干细胞和再生医学的故事

干细胞和再生医学的故事（精选4篇）

篇1：干细胞和再生医学的故事

最近都在讲精准医学，大致可以理解为一种“根据每个患者的个体特征‘量身定制’的治疗方法”。从某一方面来说，干细胞技术带来的再生医学，也应该算是精准医学的一个重要部分。然而什么是干细胞技术，很多人并不真正了解，只知道市面上已在热销什么干细胞面膜、面霜，流行什么干细胞美容，似乎那就是个可以令我们青春永驻的秘方。

干细胞大家族

干细胞可是一个大家族，根据不同的分法可以分为以下几类。根据它的发育等级和分化能力，可以分为全能干细胞、多能干细胞和单能干细胞。

全能干细胞：

顾名思义就是啥样的细胞都能变，实际上全能干细胞能形成一个新的生命个体。也就是说，从这一个细胞出发，经过分裂、增殖、分化最终可以得到一个完整的生物。目前，对人体来说这样的细胞只有两种：一是，受精卵;二是，四分体时期的细胞(有的科学家认为四分体时期的细胞也具备全能性，不过没有达成广泛共识)。可惜的是，后者以目前的科学技术还没有办法把它们分离出来传代培养(就是让它们不停地分裂还能保持原有的功能特点)，所以我们实际上很少研究它。

多能干细胞：

与全能干细胞的区别，是后者“啥都能变”，前者却是“能变很多种”。也就是说，多能干细胞可以变成几种不同的细胞，但不是所有种类的细胞都能变，比如“造血干细胞”，所以它们永远没办法形成一个完整的生物个体。

单能干细胞：

自然就是只能变一种至多是两种细胞的干细胞。

其次，根据干细胞的来源，我们还可以把它们分成胚胎干细胞和成体干细胞。最新的研究中还有一类新的干细胞，就是诱导多能性干细胞。

热门美剧《实习医生格雷》第七季里有一集，讲到一个小女孩因为肿瘤失去了气管，医生们用她自己的干细胞再造气管，进行移植的故事。虽然这个故事被讲得错漏百出，但利用自身的干细胞治疗和修复机体，确实是现实中已经被广泛应用的一系列技术了。这些医疗手段的基础就是成体干细胞。成体干细胞正是在现实医疗中应用最多的干细胞治疗手段。

另一部被改成电影的朱迪·皮考特最著名的小说《姐姐的守护者》，讲的则是关于干细胞治疗的道德拷问：小女孩安娜的出生就是为了用她的干细胞来治疗自己姐姐的病，后来她将自己的父母告上法庭，要争取自己的“身体支配权”，最终却因车祸而亡，留下了健康的肾脏，还是捐给了自己的姐姐。这里提到的治疗使用的正是胚胎干细胞。这一研究已引来一系列质问：胚胎算不算人类?什么样的胚胎就应该被当作“人”来尊重?为了拯救一个生命而创造另一个生命是否道德?等等。

此外，有一部很好看的电影《本杰明·巴顿奇事》，由布拉德·皮特主演，讲一个婴儿一出生就是一副古稀老人的状态，被寄养在老人院，结果居然越长越年轻，最终变成了一个婴儿死去了。抛开它的哲学内涵不谈，人世间是不是真的会有这样的“奇事”呢?事实上，作为一个“人”当然不会有，但是“人”的细胞却确实可以“越活越年轻”——当然，这是在科学家们的调控之下做到的。这就是我们所讲的“诱导多能性干细胞”。

干细胞技术令再生不是梦

事实上，人体之所以有一定的再生能力，主要是靠着成体干细胞。比如，表皮的再生、血细胞的换新、头发指甲的生长之类。关于再生医学中的成体干细胞的研究，最早始于20世纪60年代对造血干细胞的研究，造血干细胞目前为止是应用得最成熟的成体干细胞，可应用于治疗多种血液系统恶性肿瘤、某些实体瘤、某些自身免疫性疾病和某些遗传病;之后，人们又发现了对皮肤的修复和再生至关重要的上皮干细胞、在神经组织中起重要作用的神经干细胞等。

还记得系列科幻电影《超人》的主要扮演者克里斯多夫·李维吗?身高193公分、拥有美国康乃尔大学学历的李下，不幸于1995年参加马术比赛时摔落马下，脊椎严重受伤，颈部以下全部瘫痪。但他一直努力想要重新站起来，不仅离开了病床积极接受复健，更致力于推动胚胎干细胞的研究，只可惜他最后还是于因为心脏衰竭在纽约过世，终年52岁。或许有一天，科学家们可以依靠神经干细胞的研究，让这些“折翼的天使”重新康复。

胚胎干细胞的研究从长远来讲，在再生医学中也具有更辉煌的前景。比如生殖系干细胞的研究，就可以被用来研究不育不孕症，为千千万万没有孩子的家庭造福。现在医学研究中，用“核移植”的方法来获取胚胎干细胞，其实已可以避开部分伦理道德的争议。

此外，诱导多能性干细胞则无疑是最近几年干细胞学界、甚至是生物学界最重要的发现。最重要的优势就是，它规避了胚胎干细胞研究的伦理壁垒，用成体干细胞来培养出胚胎干细胞，完全可以做到“用你自己的细胞治疗你自己的疾病”。

总之，现代的再生医学早已经取得了飞速的发展：208月，德国科学家斯米勒等人成功地复制了一位56岁患者的下颌骨，就像吴宇森的电影《变脸》一样，那位原本不能正常进食的患者成功地获得了一张“新脸”，而且还恢复了正常的饮食生活。

斯米勒等人先用电脑扫描，模拟出患者下颌骨的尺寸大小，做出钛合金的金属支架，再从患者的骨髓中取出骨髓干细胞，与生长激素混合在一起，涂抹在钛合金金属支架上，一起移植在患者的右肩胛骨里，经过8个星期的“体内”培养之后，成功的复制出了患者的下颌骨。他们再将培养好的下颌骨取出，移植到患者的下巴上，这样，患者就成功地得到了一个“新下巴”。这是世界上首例成功使用背部肌肉血液培养下颌骨的案例。

后来，美国俄亥俄州克利夫兰的亚特里奥赛特公司利用约翰霍普金斯大学研究出的一种以纳米纤维为基础的体外细胞扩增的新技术，还可以利用造血干细胞在体外大量生产血液。

近年来新进展、新成果简直令人瞠目结舌。有人提出，我们这一代人也许是“最后一代原装人”，因为再生医学的发展可以使我们活到120岁、150岁甚至更长。在这1左右的时间里，人类科技的发展就有可能使我们“长生不老”——又也许是可以不要肉体，只把我们的意识保留在计算机中，云云。

干细胞是一种聪明的细胞，具有神奇的功能，除了公认的美容及抗衰老功效以外，对于很多疑难疾病和不知道病因发病机理的疾病，都具有很好的治疗和预防效果。而且干细胞关键不是在治疗上，它对于免疫能力的提升以及疾病的预防都非常有效。干细胞技术已经成为当今生命科学的前沿和热点，将会引发继药物和手术之后的新一轮波澜壮阔的医疗技术革命。

篇2：干细胞和再生医学的故事

成体干细胞及其在再生医学中的应用

成体干细胞研究的最主要目的就是有朝一日将其应用于临床疾病的`治疗.随着对成体干细胞可塑性研究的不断深入和临床应用研究的不断扩展,人们对成体干细胞最终走向临床应用抱有越来越大的希望.本文就成体干细胞的可塑性及其在四种疾病中应用的基础研究进行探讨.

作 者：习佳飞 王韫芳 裴雪涛 XI Jia-Fei WANG Yun-Fang PEI Xue-Tao  作者单位：军事医学科学院输血医学研究所干细胞与再生医学研究室,北京,100850 刊 名：生命科学  ISTIC PKU英文刊名：CHINESE BULLETIN OF LIFE SCIENCES 年，卷(期)：2006 18(4) 分类号：Q2 关键词：成体干细胞   可塑性   细胞治疗  

篇3：干细胞和再生医学的故事

安捷伦科技基因组学解决方案部全球市场总监Victor Fung表示:“细胞系遗传中心再生医学研究市场的客户涵盖了一流的研究机构、生物技术与制药公司。我们将根据不同客户的需求提供更好的定制服务,使其从中获益。此外,由于靶向芯片CGH设计能够实现在最重要的位置增加探针密度,其数据解析速度比SNP芯片更快,因此细胞系遗传中心能更好地控制操作成本。而且, 分析速度在这种高通量环境中极为重要。”

细胞系遗传中心选择了安捷伦全基因组CGH+SNP芯片,这种芯片在可预见的高通量环境中可对扩增、缺失和细胞系的克隆进行检测,具有较高的灵敏度。细胞系遗传中心将使用FISH技术来确认经过鉴定的低至单细胞水平的畸变。这种方法非常稳定, 能够极其准确地表征基因组完整性和纯度。

对于癌细胞系的表征,细胞系遗传中心将提供比较基因组杂交芯片(aCGH)服务, 与传统细胞遗传学方法相比,它能够更准确地同时检测出多个异常,具有更高的灵敏度和更高的覆盖率。另外,通过使用aCGH,细胞系遗传中心能够为客户缩短周转时间。

对15000多个干细胞系进行测试后,细胞系遗传中心发现其中有20%表现为非整倍体,60%至70%为嵌合体。最重要的是,存在基因异常的细胞具有增殖优势并且会过度消耗培养物,这将影响研究数据的真实性,导致样品、时间和资金损失。

细胞系遗传中心首席执行官兼总裁Rob Herrera评论道:“与安捷伦在定制芯片和SureFISH探针解决方案方面的合作为我们提供了最大的灵活性,我们将不断创新和扩展服务———譬如,我们可在已确定为‘完整性关键(Integrity critical)’的区域强化芯片,实现更大的灵敏度。这样,我们就能轻松地设计出专利芯片和分析方法,以满足客户的研究和转化需求。”

关于安捷伦基因组学

篇4：干细胞和再生医学的故事

细胞重新编程的历史

细胞重新编程指的是分化的细胞在特定的条件下被逆转后恢复到全能分化的状态，或者形成胚胎干细胞系，或者进一步发育成一个新的个体。而在此之前的一项研究已经提示了这个领域的重大进展，即“诱导性多能干细胞”(又称干细胞样细胞)，该研究曾被评为2007年十大科学进展的第二项。

2007年11月20日美国威斯康星大学的詹姆斯·汤姆森等人在《科学》杂志发表研究成果，而日本京都大学教授山中伸弥领导的研究小组在《细胞》杂志发表研究成果，他们都以逆转录病毒为载体向人体皮肤细胞中植入4个基因(Oct4、Sox2、c-myc、K1f4)，通过基因重新编码，使皮肤细胞具备胚胎干细胞的功能。而被改造过的细胞被称作“诱导性多能干细胞”。

在把人的皮肤干细胞通过基因重新编程改造成干细胞之前，研究人员已经在小鼠身上获得了成功。2006年，山中伸弥等研究人员称，他们发现了一个能避开人体胚胎干细胞伦理限制而获得干细胞的方法。他们将4个基因导入在培养皿中生长的小鼠尾部细胞，得到了外表和功能与胚胎干细胞极其相似的新细胞，这就是诱导性多能干细胞。

现在，研究人员通过插入4种基因，以回拨细胞发育时钟的方法，使细胞成为可以再分化生长的干细胞。而且，研究人员可以从不同疾病的患者身上提取皮肤细胞，将其重新编程为干细胞。这些干细胞在实验室里能生长并分裂，这既可以让研究人员理解疾病的过程，也是干细胞利用的新途径，因而在未来可以用患者自身细胞治疗疾病。

在此之前的两个进展引人注目。一是研究人员用基因技术彻底去除了细胞的发育“记忆”，使其回到原始胚胎状态，然后重新生长成不同的细胞。也就是说，可以通过细胞再编程，让成年细胞重新回到胚胎状态，然后可以发育成各种所需的组织和器官。

另一种方法更为先进。研究人员用活鼠做试验，让细胞直接从一种成体细胞变成另一种成体细胞，打破了细胞单向发育的规则。这种方法的先进之处在于直接，省去了让细胞重新编程变为干细胞的过程。

很多细胞都可以重新编程

2008年细胞重新编程的一个重要成果是对人类一种顽症——肌萎缩性脊髓侧索硬化症(ALS)的探索。美国哈佛大学的艾根研究小组和美国哥伦比亚大学的研究小组共同从患有肌萎缩性脊髓侧索硬化症病人的皮肤中提取了致病细胞，对其进行基因改造，然后将改造后的细胞注入患者的大脑中，结果令人鼓舞。经过基因改造的细胞在人体内能够正常工作。

肌萎缩性脊髓侧索硬化症又称路葛雷克氏症(俗称渐冻症)，是一种运动神经细胞受损的疾病，患病后肌肉会逐渐萎缩，进而全身瘫痪并死于呼吸衰竭。研究人员是从两位患有肌萎缩性脊髓侧索硬化症的姐妹身上提取的细胞，她们一人为83岁，另一人是82岁。由于这一疾病的遗传性，姐妹俩的祖先中有2％的人患有此种疾病。

研究人员从这两位老人身上提取皮肤细胞后，加入4种基因将这些细胞转变回诱导性多能干细胞。研究人员用这4种基因来重新设定细胞程序，使其演变为诱导性多能干细胞状态的基因，这是细胞重新编程的第一步。然后，研究人员将来自其中一名病人的诱导性多能干细胞沉浸在多种信号分子中，设法使这些细胞成为看上去像是运动神经元的细胞，而运动神经元就是在肌萎缩性脊髓侧索硬化症中遭损害的细胞。

这一做法的目的是，用诱导性多能干细胞来制造在遗传上与病人相匹配的健康细胞，并取代病变的细胞，这样不会产生排异反应。但是，在将这种方法安全地用于人身上之前，仍然有重大的障碍需要克服。而且，在实施中也可能有麻烦，例如，通过重新编程的细胞变成干细胞后是否会难以控制其生长。如果不能控制，就容易诱发癌症。

此后，美国哈佛大学干细胞研究所的乔治·戴利等人与其他研究人员合作，创立了20个诱导性多能干细胞系，它们代表的是10种疾病，包括腺苷脱氨酶严重联合免疫缺陷症、Ⅲ型戈谢病、杜兴氏肌肉萎缩症、贝克肌肉萎缩症、唐氏综合征、帕金森病、青少年糖尿病、舒－戴二氏综合征、亨廷顿舞蹈病、莱施－奈恩二氏综合征(携带者)。

对这些疾病建立诱导性多能干细胞(干细胞样细胞)也是利用细胞重新编程的方法，而这是建立疾病干细胞样细胞库的开始，有助于研究多种疾病。同时，哈佛大学的研究人员还承诺将免费向全世界的科学家提供疾病干细胞样细胞系资源。让一种细胞转化成另一种细胞

进一步的研究还获得了细胞重新编程以获取干细胞的新认识，即再编程的目标并不一定要回到胚胎状态，而是可以让细胞直接变成另一种新的成体细胞。这就是利用基因重组技术，实现不同种类成体细胞之间的直接转化，也因此，这代表了再生医学的更为直接和先进的方向。

哈佛大学医学院的周桥和波士顿儿童医院的道格拉斯·梅尔顿研究小组通过注射冷冻的普通腺病毒，把3种基因(Ngn3、Pdx1、Mafa)送入体内缺乏胰岛B细胞的病鼠胰腺内，结果鼠的胰腺内大约20％的外分泌细胞转化成胰岛B细胞。胰岛B细胞增加，分泌的胰岛素相应增多，病鼠体内过高的血糖水平降低，糖尿病病情便减轻。

腺病毒携带的3种基因具备将普通细胞转化成胰岛B细胞的功能。胰岛B细胞数量稀少，如果受到破坏，就会引发I型糖尿病。而外分秘细胞在胰腺中较常见，大约占胰腺的95％。

不过，尽管腺病毒作为载体比较安全，但研究人员还是希望找到避免使用病毒的方法，不把3种基因注入人体中，否则风险较大，也因此会招致美国相关管理部门的反对。

利用细胞重新编程获得干细胞还有其他多种方法。例如，把胰腺中的成熟的胰腺细胞(又称外分泌细胞)再编程为胰岛B细胞，也可以采用引进4种基因的方法。美国麻萨诸塞州总医院癌症研究所和再生医学中心的马塞厄斯·斯达特费尔德研究小组用这样的方法也成功地让小鼠的胰腺外分泌细胞转化成胰岛B细胞。

这种情况对旧有的医学现象和理论是一种颠覆，因为在生物体内，分化了的细胞几乎从来不改变发展方向，比如从肌细胞变成肺细胞。然而，这种细胞的直接再编程对治疗某些疾病来说比采用多能干细胞更简单、更安全。这项技术也许能使科学家

们加快在实验室培养所需的细胞类型，用确定的因子把培养的一种细胞变成另一种细胞。安全的担忧和改进技术

但是，细胞重新编程既然是改变细胞的一种方式，这也意味着会永久改变细胞DNA，造成安全隐患。因为，把外源性基因插入细胞的基因组中可能会改变现有的基因，例如防癌基因，导致细胞容易形成肿瘤。尽管插入的基因在重新编程结束后自动关闭，让细胞自身的基因接管，但研究人员仍然担心插入的基因会再激活或者对细胞产生其他微妙的影响。

例如，引进4种基因(Oct4、Sox2、c-myc、K1f4)进行细胞重新编程的方法需要用4个独立的病毒，每个病毒对应1个重组基因，才能将基因转移到细胞的DNA中。而这些病毒可能会把这4个基因植入到细胞DNA中的任何部位，因此有可能引发致癌基因的表达，引起癌症。

为了避免这种危险，研究人员正在尝试多种方法。例如，美国怀特海德生物医学研究所的研究人员尝试将4个重组基因串联起来，用一种病毒把它们植入成年实验鼠和人类细胞的基因组，结果显示这种方法能够表达所有4种重组基因，从而启动细胞重新编程。而这种在基因重组过程中把所需病毒的数目从4个减少到1个的方法能极大地简化诱导多能干细胞的生成，同时也增加了安全性。

另一方面，日本的研究人员也发现，一种称为质粒的DNA环状体也可以将启动细胞重新编程的基因载入细胞。另外，腺病毒也是基因工程中常见的一种载体病毒，该病毒导致常见的感冒，但并不将自己插入细胞的基因组中。腺病毒的功能是，能长时间地表达插入的外源性基因，将细胞重新编程。但是随着细胞分裂，病毒被稀释到检测不到的水平，使重新编程后的细胞内原来的基因组保持不变。

但是这些比较安全的插入外源性基因以启动细胞重新编程的方法在效率上似乎又较低。这也逼迫研究人员探索既安全又有效率的方法。如今，在大多数实验中，1万个细胞中能被成功重新编程的细胞少于1个。不过，美国加利福尼亚州和西班牙的两个研究小组发现一种叫做角质细胞的皮肤细胞特别容易重新编程。研究人员能把大约1％的角质细胞重新编程，整个过程只要10天，而其他细胞则需要好几个星期。毛囊是角质细胞的一个丰富来源，研究人员称，他们从人头上拔下的一根头发的细胞中获得了个性化的细胞系。而从头发获得细胞比切下一块皮肤要容易得多。

最后的情况是，既然研究人员绕过胚胎干细胞而用多种方法获得各种干细胞，但现阶段还只是在实验室中可以让干细胞转变成特定的细胞和组织，例如让干细胞转变成有心博的心脏细胞。然而，这些细胞是否能融入病人的组织并替代或修复患病的细胞和组织，仍有很多技术和难关需要攻克。(文章代码：0203)