浅谈干细胞工程在我们生活中的应用

摘要：干细胞是一类未完全分化，具有自我复制能力和分化潜能的细胞。因为干细胞的生物特性，它在器官再生、修复和疾病治疗，新型特效药物开发方面都极具应用价值。近些年来，随着现代生物医学及工程技术的不断发展，干细胞的研究也逐渐成为继人类基因组研究之后最有影响力和应用前景的生命学科研究领域。

关键词：干细胞工程

临床实验及应用

伦理问题

一．正文

1999年干细胞研究被美国《科学》杂志评为1999年度世界十大科学之冠，连一直方兴未艾的人类基因组研究也只能位居第二。在跨入新世纪后，许多国家也对干细胞工程给予高度重视，纷纷投入大量人力，物力进行研究。2012年的诺贝尔生理学或医学奖也授予英国科学家约翰·格登和日本医学教授山中伸弥，以表彰他们在干细胞研究领域做出的贡献。那么干细胞为什么能得到科学界如此的重视呢？这主要就在于它对人类的生命健康具有极大意义。随着干细胞工程技术的发展，人类有望进一步战胜疾病，获得健康长寿。1.干细胞简介

干细胞是一类未完全分化，具有自我复制能力和分化潜能的细胞。在一定条件下，它可以分化为多种不同功能的细胞，具有再生各种组织器官和人体的潜能，医学界也称之为“万能细胞”。另外，如果有一定条件，也可以诱导干细胞在体外扩增，这就使得临床实验成为了可能。干细胞按其来源可以分为：

（1）胚胎干细胞（ESC)和成体干细胞（ASC)。胚胎干细胞是从早期胚胎内细胞团或胚胎原始生殖细胞中分离出来的，和一般细胞相比，它有发育的全能型，有着发育成机体的任何一种细胞的潜力。除此之外，在体外可对胚胎干细胞进行遗传操作选择，如诱导基因突变，导入其他基因而发生的基因重组等。

（2）成体干细胞是指个体发育到了一定阶段仍具有分化能力的细胞，它们负责对成年动物体内组织和器官的更新，修复。它们可以取自皮肤，胰腺，骨髓等，如造血干细胞，表皮干细胞等，这类细胞虽然不具有发育的全能

1性，但它们可以进行特定组织分化，当组织老化或受伤时，这些干细胞就会发生增殖分化，产生新的组织代替它们，进而可以保持机体的动态平衡。

2.干细胞工程

干细胞工程是利用是利用干细胞的生物特性，结合现代生物医学和技术在体外对干细胞进行操作，包括定向诱导，基因修饰和组织成形等，从而形成不同类型的组织和器官，实现组织器官等的无排斥移植。干细胞工程的应用前景十分广阔，在未来的医学发展中起着重要作用。3.干细胞工程在我们生活中的应用（1）骨髓移植

骨髓移植的研究最早是在二战时提出的，1945年日本广岛和长崎的两颗原子弹爆炸，不计其数的人受到致死剂量的电离辐射后因造血系统严重衰竭而惨死。于是发达国家开始了对辐射损伤治疗的研究。1952年在美国国家实验室科学家们通过在动物身上进行实验，发现未经过照射的正常骨髓可以治疗致死量辐射所致的骨髓严重衰竭，但是随后骨髓移植技术用到被核辐射的病人身上都并未获得成功。直到60年代，人们才发现这是因为人类白细胞抗原（HLA)作用，它将移植入的骨髓视为“非己”而进行了免疫排斥反应。因此，骨髓的移植就要求捐赠者和接受移植者的HLA配型。现如今，骨髓移植技术已经运用到临床治疗上，它可以治疗一些肿瘤性疾病，如白血病，某些恶性肿瘤，同样，它也可以治疗某些非肿瘤性疾病，如再生障碍性贫血，地中海贫血，急性放射病等。在进行移植前，通过大剂量的放疗，化疗尽量消灭肿瘤细胞，同时抑制患者的免疫系统，然后将供者或事先取出的自体的骨髓，由静脉输注给病人。我国已经建立造血干细胞捐赠者资料库，通过收集志愿参加造血干细胞捐赠的人的干细胞，库存量越大，那么患者找到相合捐赠者的计划就越大。（2）皮肤组织工程

在传统的手术中，皮肤移植一般取用病人自己的皮肤组织，但因为从自体取材又会造成新的损伤，甚至会遇到供区不足的情况；若从异地取材，又存在免疫排斥反应的问题。近年来，随着成体干细胞研究的不断深入，人们已经可以在体外分离、培养各种组织干细胞，包括从皮肤表皮基底层分离皮肤干细胞。法国科学家首次成功的利用人类干细胞制造出了一块完整的表皮，该成果可缩短重度烧伤患者等待皮肤移植手术的时间，减小感染的几率，从而挽救病

2人生命。皮肤组织工程的最终目的是构建出一种皮肤替代物，能迅速达到完整皮肤功能的重建。现如今临床应用主要体现在治疗大面积烧伤，外伤性皮肤损失以及皮肤溃疡等导致的严重皮肤损伤。新的干细胞疗法可让医院接收病人后，直接定制表皮，缩短治疗时间，从而让病人免于感染，挽救其生命。（3）精子发生与精原干细胞

精子发生是由精原干细胞增殖分化形成精子的过程。精原干细胞既是精子发生的起始,又可以自我更新生成新的干细胞。1994年,科学家报道了有关精原干细胞移植实验,引起人们的广泛关注,精原干细胞移植可以将一种动物的睾丸干细胞移植到它同种的另一体中(同种移植),也可将其移植到不同动物中(异种移植)。精原干细胞主要来源于供体的睾丸组织。目前实验已经采用的标本包括人、小鼠、大鼠、马、牛、猪、猴、仓鼠等哺乳动物类,在获得睾丸后,将标本组织剪碎,通过DNA酶,透明质酸酶,胶原酶,胰蛋白酶等消化处理后,提取精原干细胞，最后将供体细胞直接或者经冰冻保存,体外培养后,移植到受体睾丸组织。该技术应用于治疗男性不育症,只需将一定数量的供体干细胞植入到不育男性睾丸的精曲小管内,就能重新建立生精功能,使经移植后的受体能进行自然生产。精原干细胞移植技术的发展,将使以往患疑难不育症得以治愈。（4）胰腺干细胞与糖尿病治疗

糖尿病是危害人类健康的重大疾病之一，而传统的药物及胰岛素替代疗法却不能从根本上治疗该疾病。美国佛罗里达大学教授Ramiya及其同事从尚未发病的糖尿病小鼠的胰岛导管中分离出胰岛干细胞，并在体外诱导这些细胞分化成为产生胰岛素的β细胞，移植实验表明，接受移植的糖尿病鼠血糖浓度控制良好，而对照的小鼠却死于糖尿病。这为干细胞治疗糖尿病奠定了实验基础。与胰岛素注射治疗相比,胰岛移植物对机体血糖可实时监控,并及时释放胰岛素,维持机体的血糖稳定状态。移植胰腺干细胞成为了治疗糖尿病的一个重要途径。目前的研究已经在利用干细胞治疗糖尿病上取得一些令人振奋的进展，但还未有人胰腺干细胞体外诱导胰岛移植治疗人类糖尿病的报导。从它的巨大的应用价值来看，随着研究深入，科学家最终应当可以利用干细胞成功治疗糖尿病。

（5）肿瘤干细胞与肿瘤治疗

肿瘤干细胞是肿瘤组织中存在的极少量的具有自我更新、无限增殖能力的细胞，是肿瘤发生、发展、侵袭、转移的根源。因此，分离鉴定这类细胞对恶性肿瘤的最终治愈有着深远的意义。肿瘤干细胞和干细胞之间存在极为相似

3的生物特性，同时又有着自己的特性：缺乏分化成熟的能力，肿瘤干细胞分化增殖后的细胞为不成熟的细胞，即肿瘤细胞，而正常干细胞可以定向分化成成熟的体细胞。肿瘤的发展在于肿瘤干细胞累计错误复制的结果。肿瘤干细胞可以逃逸放化疗的伤害，因此能否消灭肿瘤干细胞就成了治疗是否成功的关键。现阶段针对肿瘤干细胞治疗的方法主要有：①针对肿瘤干细胞特定的表面标志进行靶向消灭②干扰肿瘤干细胞的传到通路③针对肿瘤干细胞微环境的治疗。但在实际中，肿瘤干细胞的研究仍存在众多问题，因为肿瘤干细胞数量极少，这就给分离工作带来了巨大困难。因此只有将这些理论充分应用于临床治疗上，才有可能为未来的肿瘤治愈带来巨大的推动作用。

4.干细胞工程所带来的伦理问题

干细胞的临床实验必须建立在科学文献和动物实验的基础之上的，对受试者可能的风险与收益要有正确的评估，努力实现风险最小收益最大化。受试者要有知情权，在临床试验前要客观介绍可能的疗效，风险及副作用，然后由受试者自愿选择参加与否。更重要的是，非医学上的干细胞移植应明令禁止。现如今人们对干细胞工程仍有较大的争议。很多人认为受精卵一旦形成，是具有生命的，而在胚胎干细胞研究中毁掉它无疑等同于杀人，是不道德的。另外，我们可以在一定范围内接受“治疗性克隆”，即利用干细胞工程克隆器官或研究新型药物治疗人类疾病，但坚决反对“生殖性克隆”。

二．小结与感想

人类科学的发展中，由于实践的不足和知识的片面性导致各种认识上的误区经常发生，但真正的科学家往往能在实践中发现错误继而纠正错误。干细胞的研究的发展史是一个不断纠正片面性的过程史，这其中包含论了无数科学家毕生的心血和智慧。虽然干细胞生物工程目前仍有很多难点，还有很多问题需要解决。我们相信干细胞工程学在未来仍将是蓬勃发展，不断突破前沿，极大的推动生命科学的进步，为全人类做出巨大贡献。

参考文献：湖北民族学院学报第22卷第4期《干细胞工程的应用前景》付明

4中国医学伦理学2014年4月第24卷第2期《干细胞伦理》中国实验血液学杂志2005年第5期《造血干细胞研究发展历史引

发的思考》唐佩弦

山西医药杂志2014年2月第43卷第4期《肿瘤干细胞研究进展》

杨玉清等

组织工程与重建外科杂志2008年6月第4卷第3期《皮肤组织

工程研究的新进展》陈灿王志军

内蒙古医学院学报2010年2月第32卷第1期《干细胞移植治疗

糖尿病研究进展》苏秀兰等

5