“第一長青課題”

1998年，科學家首次從胎兒生殖細胞中獲得了能在體外不斷增殖、具有很強分化潛力的人類胚胎干細胞系和人種系干細胞系；1999年，美國《科學》周刊將其列為最重要的科技進展，2001年它成為人類值得關注的六大熱門科技領域之首，而2004年它將以巨大的醫學應用潛力給人類帶來一場可以再生健康的生命學革命。

干細胞是一種具有多項分化潛能和自我復制能力的原始未分化細胞，是形成哺乳類各種組織器官的祖細胞。根據來源和個體發育過程中先后次序的不同，干細胞可分為胚胎干細胞、成體干細胞和組織干細胞。干細胞的研究和應用讓全球無數研究者為之癡迷，被稱為六大熱門科技中的“第一長青課題”。

生命科學領域的新熱點

在特定的環境誘導下，胚胎干細胞能分化成內、中、外三個胚層的各類細胞系，如上皮細胞、心肌細胞、骨骼肌細胞、神經元、造血細胞等。如將胚胎干細胞放入受體胚囊中，它可以參與整個生物體的發育。

成體干細胞或組織干細胞是已進入機體擔負著構建某種細胞組織功能的細胞，具有有限增殖、定向分化成一定組織細胞的特點。在胎兒、兒童或成人的骨髓、肌肉、神經、上皮等組織中均存在這種干細胞，如造血干細胞、神經干細胞、皮膚干細胞等。近年來還發現不同胚層起源的成體干細胞在一定條件下可相互轉化，如肌肉組織的干細胞可以\"橫向分化\"為血液細胞。世界各地的科學家相繼證實了這一現象，并發現人類成體干細胞同樣具有\"橫向分化\"功能，這意味著將來受損組織有可能用同一個體內其他組織的殘余干細胞來修復，從而為成體干細胞的臨床應用開拓了更為廣闊的空間。

和成體干細胞相比，胚胎干細胞是細胞的源頭，是唯一不死的多能或全能細胞，能夠無限分化。換言之，它能制造機體需要的全部細胞。從上述特點可以看出，干細胞在生命科學的多個領域中有著極為廣泛的用途，其中最令人興奮的是醫學應用潛能，它有望成為細胞組織移植甚至器官的新來源，以取代病人體內損壞的細胞組織和器官，從而達到治療組織缺損、遺傳缺陷、器官障礙等難治疾病的目的。

再生醫學的應用核心

在再生醫學的研究和應用中最有價值的細胞是干細胞。片蛭、蜥蜴之所以頭部和尾部都能再生，就是因為它全身都存在著干細胞。干細胞向切斷部位移動，通過增殖和分化，就完成了再生過程。

1998年威斯康星大學的湯姆森等從人胎盤獲得的140個細胞中確立了5個細胞，并分化出3個胚葉。在把這些胚胎干細胞移植給有免疫缺陷的小鼠時，他們發現這些細胞在小鼠體內分別分化成軟骨、骨、肌肉、神經、器官等含有多種不同細胞的畸形腫塊。同時，他們還發現這些細胞調聚活性很高，并且帶有胚胎干細胞表面特有的蛋白質和酶。有人把人的胚胎干細胞與小鼠胎兒的纖維母細胞共同培養，發現胚胎干細胞仍能夠分裂、增殖。 此外，研究者明顯地看到了胚胎干細胞向血液、內皮細胞、骨骼肌、平滑肌、心肌、神經細胞、上皮細胞等方向分化的現象。這種控制胚胎干細胞分化的研究機構在美國有100多個，其中包括美國國立健康研究院(NIH)。

再生健康進入臨床

目前，利用存在于組織和器官中的干細胞治療臨床上的各種疾病的研究，已經廣泛展開，比如在體外誘導胚胎干細胞再生成神經細胞，再把神經細胞移植給患有帕金森綜合征或者阿耳茨海默病的患者，以治療或緩解這些腦部疾病；在治療I型糖尿病的動物實驗中，誘導胚胎干細胞分化成胰島細胞，再將這些重新分化生成的胰島細胞移植給糖尿病小鼠，從而達到治療糖尿病的目的；在骨髓基質中找到的間質干細胞(MSC)，可以分化成骨、軟骨和脂肪，將它移植給患有先天骨疾病的患者，在其體內看到了新骨的生成。

皮膚缺損(燒傷、燙傷后的皮膚損傷)后的治療方法是進行皮膚移植，一般要使用患者自身皮膚。但當遇到大面積皮膚損傷時，患者自身的皮膚往往不夠移植所用，此時就必須進行再生皮膚移植。日本醫學專家在救治一個10歲燙傷兒童時，采取了患兒表皮進行表皮細胞體外培養，當表皮細胞增殖、分化達到一定厚度時，將其移入特殊的培養瓶內，最終獲得了與人體皮膚結構相似的再生表皮組織，再移植給Ⅱ度燙傷80％的患兒，4個月后孩子就恢復了正常的生活和學習。

利用干細胞再生創造的組織和器官大部分是需要材料支持的。皮膚的再生就涉及了材料學和組織工程學技術，而指關節的再生更體現了組織工學的作用。指關節是由軟骨、骨和關節腔組織構成的，要想再生指關節必須同時再生骨、軟骨和肌腱三種組織。日本科學家在2000年成功地從牛前蹄中采取骨膜，它是骨的表層，存在著大量可以再生的前驅細胞，同時還從牛的軟骨和肌腱組織中分離出游離細胞，并將這三種細胞一并移入事先制作的指關節模型中，形成細胞——模型復合體，然后把這個復合體移植到裸鼠皮下，使其從裸鼠周圍組織中獲得血供，細胞在模型中增殖，并朝著特定方向分化。由于指關節模型是用多聚乳酸類物質做成的，在體內很容易被分解、吸收。10個月后，再生指關節再現了正常指骨、指關節的三元結構，并且新生成骨組織、軟骨組織和肌腱組織，而且在細胞——指關節復合體周圍有足夠的血流。

指關節再生再次向人們展現了再生健康的奇妙和生命的奇跡。