干細胞的應用研究

　　美容領域

　　 人體的衰老，皺紋的出現，究其根源實質上都是細胞的衰老和減少。而細胞的衰老和減少則是由干細胞老化引起的。干細胞是各種組織細胞更新換代的種子細胞，是人體細胞的生產廠。干細胞族群的老化嚴重減弱了其增殖和分化的能力，新生的細胞補充不足，衰老細胞不能及時被替代，全身各系統功能下降，讓人一天天老去。而你的皮膚，也因為皮膚干細胞的衰老而無法及時更新，衰老的皮膚得不到修復，所以，你有了皺紋，失去了青春容顏。干細胞美容原理是通過輸注特定的多種細胞（包括各種干細胞和免疫細胞），激活人體自身的“自愈功能”，對病變的細胞進行補充與調控，激活細胞功能，增加正常細胞的數量，提高細胞的活性，改善細胞的質量，防止和延緩細胞的病變，恢復細胞的正常生理功能，從而達到疾病康復、對抗衰老的目的。

　　分化后的細胞，往往由于高度分化而完全喪失了再分化的能力，這樣的細胞最終將衰老和死亡。然而， 動物體在發育的過程中，體內卻始終保留了一部分未分化的細胞，這就是干細胞，干細胞的衰老是機體衰老或人類衰老的重要因素，因而，人體干細胞移植（或注射）對阻止人類衰老意義重大。干細胞又叫做起源細胞、萬用細胞，是一類具有自我更新和分化潛能的細胞。可以這樣說，動物體就是通過干細胞的分裂來實現細胞的更新，從而保證動物體持續生長發育的。

　　干細胞根據其分化潛能的大小，可以分為兩類：全能干細胞和組織干細胞。前者可以分化、發育成完整的動物個體，后者則是一種或多種組織器官的起源細胞。人的胚胎干細胞可以發育成完整的人，所以屬于全能干細胞。

　　早在19世紀， 發育生物學家就知道，卵細胞受精后很快就開始分裂，先是1個受精卵分裂成2個細胞，然后繼續分裂，直至分裂成有16至32個細胞的細胞團，叫做 桑椹胚。這時如果將組成桑椹胚的細胞一一分開，并分別植入到母體的子宮內，則每個細胞都可以發育成一個完整的胚胎。這種細胞就是胚胎干細胞，屬于全能干細胞。骨髓、臍帶、胎盤和脂肪中則可以獲取組織干細胞。每個人的體內都有一些終生與自己相伴的干細胞。但是，人的年齡越大，干細胞就越少。為了彌補干細胞的不足，一些科學家建議從胚胎或胎兒以及其他動物身上獲取干細胞。進行培養和研究。

　　器官移植

　　干細胞的用途非常廣泛，涉及到醫學的多個領域。科學家已經能夠在體外鑒別、分離、純化、擴增和培養人體胚胎干細胞，并以這樣的干細胞為“種子”，培育出一些人的組織器官。干細胞及其衍生組織器官的廣泛臨床應用，將產生一種全新的醫療技術，也就是再造人體正常的甚至年輕的組織器官，從而使人能夠用上自己的或他人的干細胞或由干細胞所衍生出的新的組織器官，來替換自身病變的或衰老的組織器官。假如某位老年人能夠使用上自己或他人嬰幼兒時期或者青年時期保存起來的干細胞及其衍生組織器官，那么，這位老年人的壽命就可以得到明顯的延長。美國《科學》雜志于1999年將干細胞研究列為世界十大科學成就的第一，排在 人類基因組測序和 克隆技術之前。

　　新加坡國立大學醫院和中央醫院通過 臍帶血干細胞移植手術，根治了一名因家族遺傳而患上嚴重的 地中海貧血癥的男童，這是世界上第一例移植非親屬的臍帶血干細胞而使患者痊愈的手術。醫生們認為，臍帶血干細胞移植手術并不復雜，就像給患者輸血一樣。由于臍帶血自身固有的特性，使得用臍帶血干細胞進行移植比用骨髓進行移植更加有效。利用造血干細胞移植技術已經逐漸成為治療 白血病、各種 惡性腫瘤放化療后引起的 造血系統和 免疫系統功能障礙等疾病的一種重要手段。科學家預言，用 神經干細胞替代已被破壞的 神經細胞，有望使因脊髓損傷而癱瘓的病人重新站立起來；不久的將來，失明、 帕金森氏綜合癥、 艾滋病、 老年性癡呆、 心肌梗塞和 糖尿病等絕大多數疾病的患者，都可望借助干細胞移植手術獲得康復。

　　同胚胎干細胞相比，成人身體上的干細胞只能發育成20多種組織器官，而胚胎干細胞則能發育成幾乎所有的組織器官。但是，如果從胚胎中提取干細胞，胚胎就會死亡。因此，倫理道理問題就成為當前胚胎干細胞研究的最大問題之一。美國政府明確反對破壞新的胚胎以獲取胚胎干細胞， 美國眾議院甚至提出全面禁止胚胎干細胞克隆研究的法案。美國的一些科學家則對此提出了尖銳的批評，他們認為，將干細胞用于醫學研究，在減輕患者痛苦方面很有潛力。如果浪費這樣一個絕好的機會，結果將是悲劇性的。

　　生命科學是二十世紀發展最為迅猛的學科之一，已經成為自然科學中最引人注目的領域。1957 年， 美國華盛頓大學多納爾·托瑪斯發現正常人的骨髓移植到病人體內，可以治療造血功能障礙。這一技術的發現，使多納爾·托瑪斯本人榮獲了諾貝爾獎。

　　這一技術很快得到全世界的認可，并已成為根治白血病等病的主要手段。造血干細胞移植技術的發現和應用為人類戰勝疾病帶來新的希望。

　　1999年Petersen等發現肝干細胞和一些肝細胞可能部分來源于骨髓或與骨髓相關。他們通過以下實驗檢測了這一思路：⑴將一雄性大鼠的骨髓移植到致死量照射的同源雌性大鼠，并用DNA探針檢測受鼠肝內有無雄性來源的Y染色體。⑵用表達組織相容性抗原Ⅱ類抗原L21-6的Lewis大鼠作為受體，不表達L21-6的Brown-Norway大鼠作為供體進行全肝移植，以確定肝外來源的L21-6陽性細胞是否能夠定位于移植的肝臟。他們發現，在骨髓移植后13天，在肝內檢測到了Y染色體信號，在這一時間卵圓細胞開始分化為肝細胞。如果分化為肝細胞的卵圓細胞來自肝臟，那么將不會有肝細胞表達陽性的Y染色體信號，但結果顯示，一些肝細胞表達明顯的Y染色體信號，表明它們來源于骨髓供體細胞。同樣，在全肝移植后發現，在移植的肝臟內發現有明顯的L21-6陽性細胞，表明一些卵圓細胞來源于肝外，而那些來源于肝內的卵圓細胞則L21-6陰性，實驗表明，骨髓中含有能夠分化為肝細胞潛能的干細胞，一些卵圓細胞有可能來源于骨髓。

　　骨髓中的肝前細胞可以用于肝衰竭的移植治療而不必考慮組織相容性抗原的配型問題，因為患者自身的骨髓細胞就可以用于移植。骨髓細胞具有以下優點：⑴可以制備富含干細胞的骨髓細胞。⑵通過轉導促進基因能夠增加骨髓來源的肝細胞。⑶可用骨髓來源肝細胞用于生物人工肝；此外HGF也可以通過促進包括骨髓干細胞的肝前細胞分化用于肝硬化治療。自體骨髓干細胞移植治療肝損傷將為肝臟疾病的治療提供新的途徑。

　　2019年6月5日，自然出版集團下屬的權威醫學生命科學期刊之一《細胞死亡與疾病》在線發表了中國農業科學院特產研究所特種動物干細胞創新團隊的最新成果。他們完成了對鹿茸干細胞全面系統地鑒定，為干細胞家族再添重要一員。[1]

　　疾病治療

　　干細胞治療疾病的基本原理：對組織細胞損傷的修復、替代損傷細胞的功能、刺激機體自身細胞的再生功能。

　　呼吸道疾病

　　自體干細胞免疫治療哮喘、氣管炎、肺氣腫、肺心病等

　　干細胞免疫療法是通過調控細胞因子，修復受損的組織細胞，然后通過細胞間的相互作用及產生細胞因子抑制受損細胞的增殖及其免疫反應，從而發揮免疫重建的功能。從根本上消除哮喘病的發病基礎。這些治療方法在觀念上完全不同于傳統的治療方法，主要強調通過修復人體免疫細胞來治療哮喘病等呼吸道疾病。

　　經北京京華友好醫院現代醫學臨床證實，干細胞免疫療法對哮喘出現的咳嗽、多痰、胸悶等癥狀有明顯的治療作用。具有療效快、療程短、不易復發等優點，突破了以往“治療見效——停藥復發”的弊端。其針對哮喘病特性經過細胞培養實驗室特殊培養的愈喘干細胞，可以增強患者自身免疫力，舒張平滑肌，促進體內新陳代謝，修復呼吸系統損傷，激活肺部細胞再生，全面調理脾肺腎，激活肺部細胞再生修復肺通氣功能，增強肺功能，充足提供肺部供氧，徹底修復肺、氣道粘膜，恢復纖毛的排污能力。經過百余例的臨床案例見證，其治愈率可到98%。后期配合中藥調理，可長效地控制病情，是目前治療哮喘病、氣管炎最理想、最規范的治療方法。

　　治療腎病

　　干細胞移植治療腎病的原理：因干細胞具有“無限”增殖，多向分化潛能，具有造血支持，免疫調控和自我復制等特點。可作為理想的“種子”細胞用于病變引起的組織器官損傷修復。基礎研究發現干細胞可分化成腎固有細胞，腎 實質細胞等，所以干細胞移植后對腎臟功能具有良好的修復和重建作用。

　　干細胞治療腎病的特性和優勢

　　具有強大的增殖能力和多向分化潛能，能夠增殖分化并產生大量后代。

　　低 免疫原性。因細胞處于原始狀態，不易被識別，所以不存在免疫排斥的特性，沒有血型匹配問題。

　　長期傳代不改變生物學特性。可分化成腎固有細胞，肌細胞，肝細胞，成 骨細胞，軟骨細胞等多種細胞的能力。

　　正是由于干細胞所具備的這些 免疫學特性和優勢，使其在腎病治療方面具有廣闊的臨床應用前景。

　　治療腦癱

　　干細胞移植治療 小兒腦癱逐漸被人們所熟知。干細胞移植治療小兒腦癱是根據細胞具有自我更新及分化為神經元，星形膠質細胞，少突膠質細胞潛能的神經前體細胞，細胞移植后分化的神經元補充缺損的神經元，并促進小兒腦組織中的神經細胞分化發揮功能，恢復腦神經的正常生長發育，改善大腦的認知功能障礙，為腦性癱瘓小兒進一步康復提供了更多的機會，已為先進最有效的治療方法。并且年齡越小，再構成代償能力越強，治療的可能性就越大。盡早干預，治療是預防小兒腦癱致殘的唯一途徑。

　　⒈自我更新：干細胞具有對稱分裂及不對稱分裂兩種分裂方式，從而保持干細胞庫穩定。

　　⒉多向分化潛能：干細胞可以向神經元、星形膠質細胞和少突膠質細胞分化。低免疫源性：干細胞是未分化的原始細胞，不表達成熟的細胞抗原，不被免疫系統識別。

　　⒊組織融合性好：可以與宿主的神經組織良好融合，并在宿主體內長期存活。

　　治療自閉癥

　　臍血干細胞和臍帶間充質干細胞具有免疫調節和改善腦內微循環的功能。干細胞進入體內可調節機體免疫功能，并通過自身分化和分泌細胞因子和神經肽刺激新生血管形成，改善腦內缺血缺氧狀態，激活和修復腦內受損的神經細胞。通過聯合移植臍血單個核細胞和臍帶間充質干細胞有助于改善患兒的語言交流能力、社會交往能力等。

　　生物修復

　　自身免疫性肝病是由自身免疫反應引起的一種特殊類型的慢性肝病，過去認為自身免疫性肝病比較罕見，由于對此類疾病認識不斷深入以及有關免疫學檢查方法和相關檢查方法的引進和提高，臨床上發現中國人群中自身免疫性肝病的患者不斷增多。臨床常見的自身免疫性肝病包括 自身免疫性肝炎、 原發性膽汁性肝硬化及 原發性硬化性膽管炎，很多自身免疫性肝病患者還伴有其他自身免疫性疾病如干燥綜合癥、 類風濕性關節炎等等。

　　北京304醫院肝病中心主任帶領的研究小組對自身免疫性肝病的發病原因、機理及免疫治療對策等方面進行了深入研究。國際會議將自身免疫性肝病確定為非病毒感染性的自身免疫性疾病，病人由于免疫調控功能缺陷，導致機體對自身肝細胞抗原產生反應，傳統治療還是以免疫制劑和激素為主，但無論是免疫抑制治療還是激素沖擊治療，均在早期階段有一定療效，至肝硬化階段，不僅療效不明顯，激素的不良反應也明顯加重。

　　既然同屬自身免疫性疾病，發病機制也相似，那是否能使用干細胞來進行治療？經過與風濕免疫科醫生的交流，宮主任決定采用臍帶 間充質干細胞移植方案。宮主任說，臍帶間充質干細胞具有免疫調控作用，對自身免疫性疾病能進行組織修復和免疫調節，從而達到治療疾病的目的，如風濕免疫科已開展的 系統性紅斑狼瘡、天皰瘡、內風濕性關節炎、硬皮病和皮肌炎等，都取得了非常好的效果。

　　ES細胞的應用前景， 動物克隆及人類 治療性克隆，在轉基因動物中的應用，制備嵌合體動物

　　ES細胞研究面臨的難題，體外培養ES細胞需篩選適宜的培養條件，平衡增殖和分化之間的矛盾，高度未分化，具形成畸胎瘤的可能性，真正用于器官克隆與移植仍需技術上的突破，倫理學

　　分離方法

　　1998年美國有兩個小組分別培養出了人的多能干細胞：

　　James A. Thomson在Wisconsin大學領導的研究小組從人胚胎組織中培養出了干細胞株。 細胞株。經測試這些細胞株的細胞表面 marker 和酶活性，證實它們就是全能干細胞。

　　目前胚胎干細胞來源主要是胚泡內細胞群和生殖嵴中的原始生殖細胞

　　免疫學方法：干細胞表面有許多特殊標記，利用這些標記，采用熒光細胞分離器從單細胞懸液中的分離純化干細胞。

　　免疫外科方法：該方法基本原理是利用囊胚腔對抗體的不通透性，通過抗體、補體結合對細胞的毒性殺傷作用，去除滋養層細胞，保留CIM進行培養。

　　組織培養：將4-6天的胚胎取出培養，滋養層在培養皿底部平鋪生長，而CIM形成卵圓柱裝結構，在顯微鏡下用玻璃針挑出這種柱狀結構，消化傳代

　　顯微外科學法：利用顯微鏡直接將CIM從胚泡中吸出進行培養。

　　倫理之爭

　　盡管人胚胎干細胞有著巨大的醫學應用潛力，但圍繞該研究的倫理道德問題也隨之出現。這些問題主要包括人胚胎干細胞的來源是否合乎法律及道德，應用潛力是否會引起倫理及法律問題。從 體外受精人胚中獲得的 ES細胞在適當條件下能否發育成人？干細胞要是來自自愿終止 妊娠的孕婦該如何辦？為獲得ES細胞而殺死人胚是否道德？是不是良好的愿望為邪惡的手段提供了正當理由？使用來自自發或事故流產胚胎的細胞是否恰當？一些人爭辯，從人胚中收集胚胎干細胞是不道德的，因為人的生命沒有得到珍重，人的胚胎也是生命的一種形式，無論目的如何高尚，破壞人胚是不可想象的。而某些人辯稱，由于科學家們沒有殺死細胞，而只是改變了其命運，因而是道德的。有些人擔心，為獲得更多的細胞系，公司會資助體外受精獲得囊胚及 人工流產獲得胎兒組織。他們建議應該鼓勵成人體干細胞研究而應放棄胚胎干細胞研究。

　　如果胚胎干細胞和 胚胎生殖細胞可以作為細胞系而可買賣獲取，科學家使用它們符合道德規范嗎？什么類型的研究可被接受？能允許科學家為研究發育過程或建立醫學移植組織而培養個體組織和器官嗎？由于已接受人體基因可以插入 動物細胞中，將人胚胎干細胞嵌入家畜胚胎中創立 嵌合體來獲得移植用 人體器官是否道德？為了治療，改變來自有 基因缺陷胚胎的ES細胞的基因，并使其繼續發育成健康個體是否道德？如果人的替代組織極易獲取，會不會有更多的人將不負責任地生活，而從事高風險的活動？這些問題很難簡單回答，必須認真研究人胚胎干細胞研究涉及的倫理、社會、法律、醫學、神學和道德問題。

　　考慮到 美國法律禁止使用政府資金資助人 胚胎研究，美國國立衛生研究所（NIH）主任沃馬斯教授曾向主管NIH的政府部門——美國衛生和福利部（DHHS）咨詢有關法律意見。DHHS在1998年12月決定：“美國國會關于禁止人胚胎研究的法案不適用于胚胎干細胞研究，因為按目前的定義胚胎干細胞不等于胚胎”，此外，“由于胚胎干細胞植入子宮后，不具有依靠自身發育成個體人的能力，不能將其視為人胚胎。”因此，DHHS可以資助來自胚胎的多能干細胞的研究。至于人胚胎生殖細胞，因為胚胎生殖細胞來自無活力的胎兒，獲得和使用此類細胞符合聯邦法律有關胎兒組織研究的規定，因而也可獲得DHHS資助。對此決定人們反應不一。美國73位著名科學家（其中67位是 諾貝爾獎獲得者）馬上聯名表示支持，稱這一決定是值得贊賞和高瞻遠矚的（Science,1999,Vol283:1849），某類研究引起如此眾多諾貝爾獎得主的關注在科學史上是絕無僅有的，這也從一個側面反映了胚胎干細胞研究的重要性及艱巨性。美國幾個頗具影響的學術團體如美國實驗 生物學會聯盟，美國 細胞生物學會和美國發育生物學會也都支持有關聯邦資金可以資助人胚胎干細胞研究的決定。民主黨參議員 湯姆。哈金稱這一決定將為 科學發現許多疾病的新療法鋪平道路，并且強調政府不應該對醫學研究設置禁令。NIH主任沃馬斯稱這項科研工作的前景將燦爛輝煌，不過他還是提醒研究人員，用聯邦資金從事獲得新的胚胎干細胞系仍違法，但是科學家可以使用聯邦資金對湯姆生和吉爾哈特獲得的人胚胎干細胞系進行研究。

　　DHHS有關ES細胞研究的規定卻遭到某些國會、教會和人權組織人士的反對。 天主教人士道爾福林格指責這一規定嚴重違反法律精神：“他們將用私人資金摧毀胚胎，而用聯邦資金從事胚胎實驗。”在1999年2月，70位眾議員在一封寫給衛生和福利部部長的信中要求廢除此項規定，稱它“違犯了美國政府嚴禁資助破壞人胚胎的實驗研究的聯邦法律條文和精神”。美國生命聯盟人權組織主席朱迪布朗抗議使用干細胞，因為它們來自應受美國法律保護的可發育成人的胚胎。國會議員杰.迪凱極力反對該規定，甚至要將DHHS告上法庭，他認為法律不允許聯邦資金用于胚胎干細胞研究，也不必對此做任何修改，他強調“科學應為人類服務，而不是人為科學服務”。反墮胎活動分子更是要求國會干預和阻撓此類研究。在廣泛聽取各方意見的基礎上，NIH在NBAC的指導下終于在1999年12月公布了“關于胚胎干細胞研究的指導原則”。

　　從表中可以看出，再用湯姆生的方法從人胚中獲得新的胚胎干細胞系是違法的，但允許對已獲得的來自人胚的細胞系進行研究。對于用吉爾哈特方法獲得、使用和研究來自胎兒組織的細胞系則相對寬容。盡管該規定還很苛刻，但畢竟為人胚胎干細胞的研究打開了大門。

　　值得一提的是，2012年諾貝爾獎得主山中伸彌的研究成果使得我們不用從人類胚胎細胞中獲取干細胞，而可以使皮膚細胞等完全分化的細胞重新轉化成干細胞，成為IPS

　　形態學檢測：體積小、核大、核質比高，一個或多個突起的核仁，常染色質，胞質少、結構簡單。體外培養：細胞排列緊密，集落狀生長。堿性磷酸酶染色，細胞呈棕紅色，周圍成纖維細胞淡黃色。細胞克隆與周圍界限明顯，細胞克隆間界限不清、形態多樣，多數呈島狀或巢狀。

　　堿性磷酸酶活性的檢測——染色后呈深藍紫色

　　體內分化實驗： 畸胎瘤

　　體外分化實驗：囊狀簡單胚體或類胚體，常見多種類型細胞混雜在一起

　　核型分析法：二倍體正常核型

　　OCT活性檢測：多能性基因標志。OCT抗血清和 間接免疫熒光法檢測OCT基因表達產物