胚胎干細胞的研究進展

摘要：胚胎干細胞是具有無限增殖和全能分化潛力的全能干細胞。其特性為臨床疾病的治療提供了新思路，成為近年來生物醫學領域研究的熱點。本文從臨床應用、誘導分化、細胞培養、細胞檢測等方面對近幾年胚胎干細胞的相關研究進行了綜述。

關鍵詞：胚胎干細胞；研究進展；干細胞應用；干細胞誘導分化；干細胞培養

*作者簡介：張偉，女，1981年7月1日生，籍貫：山東菏澤，博士研究生，副教授，研究方向：基因工程與組織工程

【中圖分類號】R-052【文獻標識碼】A【文章編號】1672-8602（2014）06-0112-01

1胚胎干細胞的概念

胚胎干細胞（embryonicstemcell，ESCs，簡稱ES或EK細胞。）胚胎干細胞是從早期胚胎內細胞團和原始生殖細胞中分離出來的全能干細胞，具有無限增殖和全能分化的潛力。

2胚胎干細胞的應用

無論在體外還是體內環境中，只要具備相應的誘導條件，ES細胞可分化為幾乎所有類型的機體細胞。另外，在組織再生工程中，ES細胞的特性為臨床疾病的治療提供了一個全新的思路，應用價值巨大。這些都使胚胎干細胞成為生物醫學領域近年來的研究熱點[1]。

首先，在婦產生殖醫學得到更廣泛的應用。劉黎青等[2]研究發現，在體外環境下，通過對內、外源因素的調整，ES細胞可被誘導分化為精子和卵母細胞，這個模型可以用來進行哺乳動物的早期胚胎發育方面的研究；但小鼠胚胎干細胞注射入成年鼠皮下可形成畸胎瘤。

在多囊卵巢綜合征（polycysticovariansyndrome，PCOS）的治療方面的研究。李朋粉等[3]收集PCOS患者體外受精-胚胎移植周期中廢棄的新鮮或冷凍胚胎，序貫培養至囊胚，機械分離內細胞團，接種于混合飼養層（小鼠胚胎成纖維細胞與人包皮成纖維細胞之比為1：1），傳代培養，并對穩定傳代的人胚胎干細胞（humanembryonicstemcells，hESCs）進行形態學觀察、堿性磷酸酶染色、階段特異性胚胎抗原-4、轉錄因子OCT-4的表達、核型分析、體內、外分化潛能鑒定。結果顯示：①新鮮廢胚59枚，培養后獲得14枚囊胚，分離11個內細胞團，貼壁、傳代后建立5株hESCs系，均具備hESC特性。②冷凍胚胎19枚，培養后獲得6枚囊胚，分離5個內細胞團，形成5個原代克隆，已傳至3～4代。這表明廢棄的新鮮及冷凍胚胎均可作為hESCs建系的材料來源，為研究PCOS發病機理、篩選候選基因、基因定位及基因治療等提供良好的生物學模型。

此外，還有對向成骨細胞分化的研究。骨移植是臨床上用來修復骨缺損的重要手段，移植過程分為三個階段：移植物的血管化、骨再生、骨端融合。其中移植物血管化的效果影響整個移植過程，決定了移植的成敗，是三個階段中最關鍵的環節。有研究將成骨細胞與血管內皮細胞聯合培養，即促進成骨過程，又能促進血管形成。該結果對骨移植修復骨缺損有重要啟示意義。

3胚胎干細胞分化的影響因素

劉黎青等[2]將影響胚胎干細胞體外分化的因素分為兩類：一是內源性因素，主要是Oct-4，它是POU轉錄因子家族的一員，被認為是胚胎干細胞的標記物。二是外源性因素，包括①細胞間的相互作用，主要有對其有分化抑制，分化誘導等作用；②細胞外物質的介導作用，轉化生長因子（TCF-21）、激活素IA（ACF-IA）對內胚層和外胚層的細胞分化產生抑制作用，但是對中胚層的細胞不起作用，維甲酸堿性成纖維細胞生長因子成骨蛋白（BMP24）和表皮生長因子可誘導分化內胚層和中胚層的細胞，神經生長因子和肝細胞生長因子可促使三個胚層細胞的發育。

蘇肖英等研究了不同生長因子對神經干細胞（neuralstemcells，NSCs）定向分化的影響。他們以無血清培養法從孕小鼠（E13～14d）的大腦皮質分離培養獲得NSCs后，分別加入50μg/L表皮生長因子（EGF）、成纖維細胞生長因子（bFGF）、胰島素生長因子（IGF-1）、神經生長因子（NGF）和血小板衍生生長因子（PDGF）處理，分析他們對NSCs分化的影響。結果顯示：幾種生長因子均能促進NSCs分化，其中NGF誘導NSCs向神經元方向作用最強；而IGF-1、NGF和PDGF促進NSCs向星形膠質細胞分化的作用均較強。

4胚胎干細胞移植后的檢測

胚胎干細胞移植后有很多檢測途徑，關云謙等[9]比較了小鼠胚胎干細胞移植入大鼠腦內后綠色熒光蛋白（GFP）質粒和Thy-1抗體在指示細胞及細胞分化方面的特點。結果顯示：GFP質粒標記胚胎干細胞后移植可以較好地顯示移植細胞，但不能觀察細胞分化；而Thy-1抗體不僅在顯示移植細胞上有較好的效果，還可以準確地標記分化細胞。而Thy-1對小鼠胚胎干細胞分化成為神經元和膠質細胞可以特異性地顯示，但其對于分化成為神經細胞前的各個細胞階段均不能有效示蹤。

5胚胎干細胞的培養

細胞微環境是人胚胎干細胞自我更新及細胞命運的決定至關重要的影響因素。細胞外基質是細胞微環境的重要組成部分，人胚胎干細胞要想維持其未分化狀態及全能性需要有適當的胞外基質。有研究顯示，如果以Matrigel和層粘連蛋白作為胞外基質，人胚胎干細胞可在無血清無飼養層培養體系中、在保持其未分化狀態下實現增殖（>20代）；如果將胞外基質換成纖粘連蛋白和Ⅳ型膠原，則不能支持其在無血清無飼養層培養體系的生長，且培養過程中細胞貼壁能力差，分化率高。

6.目前胚胎干細胞面臨的問題

胚胎干細胞的相關研究成果使人欣喜，前景令人向往。但尚有不少難題有待解決：①胚胎干細胞治療的安全隱患：動物實驗中，小鼠胚胎干細胞注射入成年鼠皮下可形成畸胎瘤。②從實驗成果到臨床應用的轉化：目前原始生殖細胞和配子的體外培養已經成功，但要將實驗成果應用于臨床，尚需進一步明確體外培養生殖細胞的特性和功能，并確定其有效性和安全性。

參考文獻

[1]張榮環，趙菊，楊華強.干細胞臨床研究現狀及展望現代中西醫結合雜志.2013，22（29）：3300-4.

[2]劉黎青，李娟，周盛年.胚胎干細胞及在生殖醫學中的應用.中國組織工程研究與臨床康復.2001，15（1）：113-5.

[3]李朋粉，孫瑩璞，王芳，等.多囊卵巢綜合征源性人胚胎干細胞系的建立.生殖與避孕.2011，31（5）：299-304.