一、干细胞的重大意义

在Science 公布的1999年世界十大科学成果评选中,“干细胞研究的新发现”荣登十大科学成果之首;2001年末, 干细胞研究又被其列为六大热门科技领域之首, 由此可见干细胞在生命科学中的显要地位。而分离和体外培养各种来源的干细胞的技术不断成熟, 更是引发了新一轮的干细胞研究热潮。干细胞研究领域的一系列引人注目的进展, 引起了生命科学界的强烈反响,干细胞研究不仅具有不可估量的医学价值, 而且也将加速科学家对细胞生长、分化、生物发育机制等基本生命规律的重新认识。

 二、干细胞的概念及分类

干细胞( stem cell) 是一类具有自我更新与增殖分化能力的细胞, 能产生表现型与基因型和自己完全相同的子细胞, 同时还能分化为祖细胞, 即尚未发育成熟的细胞, 它具有再生为各种组织、器官的潜能, 医学界称为“万用细胞”。在传统上, 按分化潜能的大小, 干细胞可分为3 种类型: 全能性干细胞, 它具有分化为完整个体的潜能; 多能性干细胞, 这种干细胞只具有分化出多种组织细胞的潜能; 单能干细胞, 也称定向或专能干细胞, 这类干细胞只具有分化形成某一种类型细胞的能力。但近年来, 干细胞“可塑性”的发现, 打破了上述传统的分类方法。“可塑性”是指来自于一种组织的成体干细胞产生另一种其他组织细胞的能力, 即发现单能干细胞也具有多能性。根据干细胞组织发生的名称也可进行分类, 如胚胎干细胞(ESC)、造血干细胞(HSC)、神经干细胞(N SC)、骨髓间质干细胞(M SC)、视网膜干细胞(RSC)、肌肉干细胞、肝脏干细胞、胰腺干细胞等。

 三、干细胞的特性

既具有自我更新能力, 又具有多向分化的潜能是干细胞最显著的生物学特性; 干细胞可连续分裂几代, 也可以在较长时间内处于静止状态; 干细胞本身不是终末分化细胞, 而是未分化的原始细胞; 干细胞分裂产生的子细胞或保持亲代特征, 仍作为干细胞, 或不可逆地向终末分化;“可塑性”是近年来发现的又一重要特性, 这一特性的发现不仅打破了组织再生来源于该组织干细胞的传统观念, 而且具有重要的实用价值。

 四、相关研究领域

近年来, 干细胞领域的研究进展可谓是日新月异。现就其中的胚胎干细胞和神经干细胞两个研究热点作简要的介绍。

4. 1　胚胎干细胞

胚胎干细胞是一种从早期胚胎内细胞团或原始生殖细胞经体外分化、抑制培养、分离和克隆得到的具有发育全能性的, 能在体外培养的一种高度未分化的细胞。自从建立了小鼠胚胎干细胞系以来, 科学家先后建立了鱼类、鸟类、哺乳动物以及人类的胚胎干细胞系或类胚胎干细胞系, 在培养细胞与个体发育之间、体细胞与生殖细胞之间架起了桥梁。

4. 2　神经干细胞

神经干细胞是指神经系统中处于较早发育阶段的细胞群体, 它们可以通过自身的对称性或不对称性两种分裂方式进行自我复制, 产生神经组织中不同发育阶段和不同分化方向的细胞, 最终生成具有一定细胞数目和多种细胞类型的神经组织。N SC 最突出的生物学特性是自身复制和多方向分化潜能。新近研究证明, 利用N SC 可实现跨胚层分化, 如分化为骨骼肌细胞和造血样细胞等。例如, 神经生物学家Bjornson等用N SC 在接受致死量照射毁髓处理的小鼠中实现造血重建, 这使人们对N SC 的多潜能性有了更深层的认识, 也使人们对N SC 的分化研究寄予更高的期望。影响N SC 分化的因素主要有成纤维细胞生长因子(FGF) 和EFG。它们一方面可以保持N SC 的未分化状态, 另一方面在一定程度上影响N SC 的分化。

神经干细胞移植已在多种动物模型上进行了研究。利用神经干细胞移植可以治疗神经损伤及神经退行性疾病, 如帕金森氏症。但该疗法的一个主要障碍在于, 大部分神经干细胞转化成神经胶质细胞, 只有少量神经干细胞转化成了神经细胞。2002 年12 月,《自然- 神经科学》上报道了一种新技术, 在移植前一天, 用生长因子和其他蛋白质的混合物来处理培养皿中的神经干细胞, 这种技术几乎使全部神经干细胞都能在大脑中发育成神经细胞, 这为神经性疾病的治疗带来了希望。

五、干细胞移植在治疗神经系统疾病中的应用

中枢神经系统损伤后的功能恢复通常需有新的细胞迁移或被移植到患处并在患处存活，然后与周围组织建立功能整合。而最终损伤修复的效果依赖于细胞本身生存的能力，以及移植部位提供的微环境。细胞移植成功与否还依赖于所需要恢复的神经连接的准确性和复杂性。不同的神经系统疾病，所需要恢复的结构和功能不一样，相应地对移植细胞的要求也不一样。