细胞潜在应用 有诸多理由可阐明多能干细胞对科学和人类健康进展重要性。最基本，多能干细胞可以协助咱们理解人类发育过程中复杂事件。该项工作首要目的是，拟定参加导致细胞特化决定因素。虽然咱们已知基因启动和关闭是该进程核心，但咱们对这些“决定”基因以及使之启动或关闭因素知之甚少。人类最严重医学难题，如癌症和先天缺陷就是因异常细胞特化和细胞分化所导致。如果能更好地理解正常细胞分化发育过程，从而能更深刻地理解其中基本错误，理解这些致死疾病成因。P4成熟干细胞 如前所述，在某些成年组织中可以发现专能干细胞。事实上，在咱们体内有些细胞会消耗掉，需要干细胞来补充细胞供应，例子之一便是前面提到造血干细胞P5什么是胚胎干细胞？ 胚胎干细胞是在人胚胎发育初期囊胚（受精后约57天）中未分化细胞。囊胚具有约140个细胞，外表是一层扁平细胞，称滋养层，可发育成胚胎支持组织如胎盘等。中心腔称囊胚腔，腔内一侧细胞群，称内细胞群，这些未分化细胞可进一步分裂、分化，发育成个体。内细胞群在形成内、中、外三个胚层时开始分化。每个胚层将分别分化形成人体各种组织和器官。如外胚层将分化为皮肤、眼睛和神经系统等，中胚层将形成骨骼、血液和肌肉等组织，内胚层将分化为肝、肺和肠等。由于内细胞群可以发育成完整个体，因而这些细胞被以为具备全能性。当内细胞群在培养皿中培养时，咱们称之为胚胎干细胞。P7人胚胎干细胞 人胚胎干细胞分离及体外培养成功，将给人类带来医学革命，也引起了一场科学与伦理大辩论。P7人胚胎干细胞伦理之争 尽管人胚胎干细胞有着巨大医学应用潜力，但环绕该研究伦理道德问题也随之浮现。这些问题重要涉及人胚胎干细胞来源与否合乎法律及道德，应用潜力与否会引起伦理及法律问题。从体外受精人胚中获得ES细胞在恰当条件下能否发育成人？干细胞要是来自自愿终结妊娠孕妇该如何办？为获得ES细胞而杀死人胚与否道德？是不是良好愿望为邪恶手段提供了合法理由？使用来自自发或事故流产胚胎细胞与否恰当？某些人争辩，从人胚中收集胚胎干细胞是不道德，由于人生命没有得到珍重，人胚胎也是生命一种形式，无论目如何崇高，破坏人胚是不可想象。而某些人辩称，由于科学家们没有杀死细胞，而只是变化了其命运，因而是道德。有人紧张，为获得更多细胞系，公司会资助体外受精获得囊胚及人工流产获得胎儿组织，人流将在美国泛滥。她们建议应当勉励成人体干细胞研究而应放弃胚胎干细胞研究。P8人胚胎干细胞研究希冀与挑战 如果科学家最后可以成功诱导和调控体外培养胚胎干细胞正常分化，这一技术将对基本研究和临床应用产生巨大影响，有也许在如下领域发挥作用：体外研究人胚胎发生发育，非正常发育（通过变化细胞系靶基因），新人类基因发现，药物筛选和致畸实验，以及作为组织移植、细胞治疗和基因治疗细胞源等。P9干细胞研究进展 为了一种人形成，单个受精卵将产生数以亿计细胞和250各种不同细胞类型。幸而，直到最后一种细胞和器官发育形成之时，所有一切仍未结束。贯穿于整个生命，是大多数组织继续产生新细胞以替代损耗老细胞或满足新生命活动需要。例如，当运动员在高海拔地区进行训练时候，循环系统中血细胞数量相应增长以满足运送更多氧气需要。很显然，在诸如皮肤，毛发，骨骼，骨髓，肠这样组织中，细胞再生能力已得到证明；但这种现象很也许在所有器官中都不同限度地存在着，涉及大脑在内，而惯常观点是，神经元是不可再生。P11干细胞应用实例P13干细胞有关术语近来由于分离和培养第一种人多能干细胞系成功，予人以极大惊喜，在生物医学研究上，又开辟了一种新疆界。人类多能性干细胞系发展值得人们开展严密科学考察，对新疗法进行评估，以及防止方略和对伦理问题公开讨论。 为了能理解这一发现重要性以及有关科学、医学和伦理问题，一方面咱们必要把关于术语和定义弄明白。 DNA：构成基因脱氧核糖核酸（deoxyribonucleic acid）缩写。 Gene (基因)：位于染色体上一种特定位置DNA片段，是一种遗传功能单位。一种基因可直接指引功能酶和蛋白质合成。 Somatic cell （体细胞）：除卵子或精子之外细胞。 Somatic cell nuclear transfer （体细胞核转移）：将体细胞细胞核转移到去核卵细胞过程。 Stem cells （干细胞）：一种经培养可进行不定期分化并产生特化细胞细胞。 Pluripotent （多能性）：可分化出一种器官各种组织潜能 Totipotent （全能性）：具备无限分化潜能。全能细胞可以专门化外胚膜和组织，胚胎和所有胚后期组织和器官。 Multipotent（专能干细胞）：多能干细胞进一步分化成专能干细胞，专能干细胞只能分化成某一类型细胞，例如神经干细胞，可以分化成各类神经细胞；造血干细胞，可以分化成红细胞、白细胞等各类血细胞。 什么是干细胞？干细胞具备经培养不定期地分化并产生特化细胞能力。在正常人体发育环境中，它们得到了最佳诠释。人体发育起始于卵子受精，产生一种能发育为完整有机体潜能单细胞，即全能性受精卵。受精后最初几种小时内，受精卵分裂为某些完全相似全能细胞。这意味着如果把这些细胞任何一种放入女性子宫内，均有也许发育成胎儿。事实上，当两个全能细胞分别发育为单独遗传基因型人时，即浮现了各方面都完全相似双胞胎。大概在受精后四天，通过几种循环细胞分裂之后，这些全能细胞开始特异化，形成一种中空环形细胞群构造，称之为胚囊，胚囊由外层细胞和位于中空球形内细胞簇(称为内细胞群)所构成。 外层细胞继续发展，形成胎盘以及胎儿在子宫内发育所需其他支持组织。内细胞群细胞亦继续发育，形成人体所须所有组织。尽管内细胞群可形成人体内所有组织，但它们不能发育为一种单独生物体，由于它们不能形成胎盘以及子宫内发育所需支持组织。这些内细胞群细胞是多能性-它们能产生许各种类型细胞，但并非胎儿发育所需所有细胞类型。由于它们不是全能性，不是胚胎，没有完全发育潜能。如果内细胞群被放入女性子宫，它不会发育成胎儿。 多能性干细胞经历进一步特异分化，发展为参加生成特殊功能细胞干细胞。如造血干细胞，它能产生红细胞、白细胞和血小板。又如皮肤干细胞，它能产生各种类型皮肤细胞。这些更专门化干细胞被称为专能干细胞。 干细胞对初期人体发育特别重要，在小朋友和成年人中也可发现专能干细胞。举咱们所最熟知干细胞之一，造血干细胞为例，造血干细胞存在于每个小朋友和成年人骨髓之中，也存在于循环血液中，但数量非常少。在咱们整个生命过程中，造血干细胞在不断地向人体补充血细胞红细胞、白细胞和血小板过程中起着很核心作用。如果没有造血干细胞，咱们就无法存活。 如何得到多能干细胞当前，人类多能性干细胞系建立有两个来源，其办法与以往在动物模型中建立办法相似。（1） 在Dr. Thomson进行工作中，她从人类胚胎囊胚期内细胞群中直接分离多能干细胞。Dr. Thomson从IVF（体外受精）临床实验室得到胚胎，这些胚胎是不育症临床治疗不需要，用于繁殖，而非研究目。从捐献者夫妇处获得知情批准书后，Dr. Thomson分离了内细胞群，将这些细胞进行培养，产生一种多能性干细胞系。（2） 与此相反，Dr. Gearheart从终结妊娠胎儿组织中分离出多能性干细胞。捐献者自行决定了终结妊娠，从她们那儿获得了知情批准书后，Dr. Gearheart从原本要发育成睾丸或卵巢胎儿部位获得细胞。尽管Dr. Thomson 实验室和Dr. Gearheart实验室使用细胞系来源不同，但发育成熟细胞看起来非常相似。体细胞核转移（SCNT）是得到多能性干细胞另一种途径。在SCNT动物研究中，研究者将一种正常动物卵细胞去除细胞核（含染色体细胞构造）。存留在卵细胞内物质含营养成分和对胚胎发育非常重要能量物质。而后，在非常精细调控实验室条件下，将单个体细胞除卵细胞或精子细胞之外任一种细胞与除去核卵细胞放在一起，使两者相融合。融合细胞以及其子细胞具备发育成一种完整个体潜能，因而是全能性。正如图I所示，这些全能性细胞不久将形成胚囊，从理论上来说，可运用胚囊内细胞群来建立多能性干细胞系。事实上，任何一种可生成人类胚囊细胞办法均有也许成为人体多能性干细胞来源。 多能干细胞潜在应用有诸多理由可阐明多能干细胞对科学和人类健康进展重要性。最基本，多能干细胞可以协助咱们理解人类发育过程中复杂事件。该项工作首要目的是，拟定参加导致细胞特化决定因素。虽然咱们已知基因启动和关闭是该进程核心，但咱们对这些“决定”基因以及使之启动或关闭因素知之甚少。人类最严重医学难题，如癌症和先天缺陷就是因异常细胞特化和细胞分化所导致。如果能更好地理解正常细胞分化发育过程，从而能更深刻地理解其中基本错误，理解这些致死疾病成因。人体多能干细胞研究也能大大地变化研制药物和进行安全性实验办法。例如，新药物/治疗办法可以先用人类细胞系进行实验，如当前癌细胞系就是为了这种实验而建立。多能干细胞则使更多类型细胞实验成为也许。这不会取代在整个动物和人体身上进行实验，但这会使药物研制过程更为有效。只有当细胞系实验表白药物是安全，并有好效果时，才有资格在实验室进行动物和人体进一步实验。也许人体多能干细胞最为深远潜在用途是生产细胞和组织，它们可用于所谓“细胞疗法”。许多疾病及功能失调往往是由于细胞功能障碍或组织破坏所致。如今，某些捐赠器官和组织常惯用以取代生病或遭破坏组织。遗憾是，受这些疾病折磨病人数量远远超过了可供移植器官数量。多能干细胞经刺激后可发展为特化细胞，使代替细胞和组织来源更新成为也许，从而可用于治疗无数疾病、身体不适状况和残疾，涉及帕金森氏病、Alzheimers病（痴呆症）、脊髓损伤、中风、烧伤、心脏病、糖尿病、骨关节炎和类风湿性关节炎。几乎没有一种医学领域是这项创造没有涉及到，举其中两例阐明如下：、健康心肌细胞移植可为慢性心脏病病人提供新但愿，这些病人心脏已无法正常跳动。这种但愿在于，从人体多能干细胞中发育出心肌细胞，并移植到逐渐衰退心脏肌肉，以便增长衰退心脏功能。在小鼠和其他动物身上进行初期工作已表白，植入心脏健康心肌细胞成功地进驻心脏，并与宿主细胞一起工作。这些实验表白这种类型移植是切实可行。、在许多患有I型糖尿病人身上，特异胰腺细胞，即胰岛细胞生成胰岛素功能遭到破坏。已有证据表白，移植完整胰腺或分离胰岛细胞可减少胰岛素注射量。人体多能干细胞中分化胰岛细胞系可用于糖尿病研究，最后可用于移植。虽然这项研究有着极为诱人前景，要使其成为现实，尚有许多工作和技术挑战等着咱们去解决。只有当这些问题解决之后，才干将这些创造用于临床实践。尽管技术挑战意义重大，却也不是难以超越。一方面咱们必要做些基本研究，以理解导致人体中细胞特化细胞事件，从而可以指引这些多能干细胞发育成移植所需特殊组织类型。另一方面，在运用这些细胞进行移植之前，还必要克服免疫排斥问题。由于来自胚胎或胎儿组织人体多能干细胞与移植受者在遗传上有差别，因而将来研究将集中于变化人体多能干细胞，将组织不相容性降到最低，或是创立具备通用组织类型组织库。体细胞核转移（SCNT）办法是克服某些病人组织不相容另一办法。如，如果病人患有进行性心力衰竭，运用SCNT技术，从该病人身上任何一种体细胞中取出细胞核，与捐献者去核卵细胞相融合。通过恰当刺激，细胞发育为胚囊：从内细胞群中获得细胞可建立多能性细胞系，随后诱导其分化为心肌细胞。由于绝大多数遗传信息包括在细胞核中，这些细胞与心力衰竭病人具相似遗传性。当这些心肌细胞移植回病人身体时，不会浮现排斥现象，病人也不必服用免疫抑制药物，而这些药物是有毒副作用。 成熟干细胞如前所述，在某些成年组织中可以发现专能干细胞。事实上，在咱们体内有些细胞会消耗掉，需要干细胞来补充细胞供应，例子之一便是前面提到造血干细胞。 专能干细胞尚未在所有成年组织中发现，但在该研究领域发现正日益增多。例如，不久前人们还以为成年神经系统中没有干细胞，但近几年，人们却从大鼠和小鼠神经系统中分离出神经干细胞。在这方面，对于人类结识更为有限。已从人类胎儿组织中分离出神经干细胞；此外，从手术治疗癫痫切除成人脑组织中已分离出一种细胞，它也许是一种神经干细胞。 成熟干细胞与多能干细胞具备同样潜能吗？ 时至今日，只有少数证据表白，在哺乳动物中，如造血干细胞那样专能干细胞能变化分化程序，生成皮肤细胞、肝细胞或非造血干细胞，甚至是某一特定血细胞。但是，在动物实验中发现促使科学家们开始探究这个观点。 动物实验表白，参加某些特定细胞系发展成熟干细胞能发育成其他类型细胞。近来小鼠实验表白，当神经干细胞置入骨髓时，它们可产生各种类型血细胞。此外，大鼠实验显示，在骨髓中干细胞可以形成肝细胞。 这些令人激动发现阐明，虽然干细胞已经专门化，在某些条件下，她们有也许比人们最初所想像更为变化多端。同步，成熟干细胞多变性仅见于某些动物，且局限于为数不多几种类型组织。 为什么不专门进行成熟干细胞研究？ 人类成熟干细胞研究表白，这些专能干细胞在细胞疗法研究和发展中具备极大运用价值。例如，运用成熟干细胞进行移植有诸多优势。如果能从病人身上分离出成熟干细胞，诱使它们分化并指引它们进行特化发育，而后将它们移植回病人体内，这样细胞不也许发生排斥现象。使用成熟干细胞进行这样治疗，显然会减少、甚至避免使用来源于人体胚胎或人体胎儿干细胞（这些来源往往会给人们带来伦理上麻烦）。 成熟干细胞显示出真正但愿，但仍有某些重要因素限制了它们运用。一方面，人们尚未从承认体内所有组织中分离出成熟干细胞。尽管各种不同类型专能干细胞已得到拟定，但所有类型细胞和组织成熟干细胞尚未在成人体内发现。例如，人们尚未发现人类成熟心脏干细胞或成熟胰岛干细胞。另一方面，成熟干细胞含量极微，很难分离和纯化，且数量随年龄增长而减少。例如，成人脑细胞有也许是神经干细胞状况，只是在移除癫痫患者某些脑组织时才可见，而这一点价值甚微。如果尝试使用患者自身干细胞进行治疗，那么一方面必要从患者体内分离干细胞，并体外培养，只至有足够数量细胞才可用于治疗。对于某些急性病症，恐怕没有足够时间进行培养。在另某些遗传缺陷疾病中，遗传错误很也许也会浮现于病人干细胞中，这样干细胞不适于移植。有证据表白，成人身上获得干细胞，也许没有年轻人干细胞那样增殖能力。此外，由于寻常生活暴露，涉及日光、毒素、以及在毕生中DNA复制过程中某些错误，成熟干细胞也许包括更多DNA异常。这些潜在弱点将限制成熟干细胞使用。在成熟干细胞上也许无法研究细胞特化初期阶段，由于它们特化性比多能干细胞强。此外，一种成熟干细胞系能形成几种，也许是3 或4个组织类型，但当前，还没有明显证据表白成熟干细胞具备多能性，无论是人类还是动物。为了拟定众多人体特化细胞和组织最佳来源，为新疗法乃至治愈办法服务，进行成熟干细胞发展潜能研究及其与多能干细胞对比研究将是非常重要。总结由于在针对最具破坏性疾病新疗法上，干细胞具备巨大但愿，因而同步进行所有干细胞系研究是很重要。科学和科学家需要寻找这些细胞最佳来源，一旦予以拟定，无论来源如何，研究者们都将运用它们谋求新细胞疗法。能产生许多人体组织干细胞系，无论是多能还是专能，它们发展是一项重要科学突破。如果说这项研究将有也许对药物应用产生革命，提高生命质量和寿命，这样说法也无可厚非。什么是胚胎干细胞？胚胎干细胞是在人胚胎发育初期囊胚（受精后约57天）中未分化细胞。囊胚具有约140个细胞，外表是一层扁平细胞，称滋养层，可发育成胚胎支持组织如胎盘等。中心腔称囊胚腔，腔内一侧细胞群，称内细胞群，这些未分化细胞可进一步分裂、分化，发育成个体。内细胞群在形成内、中、外三个胚层时开始分化。每个胚层将分别分化形成人体各种组织和器官。如外胚层将分化为皮肤、眼睛和神经系统等，中胚层将形成骨骼、血液和肌肉等组织，内胚层将分化为肝、肺和肠等。由于内细胞群可以发育成完整个体，因而这些细胞被以为具备全能性。当内细胞群在培养皿中培养时，咱们称之为胚胎干细胞。研究证明：分离小鼠胚胎干细胞在体外可以分化成各种细胞，涉及神经细胞，造血干细胞（血细胞前体）和心肌细胞。令人惊奇是，这些细胞还具备自发发育成某些原始构造趋势。如在一定培养条件下，一某些胚胎干细胞会分化为胚状体（与小跳动心脏具备奇异相似之处），而另某些细胞会发育成包括造血干细胞卵黄囊。形成胚状体和卵黄囊比例可通过变化培养基而变化，但至今还没有诱导胚胎干细胞发育为一纯分化细胞群报道。从理论上讲，小鼠胚胎干细胞具备发育成某一器官能力，但还没有用干细胞体外培养成器官报道。但是，如果将小鼠胚胎干细胞移植到重度复合免疫缺损小鼠（SCID，它不会排斥移植细胞）体内时，胚胎干细胞则可以发育成肌肉、软骨、骨骼、牙齿和毛发。但无论如何，如果直接将分离小鼠胚胎干细胞植入子宫内，它们不会发育成个体小鼠，由于没有着床必须滋养层细胞。这种条件下，胚胎干细胞被以为是多能（pluripotent），而不是全能（totipotent）。尽管如此，如果将胚胎干细胞植入不能发育成个体四倍体胚胎中，再将该胚胎植入小鼠子宫中，那么可以获得完全是由培养胚胎干细胞产生正常个体小鼠。这表白了胚胎干细胞具备难以置信全能性。人胚胎干细胞人胚胎干细胞分离及体外培养成功，将给人类带来医学革命，也引起了一场科学与伦理大辩论。假设你朋友患有糖尿病、进行性老年性痴呆、严重心力衰竭或其她疾病，如果从她身上任何部位取下某些体细胞，通过核移植技术，将其体细胞细胞核显微注射至去核人卵细胞中，这种包括与病人完全相似遗传物质杂合卵细胞在体外培养发育成囊胚，若将囊胚植入假孕妇女子宫中，将会克隆出与提供体细胞人基因相似个体，即所谓“克隆人”。但是如果从获得囊胚中分离并扩增所谓“人胚胎干细胞”(ES)，并体外诱导它们分化成胰岛细胞、神经元、心肌细胞等，将这些细胞移植至发病部位，则可以修复病人组织或器官，从而使病人免受病魔煎熬。由于移植细胞与病人基因完全相似，不会产生普通器官移植中免疫排斥反映，修复组织或器官将良好地履行职责，无需使用免疫抑制剂。也许你会以为这是科幻故事，但这种情景也许在不远将来（有也许是几年之内）会成为一种常规治疗办法。而引起这场“医学革命”核心技术人胚胎干细胞技术已经浮现，并将随着研究进一步而逐渐完善。1998年11月，威斯康星大学汤姆生和约翰.霍普金斯大学吉尔哈特专家分别在科学（Science,1998,Vol282:11451147）和美国科学院论文集（PNAS,1998,Vol95:1372613731）上报道，她们用不同办法获得了具备无限增殖和全能分化潜力人胚胎干细胞。这一成就将会给移植治疗、药物发现及筛选、细胞及基因治疗和生物发育基本研究等带来深远影响，打开在体外生产所有类型可供移植治疗人体细胞、组织乃至器官大门。由于从理论上讲，人胚胎干细胞具备全能性，在一定诱导条件下，既可发育分化为感受和传导生物电信号神经组织，也可分化为携带氧血细胞，还可分化为提 供血液循环动力心肌细胞等等。但是，由于人胚胎干细胞来自具备发育成一种个体潜力人胚胎，因而人胚胎干细胞研究引起了一场伦理大辩论。有人紧张，人胚胎干细胞研究会导致医生刻意收集未出生胚胎细胞，来提供其她病人治疗需要，或者运用该项技术进行克隆人研究，这也许会引起公众对科学恐惊。美国总统克林顿为此专门责成美国生物伦理指引委员会（NBAC）研究人胚胎干细胞也许带来科学、伦理、立法等方面影响，对此做出广泛而进一步评论，并提出有关人胚胎干细胞研究指引原则。下面简要简介一下关于人胚胎干细胞科学和伦理方面问题。 人胚胎干细胞伦理之争尽管人胚胎干细胞有着巨大医学应用潜力，但环绕该研究伦理道德问题也随之浮现。这些问题重要涉及人胚胎干细胞来源与否合乎法律及道德，应用潜力与否会引起伦理及法律问题。从体外受精人胚中获得ES细胞在恰当条件下能否发育成人？干细胞要是来自自愿终结妊娠孕妇该如何办？为获得ES细胞而杀死人胚与否道德？是不是良好愿望为邪恶手段提供了合法理由？使用来自自发或事故流产胚胎细胞与否恰当？某些人争辩，从人胚中收集胚胎干细胞是不道德，由于人生命没有得到珍重，人胚胎也是生命一种形式，无论目如何崇高，破坏人胚是不可想象。而某些人辩称，由于科学家们没有杀死细胞，而只是变化了其命运，因而是道德。有人紧张，为获得更多细胞系，公司会资助体外受精获得囊胚及人工流产获得胎儿组织，人流将在美国泛滥。她们建议应当勉励成人体干细胞研究而应放弃胚胎干细胞研究。 如果胚胎干细胞和胚胎生殖细胞可以作为细胞系而可买卖获取，科学家使用它们符合道德规范吗？什么类型研究可被接受？能容许科学家为研究发育过程或建立医学移植组织而培养个体组织和器官吗？由于当前已接受人体基因可以插入动物细胞中，将人胚胎干细胞嵌入家畜胚胎中创立嵌合体来获得移植用人体器官与否道德？为了治疗，变化来自有基因缺陷胚胎ES细胞基因，并使其继续发育成健康个体与否道德？如果人代替组织极易获取，会不会有更多人将不负责任地生活，而从事高风险活动？这些问题很难简朴回答，必要认真研究人胚胎干细胞研究涉及伦理、社会、法律、医学、神学和道德问题。 考虑到美国法律禁止使用政府资金资助人胚胎研究，美国国立卫生研究所(NIH)主任沃马斯专家曾向主管NIH政府部门美国卫生和福利部（DHHS）征询关于法律意见。DHHS在1998年12月决定：“美国国会关于禁止人胚胎研究法案不合用于胚胎干细胞研究，由于按当前定义胚胎干细胞不等于胚胎”，此外，“由于胚胎干细胞植入子宫后，不具备依托自身发育成个体人能力，不能将其视为人胚胎。”因而，DHHS可以资助来自胚胎多能干细胞研究。至于人胚胎生殖细胞，由于胚胎生殖细胞来自无活力胎儿，获得和使用此类细胞符合联邦法律关于胎儿组织研究规定，因而也可获得DHHS资助。对此决定人们反映不一。美国73位知名科学家（其中67位是诺贝尔奖获得者）立即联名表达支持，称这一决定是值得赞赏和高瞻远瞩（Science,1999,Vol283:1849），某类研究引起如此众多诺贝尔奖得主关注在科学史上是绝无仅有，这也从一种侧面反映了胚胎干细胞研究重要性及艰巨性。美国几种颇具影响学术团队如美国实验生物学会联盟，美国细胞生物学会和美国发育生物学会也都支持关于联邦资金可以资助人胚胎干细胞研究决定。民主党参议员汤姆.哈金称这一决定将为科学发现许多疾病新疗法铺平道路，并且强调政府不应当对医学研究设立禁令。NIH主任沃马斯称这项科研工作前景将灿烂辉煌，但是她还是提示研究人员，用联邦资金从事获得新胚胎干细胞系仍违法，但是科学家可以使用联邦资金对汤姆生和吉尔哈特获得人胚胎干细胞系进行研究。 DHHS关于ES细胞研究规定却遭到某些国会、教会和人权组织人士反对。天主教人士道尔福林格指责这一规定严重违背当前法律精神：“她们将用私人资金摧毁胚胎，而用联邦资金从事胚胎实验。”在1999年2月，70位众议员在一封写给卫生和福利部部长信中规定废除此项规定，称它“违犯了美国政府禁止资助破坏人胚胎实验研究联邦法律条文和精神”。美国生命联盟人权组织主席朱迪布朗抗议使用干细胞，由于它们来自应受美国法律保护可发育成人胚胎。国会议员杰.迪凯极力反对该规定，甚至要将DHHS告上法庭，她以为当前法律不容许联邦资金用于胚胎干细胞研究，也不必对此做任何修改，她强调“科学应为人类服务，而不是人为科学服务”。反堕胎活动分子更是规定国会干预和阻挠此类研究。在广泛听取各方意见基本上，NIH在NBAC指引下终于在1999年12月发布了“关于胚胎干细胞研究指引原则”（表1）。从表中可以看出，再用汤姆生办法从人胚中获得新胚胎干细胞系是违法，但容许对已获得来自人胚细胞系进行研究。对于用吉尔哈特办法获得、使用和研究来自胎儿组织细胞系则相对宽容。尽管该规定还很苛刻，但毕竟为人胚胎干细胞研究打开了大门。表1NIH关于胚胎干细胞研究指引原则容许1、从人胚中获得新细胞系2、使用私人资助、已经获得来自人胚细胞系进行研究3、从胎组织中获得新细胞系禁止1、使用来自胎儿组织细胞系进行研究 2、用干细胞创立人胚胎研究3、将人胚胎干细胞与动物胚胎结合研究4、使用干细胞进行生殖克隆5、来自为研究目而专门创立胚胎干细胞关于研究 人胚胎干细胞研究希冀与挑战如果科学家最后可以成功诱导和调控体外培养胚胎干细胞正常分化，这一技术将对基本研究和临床应用产生巨大影响，有也许在如下领域发挥作用：体外研究人胚胎发生发育，非正常发育（通过变化细胞系靶基因），新人类基因发现，药物筛选和致畸实验，以及作为组织移植、细胞治疗和基因治疗细胞源等。 人胚胎干细胞提供了在细胞和分子水平上研究人体发育过程中极初期事件良好材料和办法，这种研究不会引起与胚胎实验有关伦理问题。采用基因芯片等技术，比较胚胎干细胞以及不同发育阶段干细胞和分化细胞基因转录和表达，可以拟定胚胎发育及细胞分化分子机制，发现新人类基因。结合基因打靶技术，可发现不同基因在生命活动中功能等。另一种令人兴奋应用在于新药发现及筛选。胚胎干细胞提供了新药药理、药效、毒理及药代等研究细胞水平研究手段，大大减少了药物实验所需动物数量。当前上述实验使用细胞系或来自其她种属细胞系，诸多时候并不能真正代表正常人体细胞对药物反映。胚胎干细胞还可用来研究人类疾病发生机制和发展过程，以便找到有效和持久治疗办法。 胚胎干细胞最激动人心潜在应用是用来修复甚至替代丧失功能组织和器官，由于它具备发育分化为所有类型组织细胞能力。任何涉及丧失正常细胞疾病都可以通过移植由胚胎干细胞分化而来特异组织细胞来治疗，如用神经细胞治疗神经变性疾病（帕金森氏综合症、亨廷顿舞蹈症、阿尔茨海默氏病等），用造血干细胞重建造血机能，用胰岛细胞治疗糖尿病，专心肌细胞修复坏死心肌等。特别是对于后两项，胚胎干细胞也许会有特别疗效，由于当前以为成年人心脏和胰岛几乎没有干细胞，因而仅靠自身无法得到修复。为了基因治疗和防止免疫排斥效应，还可以对胚胎干细胞基因做某些修改。干细胞是基因治疗较抱负靶细胞，由于它可以自我复制更新，治疗基因通过它带入人体中，可以持久地发挥作用，而不必紧张象分化细胞那样，在细胞更新中也许丢失治疗基因成果。通过胚胎干细胞和基因治疗技术，可以矫正缺陷基因。例如，如果发现初期胚胎有某种基因缺陷而会患基因缺陷病如囊性纤维化一种30岁此前便会致人死亡疾病，可以收集某些或所有胚胎干细胞，通过基因工程技术将正常基因代替干细胞中缺陷基因，再将修复后胚胎干细胞嵌入胚胎中，通过九月怀胎将会出生一种健康婴儿。由于伦理和某些技术问题，当前尚未开展此类实验。变化胚胎干细胞某些基因另一目是创立“万能供者细胞”，即破坏细胞中表达组织相容性复合物基因，躲避受者免疫系统监视，从而达到防止免疫排斥效应发生目。但这种办法需要破坏和变化细胞中许多基因，并且这种细胞发育成组织和器官与否有生理缺陷如免疫能力减少还不得而知。 另一种克服移植免疫排斥途径就是前面描述结合克隆技术创立病人特异性胚胎干细胞。用这种胚胎干细胞培养获得细胞、组织或器官，其基因和细胞膜表面重要组织相容性复合体与提供体细胞病人完全一致，不会导致任何免疫排斥反映。如果这一设想可以变为现实，将是人类医学中一项划时代成就，它将使器官培养工业化，解决供体器官来源局限性问题；器官供应专一化，提供病人特异性器官。人体中任何器官和组织一旦浮现故障，将像更换损坏汽车零 件同样可随意更换和修理。 但是要使以上设想变为现实，还需要对胚胎干细胞做进一步研究，还需要解决诸多技术难题，这些问题涉及： 1)、胚胎干细胞极易分化为其她细胞，如何维持体外扩增时不分化？虽然在防止体外培养时干细胞分化方面已获得了很大成绩，如在培养基中加入白血病抑制因子等可抑制干细胞分 化，但仍需进一步研究干细胞培养条件。 2)、如何定向诱导干细胞分化？细胞分化是各种细胞因子互相作用引起细胞一系列复杂生理生化反映过程，因而要诱导产生某种特异类型组织，需要理解各种因子在何时何地开始作用，以及何时何地停止作用。令人高兴是，科学家相信只要将胚胎干细胞诱导分化为所需组织细胞前体（祖细胞），将祖细胞移植到恰当环境中就可以产生所需组织，由于机体可以分泌所有指引细胞对的分化因子。并且不必在体外形成构造精准多细胞组织后再移植，只需要将已诱导分散胚胎细胞或细胞悬液注射到发病部位就可发挥作用，这些移植细胞与周边细胞及胞外基质互相作用便可有机 地整合至受体组织中。 3)、由胚胎干细胞在体外发育成一完整器官特别是像心、肝、肾、肺等大型精细复杂器官这一目的还需要技术上突破。由于器官形成是一种非常复杂三维过程。诸多器官是两个不同胚层组织互相作用而形成。例如，肺中肌组织、血管和结缔组织来源于中胚层，而上皮组织源自内胚层。每个细胞要获得营养和排泄代谢废物，分化组织中需要产生血管，组织血管化当前还处在起步研究阶段。退一步讲，即便是一发育完整来自自然机体器官，要离体培养并维持其正常生理功能当前还无法做到，器官体外保存和维持仍是器官移植中难题。一种也许办法是将干细胞注射到重度免疫缺陷动物脏器中，让移植人干细胞逐渐代替动物细胞，使其脏器人源化，成为可供移植器官。 4)、如何克服移植排斥反映？前面提到变化基因创立“万能供者细胞”办法与否可行还不清晰。核移植后卵细胞能否激活沉默基因，启动DNA合成，会不会变化染色体构造等等问题，尚有待进一步研究。并且，胚胎干细胞有形成畸胎瘤倾向，必要对胚胎干细胞及其衍生细胞移植安全性做一全面、客观、进一步评价。 总之，胚胎干细胞研究及应用，将会使咱们更加进一步理解“咱们”形成过程，给人类带来全新医疗手段。也许在此后十年中，许多当前还无法治愈疾病有也许借助胚胎 干细胞及其有关技术而被攻克。 干细胞研究进展为了一种人形成，单个受精卵将产生数以亿计细胞和250各种不同细胞类型。幸而，直到最后一种细胞和器官发育形成之时，所有一切仍未结束。贯穿于整个生命，是大多数组织继续产生新细胞以替代损耗老细胞或满足新生命活动需要。例如，当运动员在高海拔地区进行训练时候，循环系统中血细胞数量相应增长以满足运送更多氧气需要。很显然，在诸如皮肤，毛发，骨骼，骨髓，肠这样组织中，细胞再生能力已得到证明；但这种现象很也许在所有器官中都不同限度地存在着，涉及大脑在内，而惯常观点是，神经元是不可再生。 组织更新和修补自身能力来源于称为干细胞小细胞团。干细胞存在于生命全过程，在体内微环境中被专门“看护”细胞紧密包围。“看护”细胞提供生长因子和信号分子保持干细胞特性分化能力，以及在特定生命周期中分化为特化细胞同步又能自我复制能力。矛盾是，干细胞自身分裂十分有限，而它们子细胞在最后形成特化细胞过程中，有非凡繁殖力。 干细胞以及她们能维持一定数量能力始终深深吸引着生物学家们1，如今更为狂热。由于人们意外发现成熟组织中干细胞可以重新程序化，虽然效率极低，但依然可以分化为其她来源细胞。2例如，在正常状况下，成年鼠少数造血干细胞可生成肌肉组织，神经系干细胞可生成血液。这些报告使得将来受损组织用同一种体内其她组织残存干细胞来修复成为也许。 悬而未决问题 此外两项研究也引起了科学界和公众广泛关注。去年，有两个研究小组宣布她们从人类胚胎和胎儿生殖细胞中分离出了多能干细胞(pluripotential)可以分化为各种细胞类型干细胞。紧跟着，就是众所周知来自成熟体细胞克隆羊多莉(dolly)及克隆鼠诞生。 这些有着巨大新闻价值研究层出不穷，引起了世界性关于道德和伦理规范讨论风暴，并且到当前还在争论。例如在美国，公众反对迫使NIH停止对人胚胎干细胞研究提供资助。这些争论使许多研究人员开始意识到，她们必要就某些基本问题与迫切公众和立法者进行有效交流，其中涉及“人生命何时开始？”“成为人意味着什么？”“什么是胚胎，它在什么时候变成人？”。 科学家们与否能回答这些复杂问题尚有争执，这里我不打算继续进一步讨论。我只想拟定这个事实：在回答另一种更重要基本问题“咱们如何才也许把干细胞用于医药领域？”之前，咱们确还需要更多信息。 采用哪种办法？ 最基本，咱们必要进一步研究人体所有组织干细胞。第一步，咱们需要拟定分子标记，它们能将寥寥无几干细胞从她们庞大子细胞中区别开来。此外，还需理解干细胞与所处微环境之间互相作用，以及微环境如何对机体需求作出反映。咱们仅对骨髓中造血干细胞有关信息有一定理解，这将有助于在临床治疗中增长受损组织中残留干细胞数量。当前，咱们已经可以培养少量造血干细胞以重建人血液系统。 设定一种最坏状况，一种慢性病患者失去了某种组织大某些干细胞，必要要用代替疗法才干生存。如今，最可行方案是采用另一种体相应组织干细胞来补充。但是，这种方案也相称危险，由于捐献者与患者没有遗传上相容性，移植不久因免疫排斥而失败。 一种改进方案是用所谓“自体同源干细胞(autologous stem cells)”干细胞来进行治疗，这种干细胞与患者基因型完全相似。虽然当前还不可行，但是咱们已有了一定设想。一种方案是分离、培养患者另一组织干细胞，例如骨髓或皮肤，再把这些成熟干细胞在体外重新程序化。为了理解如何才干重新程序化干细胞，咱们需要一系列实验，来研究沉默基因重新激活，以及激活基因被关闭机制。例如“初期胚胎细胞分化为不同细胞系机制研究”就会给咱们相称启示。如果咱们理解了遗传基因控制正常发育实现过程，咱们将更容易地在实验室里进行有目地控制基因表达和细胞分化方向。 另一种办法是用来源于囊胚期胚胎多能干细胞。囊胚期是指卵子刚刚受精但尚未种植到子宫阶段，此时胚胎称为胚泡。胚泡大概由100个细胞构成，其中包括某些特化性较少干细胞，可在培养中不拟定地诱导分化为各种细胞形式。最早人类多能干细胞是从体外受精临床病例中得来多余胚泡。这个里程碑式事件是James Thomson领导University of Wisconsin，Madison实验室在1998年成果。另一种在澳大利亚Monash University实验室近来宣布了相似实验成果。当前这两个小