干(gàn)细胞即为起源细胞,是一类具有自我复制能力的多潜能细胞。干细胞具有再生各种组织器官和人体的潜在功能,医学界称为“万用细胞”。
干细胞概述
干细胞是具有增殖和分化潜能的细胞,具有自我更新复制的能力,能够产生高度分化的功能细胞。简单来讲,它是一类具有多向分化潜能和自我复制能力的原始的未分化细胞,是形成哺乳类动物的各组织器官的原始细胞。
根据干细胞的发育潜能分为三类:全能干细胞、多能干细胞和单能干细胞。
全功能干细胞,可直接克隆人体;多功能干细胞 ,可直接复制各种脏器和修复组织。人类寄希望于利用干细胞的分离和体外培养,在体外繁育出组织或器官,并最终通过组织或器官移植,实现对临床疾病的治疗。
人体发育起始于卵子的受精,产生一个能发育为完整有机体的单细胞,即全能性受精卵。受精后的最初几个小时内,受精卵分裂为一些完全相同的全能细胞。这意味着如果把这些细胞的任何一个放入女性子宫内,均有可能发育成胎儿。实际上,当两个全能细胞分别发育为单独遗传基因型的人时,即出现了各方面都完全相同的双胞胎。
大约在受精后四天,经过几个循环的细胞分裂之后,这些全能细胞开始特异化,形成一个中空的环形细胞群结构,称之为囊胚。囊胚由外层细胞和内细胞群所构成。外层细胞发展形成胎盘等组织。内细胞群细胞继续发育,形成人体。
尽管内细胞群可形成人体的所有组织,但它们不能发育为一个单独的生物体,因为它们不能形成胎盘及子宫内发育所需的组织。这些内细胞群细胞即多能性干细胞----它们能产生许多种类型的细胞,但并非胎儿发育所需的全部类型。因为它们不是全能性的,不是胚胎,没有完全的发育潜能。即使把内细胞群放入女性子宫,它也不会发育成胎儿。
这些多能性干细胞可以进一步的特异分化,生成特殊功能的干细胞。如造血干细胞、皮肤干细胞等等。
根据干细胞所处的发育阶段不同分为:胚胎干细胞、成体干细胞。
胚胎干细胞的发育等级较高,是全能干细胞,人类胚胎干细胞已可成功地在体外培养。成体干细胞的发育等级较低,是多能干细胞或单能干细胞。成体干细胞可以横向分化为其他类型的细胞和组织,为干细胞的广泛应用提供了基础。
干细胞对人体的发育特别重要,在儿童和成年人中也可发现专能干细胞。
总之,凡需要不断产生新的分化细胞以及分化细胞本身不能再分裂的细胞或组织,都要通过干细胞所产生的具有分化能力的细胞来维持肌体细胞的数量,可以这样说,生命是通过干细胞的分裂来实现细胞的更新及保证持续生长的。
干细胞的分离方法
1998年美国有两个小组分别培养出了人的多能干细胞:James A. Thomson在Wisconsin大学领导的研究小组从人胚胎组织中培养出了干细胞株。经测试这些细胞株的细胞表面 marker 和酶活性,证实它们就是全能干细胞。
目前胚胎干细胞来源主要是胚泡内细胞群和生殖嵴中的原始生殖细胞,分离方法大体有以下几种:
免疫学方法:干细胞表面有许多特殊标记,利用这些标记,采用荧光细胞分离器从单细胞悬液中分离纯化干细胞。
免疫外科方法:该方法基本原理是利用囊胚腔对抗体的不通透性,通过抗体、补体结合对细胞的毒性杀伤作用,去除滋养层细胞,保留干细胞进行培养。
组织培养方法:将4-6天的胚胎取出培养,滋养层在培养皿底部平铺生长,而干细胞形成卵圆柱状结构,在显微镜下用玻璃针挑出这种柱状结构。
显微外科学法:利用显微镜直接将干细胞从胚泡中吸出进行培养。
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