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　　干细胞技术研究进展与应用 中国·长春 2013 年 7 月 干细胞技术研究进展与应用 摘要：干细胞技术是生物技术领域最具有发展前景和后劲的前沿技术，其已成为世界高新技术的新亮点，势将导致一场医学和生物学革命。干细胞技术最显著的作用就是：能再造一种全新的、正常的甚至更年轻的细胞、组织或器官。人们可以用自身或他人的干细胞和干细胞衍生组织、器官替代病变或衰老的组织、器官，并可以广泛用于治疗传统医学方法难以医治的多种顽症，诸如白血病、早老性痴呆、帕金森氏病、糖尿病、中风和脊柱损伤等。从理论上说，应用干细胞技术能治疗各种疾病，且其较很多传统治疗方法具有无可比拟的优点。 存在于人体的各个组织，分为胚胎干细胞和成体干细胞。胚胎干细胞的分化和增殖构成动物发育的基础；而成体干细胞的进一步分化则是成年动物组织和器官修复再生的基础。干细胞技术，又称为再生医疗技术，是指通过对于干细胞进行分离、体外培养、定向诱导、甚至基因修饰等过程，在体外繁育出全新的、正常的甚至更年轻的细胞、组织或器官，并最终通过细胞组织或器官的移植实现对临床疾病的治疗。干细胞在医学和农业上有巨大的应用潜力在年被杂志列为世界十大科技进展之首年再度入选世界十大科技进展。 干细胞技术的基本原理是利用干细胞的可塑性。胚胎干细胞是最原始的细胞 它具有与胚胎细胞相似的形态特征及分化潜能。在饲养层上或含有白血病抑制因子或分化抑制因子的培养基中培养时保持未分化状态但在适当条件下可被诱导化。在这种细胞注入受体胚胎时能参与各种组织器官发育形成嵌合体。正是由于这些特征胚胎干细胞具有分化为一切细胞的潜能。多能干细胞和专能干细胞也具有分化为相应细胞的能力。要获得所需的各级细胞首先是干细胞的分离、获取在适宜的条件下进行培养然后诱导分化为目的细胞。 胚胎干细胞技术的基本方法胚胎干细胞研究应用的第一步是建立体外胚胎干细胞系。有两种方法其一是来自受精卵的精卵细胞体外受精在囊胚期取内部的愈伤组织于培养基中培养经干细胞克隆可分别分化为心肌干细胞技术研究进展与应用讲解doc、血液、神经、骨髓、皮肤等干细胞。其二是体细胞核移植技术通过该技术将其体细胞的细胞核显微注射至去核的人卵细胞中这种包含与供体完全相同遗传物质的复合卵细胞在体外培养发育成胚胎。 成体干细胞技术的基本方法对的研究还只是初级阶段除造血干细胞外分离、提纯极微量的其它组织的技术问题尚未完全解决。骨髓间充质干细胞的分离目前最常用的方法是将骨髓细胞进行密度梯度离心分离收集低密度细胞层接种于标准培养液中后观察到有梭形细胞粘附于塑料培养板表面这就是通过换液除去未贴壁细胞后进行传代培养接近融合的细胞可用胰酶消化。 鱼类胚胎干细胞的培养研究已经从小型模式种类如青鳉和斑马鱼扩大到养殖种类。等从海水养殖鲈鱼囊胚期受精卵获得干细胞并建成一个多能细胞系该研究显示 通过培养的胚胎干细胞进行遗传操作进而培育鱼类新品种具有广阔前景。硬骨鱼类成体视网膜对研究脊椎动物中枢神经系统持续的和损伤诱导的神经发生是一个重要的模型。大量证据表明那些为视网膜边缘和视干细胞提供神经元的祖细胞就来自多能干细胞而且在视网膜中与生长关联的神经发生的行为部分是由生长激素轴调节的。 海洋扁形动物干细胞是多能的很可能是全能的未分化细胞在成体生活期间具有增殖能力所有的体细胞和生殖细胞都来自干细胞。用胸腺嘧啶脱氧核苷类似物溴脱氧尿苷期细胞发现期细胞就是分布于身体两侧的带状区域而身体中轴线附近和眼前部区域没有标记细胞。这一结果与用抗磷酸化组蛋白抗体显示有丝分裂细胞的分布是一致的。标记还表明上皮细胞的更新非常频繁。 在海绵动物干细胞的研究中 使用了来自切碎的约小块组织培养在有或形态发生因子无硅酸盐和三价铁离子的培养基中。在中发现个编码基因他们编码的蛋白质出现于高等后生动物的干细胞。一个是基因在两栖类组织者出现另一个基因编码间质干细胞样蛋白。在有硅酸盐和三价铁离子的培养基中中的表达显著上调而后者表达被抑制。 干细胞技术能够渗透进海洋动物研究的许多方面。将胚胎干细胞技术与基因打靶技术结合起来可对基因组进行定点操作从而获得遗传改良的水产养殖新品种若把海洋药用动物的干细胞大规模培养后定向分化为可分泌活性物质的功能细胞则可解决目前困扰世界海洋生物制药产业的瓶颈海洋药源生物严重不足的问题。若把高级食用水产动物的干细胞扩增后分化为具有特殊风味的细胞则可作为食品添加剂。可以预计干细胞理论和技术将极大地推动水生生物学诸多领域的发展具有重要的理论和实践意义。 3.2 干细胞技术在运动医学领域的应用 3.2.1 利用干细胞技术治疗运动骨关节、肌肉损伤 研究表明,成体骨髓储存着两类不同的干细胞:造血干细胞(haematopoietic stem cell)与基质干细胞(stromal stem cell)。,后者则是成骨细胞的祖先。。,这在动物模型上已获得充分的证据。、,经体外诱导分化,接种到聚磷酸钙纤维/ L-聚乳酸/胶原支架材料上, 植入自体尺骨中下段1.5 cm长的骨膜骨缺损区,结果术后4周缺损区为新生骨样组织充填,血循环丰富,12周时形态结构己接近正常骨组织；随修复时间延长, 修复组织的力学性能逐渐增强。,为运动骨关节损伤组织再生、。,将骨骼肌卫星细胞迁移到损伤组织,可以促进肌组织再生和修复的过程而治疗骨骼肌损伤。 利用神经干细胞作为治疗脊髓损伤的策略是近年来研究的热点之一。神经干细胞的发现为神经发育研究、神经系统功能重建和神经再生提供了新思路。近年研究表明体内移植神经干细胞在修复和治疗损伤的中枢神经及退行性疾病等方面有潜在的应用价值。 就目前的技术水平而言移植可能是修复受损中枢神经系统更为可行的途径。研究发现神经干细胞移植到中枢神经系统后仍可增殖并分化成具有适当表型的神经细胞。目前已有胚胎干细胞或胚胎神经干细胞移植治疗脊髓撞击伤的成功报道。 目前利用干细胞技术治疗心肌损伤主要集中在骨髓、骨骼肌和血液来源的干细胞。将小鼠骨髓中细胞注射入心肌梗塞小鼠后结果发现移植细胞占梗死心肌的并且形成了心肌细胞

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