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　　干细胞相关技术分析中国科学院上海科技查新咨询中心 陈大明 关键字： HYPERLINK /tabid/792/searchmid/350/searchtid/337/Default.aspx?keywords=%u5E72%u7EC6%u80DE \t _blank 干细胞 HYPERLINK /tabid/792/searchmid/350/searchtid/337/Default.aspx?keywords=%20%u751F%u7269%u6CBB%u7597 \t _blank  生物治疗 HYPERLINK /tabid/792/searchmid/350/searchtid/337/Default.aspx?keywords=%20%u7EC4%u7EC7%u5DE5%u7A0B \t _blank  组织工程 干细胞(stem cells, SC)是一类具有自我复制能力(self-renewing)的多潜能细胞，在一定条件下，它可以分化成多种功能细胞。根据干细胞所处的发育阶段分为胚胎干细胞(embryonic stem cell，ES细胞)和成体干细胞(somatic stem cell)。根据干细胞的发育潜能分为三类：全能干细胞(totipotent stem cell,TSC)、多能干细胞（pluripotent stem cell）和单能干细胞（unipotent stem cell）。 诱导多能干细胞（induced pluripotent stem cells, iPS cells）是利用病毒载体将四个转录因子（Oct4, Sox2, Klf4 和c-Myc）的组合转入分化的体细胞中，使其重编程为类似胚胎干细胞的一种细胞类型。iPS细胞同样具有自我更新和分化的全能性，从日本科学家Shinya Yamanaka于2006年第一次发现这一技术到现在，科学家已经成功从小鼠，大鼠，猕猴，猪和人的体细胞中诱导并获得iPS细胞，而且诱导技术也产生了巨大的革新，减少外源转录因子，使用非整合病毒，质粒法等等都能够产生iPS细胞，最近，有报道称利用纯蛋白的方法也可以获得iPS细胞。iPS技术具有巨大的潜在应用价值，利用iPS技术能够获得病人或者疾病特异的多能性干细胞，这样可以避免移植过程中的免疫排斥问题，也绕开了人类胚胎干细胞研究所带来的伦理问题。此外，掌握疾病特异性iPS细胞向相应疾病中的功能细胞定向诱导的技术方法，以此作为模型研究这些疾病的发病机制，利用以上疾病模型，对现有药物做出个体化的评估，并发现新的治疗靶点和筛选新的药物，将为这些重大性疾病的基础和临床研究开辟新的研究方法和技术平台。尽管如此，iPS细胞的研究仍处于早期阶段：以美国科技信息所（Institute for Scientific Information，ISI）Web of Science收录的干细胞研究论文为数据源，对干细胞（包括胚胎干细胞、间充质干细胞、iPS细胞）研究文献计量分析（数据库更新日期为2009年9月13日，2009年的数据未完全收录，仅供参考）表明，1999-2009年共收录干细胞文献103540篇，胚胎干细胞、间充质干细胞的研究论文呈逐年增长的趋势。诱导多能干细胞（induced pluripotent stem cells，iPS）的研究论文最早发表于2007年，近两年来该领域的研究论文数量增长明显（图1）。 图 1 1999-2009年干细胞研究论文增长趋势 从应用上看干细胞相关技术分析doc，iPS技术尽管已经取得了很大的进步，但对外源基因或病毒的引入等引起的安全性考虑，诱导效率等方面的限制，使其尚未成为干细胞临床试验研究的重点。胚胎干细胞、成体干细胞和原始细胞（淋巴祖细胞和骨髓祖细胞）仍然是目前干细胞临床研究中所使用的主要材料。胚胎干细胞的发育等级较高，是全能干细胞，而成体干细胞的发育等级较低，是多能或单能干细胞。干细胞是一类具有自我更新和分化潜能的细胞。它包括胚胎干细胞和成体干细胞。干细胞的发育受多种内在机制和微环境因素的影响。目前人类胚胎干细胞已可成功地在体外培养。最新研究发现，成体干细胞可以横向分化为其他类型的细胞和组织，为干细胞的广泛应用提供了基础。 这些不同类型的细胞特性不一，其应用潜力也表现出明显差异（表1）。  表1 不同类型干细胞的特性 胚胎干细胞成体干细胞原始细胞（淋巴祖细胞、骨髓祖细胞）间充质干细胞造血干细胞脐带血干细胞扩增潜力＋＋＋＋＋＋－分化潜力＋＋＋＋＋＋＋＋＋－细胞可获得性＋＋＋＋＋＋＋＋免疫原性自体－低低低低异体中等高高低高致畸性有否否否否生物过程复杂性＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋无论是使用哪一种干细胞，在其应用于临床试验前，都需要将实验室的干细胞研究技术做到标准化、可重复，同时还要不断降低生产成本。要达到这些目标，需要融合各种干细胞技术，形成可靠的技术体系、操作标准和质量控制体系，从而使该技术能够复制，并可以依据个性化治疗原则来针对患者具体情况，通过干细胞移植应用于治疗。对文献的综述表明，干细胞生产过程的设计原则主要包括过程要素、过程功能和过程要求三部分（图1）。  图1 干细胞生产的设计原则 参考文献 [1]Lim M, Ye H, Panoskaltsis N et al. Intelligent bioprocessing for haemotopoietic cell cultures using monitoring and design of experiments. Biotechnol Adv. 2007, 25(4):353-68

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