细胞工程论文设计(胚胎干细胞)
胚胎工程最新进展论文

胚胎工程之胚胎分割胚胎工程是指对动物早期胚胎或配子所进行的多种显微操作和处理技术,胚胎工程技术内容丰富,如胚胎移植、体外受精、胚胎分割、胚胎干细胞培养等技术。
经过处理后获得的胚胎,还需移植到雌性动物体内生产后代,以满足人类的各种需求。
胚胎工程技术广泛用于生殖生物学、胚胎学、发育生物学、遗传育种学和生殖医学的研究应用,并成为这些研究领域的重要技术手段.目前在生产上应用较多的是动物繁殖控制技术,包括人工受精技术、试管家畜技术、胚胎分割技术等。
胚胎工程是生物技术的重要组成部分,它的研究和应用不仅推动了制药、器官移植医学等领域的变革,而且还加速了畜牧业生产的发展.目前我国在胚胎移植改良牛、羊品种,体细胞克隆牛、羊等家畜的技术方面已经进入国际先进行列。
从本世纪的三十年代起,胚胎工程技术就逐步成功地应用于畜牧业生产,尤其是在优良种畜的引进、品种的保存、种畜的迅速扩繁、品种的改良和濒危动物的保护等方面发挥了极其重要的作用,极大地提高了畜牧生产的科技水平,产生了巨大的经济效益和社会效益。
胚胎工程主要是对哺乳动物的胚胎进行某种人为的工程技术操作,然后让它继续发育,获得人们所需要的成体动物的新技术。
实际上是动物细胞工程的拓展与延伸。
早在1891年,英国剑桥大学的赫普就在兔子身上首次成功地进行了受精卵的移植实验。
到本世纪30年代,这项技术已在畜牧业上获得了越来越明显的效益.进入70年代,出现了专门从事受精卵移植的企业。
高等动物的受精卵移植又叫“家畜胚胎移植”.它是将优良种畜的早期胚胎从供体母畜体中取出来,移到受体母畜输卵管或子宫中,“借腹怀胎”繁殖优良牲畜的技术。
为成倍甚至成数倍地提高优良胚胎移植后所得到的成体数,用显微外科的手术方法将一个胚胎分割为2个或多个,制造同卵多仔。
国内外科学家们已在鼠、兔、牛、羊、猪的胚胎分割上取得了成功,这一技术成为胚胎分割胚胎分割(Embryo bisection)是指借助显微操作技术或徒手操作方法切割早期胚胎成二、四等多等份再移植给受体母畜,从而获得同卵双胎或多胎的生物学新技术。
胚胎干细胞研究现状与未来展望

胚胎干细胞研究现状与未来展望胚胎干细胞研究是一个备受关注的课题。
胚胎干细胞是一种可以自我复制并且可以分化为身体的各种细胞类型的干细胞。
这些细胞可以用来研究疾病的发展,并且有潜力用于治疗一些难以治愈的疾病。
在本文中,我们将探讨胚胎干细胞研究的现状和未来展望。
1. 胚胎干细胞研究的历史胚胎干细胞的研究始于20世纪90年代。
它最初是在小鼠胚胎中被发现的。
随后,在1998年,人类胚胎干细胞也被成功地分离出来,并且在体外培养中自我复制和分化成各种细胞类型。
这项研究的成功受到了全球科学家的赞誉,并被认为是医学史上的一项重大里程碑。
2. 胚胎干细胞的应用胚胎干细胞有许多应用,其中一项是用于研究疾病的发展。
科学家可以使用胚胎干细胞来模拟某些疾病的发展过程,以便更好地理解疾病的原因和治疗方法。
胚胎干细胞也可以用于生物医学工程,通过分化成不同类型的细胞来生成组织和器官。
此外,胚胎干细胞可以用于治疗某些疾病,例如血液病和部分器官病变。
然而,由于胚胎干细胞研究需要大量的人类胚胎,这引发了道德争议和法律挑战。
一些社会和宗教领袖将该研究视为“对人类的残杀”,并反对它的应用。
因此,在一些国家,包括美国和德国,这种研究受到严格限制或禁止。
3. 其他类型的干细胞管理员是一名Windows用户另一种干细胞被发现具有相似的特性,但不受道德和法律上的限制。
这种干细胞被称为诱导多能性干细胞(iPS)细胞。
iPS细胞是从一些体细胞中转化而来,例如皮肤细胞和血液细胞。
这种类型的干细胞在近年来逐渐成为研究的热点之一,因为它们无需依赖人类胚胎,更容易获得和使用。
然而,iPS细胞也存在一些问题。
它们的制备需要使用一些病毒质粒,这可能会导致某些基因突变,从而引起未知的副作用。
此外,这种类型的细胞还没有经过足够的实验测试,以验证其在治疗中的有效性和安全性。
4. 未来展望随着科学技术的不断进步,人们对胚胎干细胞和iPS细胞的应用前景越来越乐观。
虽然这些干细胞仍然面临着很多挑战,但人们相信在未来它们将可以成为治疗疾病的有力工具。
人类胚胎干细胞和诱导多能干细胞的研究

人类胚胎干细胞和诱导多能干细胞的研究人类胚胎干细胞(human embryonic stem cells,hESCs)和诱导多能干细胞(induced pluripotent stem cells, iPSCs)是当今生物医学研究的重要热点之一。
这两种干细胞都具有自我更新和分化为多种不同类型细胞的能力,因此在组织再生、疾病治疗、药物筛选等领域有着广泛的应用前景。
本文将综述人类胚胎干细胞和诱导多能干细胞的研究现状和前景。
一、人类胚胎干细胞1. 发现和特点人类胚胎干细胞是在1998年,由美国犹他大学埃文斯实验室发现的。
它们是从人类胚胎的内细胞团(inner cell mass,ICM)中分离出来的非常原始的细胞,具有自我更新和无限增殖的能力,并可以分化为身体的所有不同类型的细胞,包括神经元、心肌细胞、肝细胞等。
这些特点使得人类胚胎干细胞成为组织工程和再生医学领域的重要研究材料,有着广泛的用途。
2. 研究进展和问题尽管人类胚胎干细胞潜力巨大,但是在研究和应用过程中依旧受到很多限制和问题。
首先,人类胚胎干细胞的获取受到伦理和法律的限制。
在许多国家和地区,胚胎干细胞研究和应用仍然是禁止或受严格限制的。
即使是在开放的国家,也需遵循伦理标准和规定的程序,获得胚胎干细胞。
其次,人类胚胎干细胞的使用也存在一些问题。
首先,人类胚胎干细胞具有致癌性和免疫排异等风险,不当的使用会导致一些不良后果。
其次,人类胚胎干细胞分化过程中的影响因素、机制以及调控方法还不完全清楚,因此在分化过程中的控制更为困难。
此外,用于分化人类胚胎干细胞的培养基和因子组合等方法,也在不断的优化和改进中。
二、诱导多能干细胞1. 发现和特点在人类胚胎干细胞受到法律和伦理限制的背景下,2006年,日本的山中伸弥等一众科学家发现了诱导多能干细胞(induced pluripotent stem cells,iPSCs),这是人类成体细胞被诱导再生为早期胚胎干细胞状态的一种细胞,可以用于组织工程、疾病治疗、药物筛选等领域。
动物学论文:四倍体胚胎 ES细胞 电融合 囊胚注射

动物学论文:小鼠四倍体补偿技术的初步探讨【中文摘要】胚胎干细胞(embryonic stem cell, ESC)是具有自我更新和多向分化潜能的胚胎细胞,具有向机体各种组织细胞分化的能力,又称为全能干细胞。
小鼠二倍体胚胎经电融合可产生四倍体胚胎,这些胚胎与孤雌、孤雄生殖一样不能发育成正常个体。
ES细胞与四倍体胚胎形成嵌合体的过程中,ES细胞广泛参与胚体、尿囊、羊膜、绒毛膜中胚层和卵黄囊中胚层的形成,而四倍体来源的细胞主要分布在胚外组织,如滋养层、卵黄囊膜、尿囊膜、胎盘等,几乎不参与胎儿本身的形成。
因此,如果将ES细胞与四倍体胚胎嵌合,使二者的发育能力互相补偿,就有可能得到完全由ES细胞发育而来的个体,这种技术被称为四倍体补偿技术(tetraploid embryo complementation),所得到的小鼠称为ES小鼠。
Nagy等在1993年首次用聚合法得到了完全由ES细胞发育而来的ES小鼠。
随后,更多人利用四倍体囊胚注射法来获得ES小鼠。
1.电融合获得四倍体胚胎及其发育能力比较利用昆明小白鼠2细胞期胚胎进行电融合、经体外培养得到四倍体囊胚,对电融合条件进行了摸索,结果在交流电1-2V排序、直流电50V电击、脉冲时程35μs、脉冲次数2次的...【英文摘要】Embryonic stem (ES) cells are drived from the inner cell mass (ICM) of balstocysts with potential capacity of self-renewal and differentiation. ES cells possess the capacity of differentiation to various somatic cell lineages,so they are called pluripotent stem cells. The diploid embryo of mice may produce tetraploid embryo by electrofusion. The tetraploid embryo whose developmental capacity is the same as parthenogenetic and androgenesis, can’t develop into normal individuals. During the formation of chim...【关键词】四倍体胚胎 ES细胞电融合囊胚注射【英文关键词】Tetraploid embryo Embryonic stem cell Electrical fusion Blastocyst injection【目录】小鼠四倍体补偿技术的初步探讨摘要4-6ABSTRACT6-8缩略词表11-13第一部分实验研究13-45第一章电融合获得四倍体胚胎及发育能力比较13-20 1 材料13-14 2 方法14-15 3 结果15-17 4 讨论17 5 结论17-18参考文献18-20第二章胚胎干细胞的常规培养及鉴定20-30 1 材料20-22 2 方法22-26 3. 结果26 4. 讨论26-27 5. 结论27-28参考文献28-30第三章ES细胞的囊胚注射及胚胎移植30-38 1 材料30-31 2 方法31-34 3 结果34-35 4 讨论35-36 5 结论36-37参考文献37-38结论38-39图版一39-40图版二40-41图版三41-42图版四42-43图版五43-44图版六44-45第二部分文献综述45-61一胚胎干细胞的研究进展45-521、胚胎干细胞的研究历史45-462、胚胎干细胞的生物学特性46-483、影响胚胎干细胞的关键因素48-504、胚胎干细胞的应用前景50-52二四倍体补偿技术的研究进展52-561、四倍体胚胎的制备52-532、四倍体胚胎的基因表达53-543、ES/4n嵌合体胚胎的发育544、利用四倍体补偿技术生产ES小鼠存在的问题54-555、四倍体补偿技术的应用前景55-56参考文献56-61致谢61-62硕士期间论文发表情况62。
胚胎干细胞研究的现状与前景

胚胎干细胞研究的现状与前景胚胎干细胞可以分化成人体的各种组织和器官,因此一直是医学研究的热点之一。
但是,由于涉及到胚胎的生命伦理问题,使得该领域的发展遇到了很多挑战和阻碍。
本文将分析胚胎干细胞研究的现状和前景,同时探讨胚胎干细胞所能带来的医学和科学意义。
胚胎干细胞的来源胚胎干细胞最初是从早期人类胚胎中获得的,它们具有很强的自我更新能力和分化潜能,可以进一步分化成不同类型的细胞,如神经细胞、心肌细胞等等。
然而,由于胚胎干细胞的采集必须摧毁早期胚胎,对于胚胎干细胞的使用,存在严重的道德和伦理问题。
因此,与此同时,科学家也在寻求其他替代突破性的治疗和研究方法。
目前,科学家已经通过多种渠道获取到胚胎干细胞。
一种常见的方法是使用超过了胚胎发育初期就死亡的胚胎,它们通常来自于体外受精或植入宫腔的过程中出现的发育异常。
另外,通过基因编辑技术,科学家也能够改变普通细胞的基因组,使其成为胚胎干细胞。
这些方法使得胚胎干细胞的获取更加便捷和合法,但是相关伦理问题依然存在。
胚胎干细胞的研究进展在以胚胎干细胞为研究对象的过程中,科学家已经取得了一些令人兴奋的进展。
其中最为显著的是胚胎干细胞的定向分化,这种分化可以让胚胎干细胞真正地变成任意一种身体细胞。
例如,在实验室里,科学家已经成功地将胚胎干细胞分化成为心肌细胞、神经元和血液细胞等各种类型的细胞。
这种胚胎干细胞的分化能力,引发了人们对于干细胞的热情。
这些不同类型的细胞可以用于治疗许多疾病,如糖尿病、心血管疾病、阿尔茨海默病等等。
此外,胚胎干细胞还可以用于疾病的研究,这不仅有助于探索疾病发生机制,更有助于开发新的药物治疗手段。
胚胎干细胞的应用前景胚胎干细胞的应用前景非常广阔,它可以改善许多重要疾病的治疗方式。
例如,它可以为因器官功能衰竭而需要移植的患者提供新的治疗方法。
实际上,胚胎干细胞已经被用于治疗严重的神经系统疾病,如帕金森综合征、脑积水和脊髓损伤等等。
此外,胚胎干细胞也可以用于修复其他器官,如心脏、肝脏和胰腺等等。
干细胞论文细胞工程论文

干细胞论文细胞工程论文神经干细胞及其应用研究新进展神经干细胞(neural stem cells,NSCs)不仅存在于所有哺乳动物胚胎发育期的脑内,而且在其成年之后也有,这已为神经科学界所普遍接受。
神经干细胞由于具有自我更新和多向分化潜能,使神经系统损伤后的细胞替代治疗成为可能。
神经干细胞的分离、成功培养,不仅对中枢神经系统发育成熟后不可再生的理论提出挑战,而且通过基因工程修饰技术,神经干细胞可以作为载体用于神经系统疾病的基因治疗。
1 神经干细胞的分布大量研究表明成年哺乳动物的脑室下区、海马、纹状体、大脑皮质等区域均有NSCs存在,其中侧脑室壁的脑室下层(sub ventricular zone,SVZ)和海马齿状回的颗粒下层(sub granular zone,SGZ)是神经干细胞的两个主要脑区。
另外,研究者们还在成年哺乳动物脑内的其他部位发现了神经干细胞的存在,例如在黑质内发现了新生的多巴胺能神经元。
成年哺乳动物脑内广泛存在着神经干细胞,正常情况下,这些细胞大部分处于休眠状态,在脑损伤时这些细胞能被激活,发生增殖、迁移并分化,参与损伤后神经结构重建和功能恢复。
2 神经干细胞的生物学特性神经干细胞是指具有分化为神经元、星形胶质细胞和少突胶质细胞的能力,能自我更新,并足以提供大量脑组织细胞。
其生物学特性主要有以下几点:(1)多向分化潜能:可分化构成神经系统3种主要细胞,即神经元细胞、星型胶质细胞及少突胶质细胞。
(2)自我更新:神经干细胞具有高度增殖和自我更新能力,通过对称性或非对称性分裂产生新NSCs,以此来维持干细胞库的稳定。
(3)转分化性:即在适宜环境下成体神经干细胞可以产生其他组织分化的细胞类型,如骨髓基质干细胞不仅可分化为中胚层的间质组织,还保持有内外胚层组织的分化潜能。
(4)迁移能力:在神经系统发育过程中,NSC沿着发育索方向迁移。
移植后的NSC受病变部位神经源性信号的影响,也具有向病变部位迁移的趋化性,并分化成特异性细胞。
胚胎干细胞的制备及研究进展

胚胎干细胞的制备及研究进展摘要:胚胎干细胞(ES细胞)是从动物早期胚胎的内细胞团或原始生殖细胞分离出来的具有发育全能性的一种未分化的无限增殖细胞系。
ES细胞在动物克隆、转基因动物生产、细胞工程、组织工程、临床克隆治疗和发育生物学等方面的研究应用中起着重要的作用。
引言近年来,随着科学技术的不断发展,世界各国对胚胎干细胞的研究不断深入,取得了许多突破性的进展[1]。
科学证明小鼠ES细胞可以分化为心肌细胞、造血细胞、卵黄囊细胞、骨髓细胞、平滑肌细胞、脂肪细胞、软骨细胞、成骨细胞、内皮细胞、黑色素细胞、神经细胞、神经胶质细胞、淋巴细胞、胰岛细胞、滋养层细胞等。
人类ES细胞也可以分化为滋养层细胞、神经细胞、神经胶质细胞、造血细胞、心肌细胞等。
ES细胞不仅可以作为体外研究细胞分化和发育调控机制的模型,而且还可以作为一种载体,将通过同源重组产生的基因组的定点突变导入个体[2]。
这意味着ES细胞将在动物克隆、转基因动物生产、细胞工程、组织工程、临床克隆治疗和发育生物学等方面发挥重要作用,为人类攻克癌症等疑难杂症开辟新的道路。
1胚胎干细胞胚胎干细胞是由哺乳动物附植前早期胚胎的内细胞团细胞或附植后胚胎的原始生殖细胞(Primordial germ cells,PGCs)通过体外分离培养而建立的克隆细胞系。
它具有与早期胚胎细胞相似的形态,即胞体小、核大、胞浆少且具有正常的二倍体核型。
ES细胞最突出的特点是只生长不分化,且保持早期胚胎发育的全能性,在饲养层上或含有白血病抑制因子(leukemia inhibitory factor,LIF)的培养基中,可稳定传代,长期培养。
体外诱导分化可形成3个胚层的分化细胞。
另外,ES细胞还具有种系传递功能和具有培养细胞所有的特征[3]。
胚胎干细胞不但可用于研究哺乳动物胚胎早期发育和细胞谱系分化,还可对它的基因组进行操作,通过基因打靶、突变和转基因等技术,建立各种实验模型,研究发育、肿瘤、免疫以及人类遗传病等有关问题,大大推动和发展了哺乳动物生物学的研究。
胚胎干细胞的研究进展

胚胎干细胞的研究进展摘要:胚胎干细胞(embryonic stem cells, ES cells) 是存在于胚胎发育早期阶段,具有自我更新和多分化潜能性的干细胞,是组成机体各种组织器官的起源细胞。
已经广泛用于生命科学的许多领域,它在医学方面的应用成为医学领域的研究热点。
本文综述了近些年关于胚胎干细胞分离培养与鉴定特征和应用的研究进展,同时也指出了目前所面临的问题,对今后的研究方向进行了展望。
关键词:胚胎干细胞;分离培养与鉴定特征;应用胚胎干细胞(embryonic stem cell,ES细胞)是一种从早期胚胎的囊胚内细胞团细胞或胎儿原始生殖细胞( primordial germ cells,PGCs) 中经分离体外抑制分化培养得到的具有发育全能性( 或多能性) 的一类干细胞,与已经成熟分化的体细胞一样,ES细胞也是一分为二地分裂增殖,且ESC具有体外培养无限增殖自我更新和多向分化的特性。
在一定的培养条件下,ES细胞可以在体外长久和稳定地自我复制,实现永生,无论在体外还是体内环境,ES细胞都能被诱导分化为内中外3个胚层的几乎所有类型细胞。
因此,ES细胞成为研究哺乳动物早期胚胎发生细胞组织分化基因表达调控等发育生物学基础研究的一个非常理想的模型系统和非常有用的工具,也是进行动物胚胎工程开发和用于治疗各种疾病,修复受损伤的组织和器官的一个重要途径,具有广泛的应用前景[1,2]。
20世纪末开始,ES细胞的研究就一直是生物医学领域的热点。
美国《科学》杂志评出的上个世纪十大科学突破中,“干细胞研究与应用”名列榜首。
ES细胞的研究还处于起步阶段,目前人们已经能够分离培养干细胞,但诱导ES细胞定向分化还面临许多困难。
1 胚胎干细胞的概念和研究历史胚胎干细胞研究的起源来自20世纪70年代对畸胎瘤的研究:有人把早期的小鼠胚胎移植到成年小鼠体内后产生了畸胎癌( 即恶性的畸胎瘤),畸胎癌内的细胞( 即EC,胚胎癌细胞) 能在体外自我更新且能分化成不同种类的细胞,由于这种类型的畸胎癌只能由着床前的早期小鼠胚胎产生,因此推测EC细胞的来源是胚胎发育早期短暂出现的外胚层细胞( epiblast) 关于EC细胞的研究使科学家认为可能从小鼠早期胚胎中分离到一种能分化成多种细胞的具有全能性的干细胞,即胚胎干细胞( ESC)。
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细胞工程课程论文题目:胚胎干细胞在生物医学方面的研究及用学号:20100412310035姓名:周文斌年级:2010级专业:生物工程(1)班指导教师:完成日期:2013 年11 月28 日成绩:胚胎干细胞在生物医学方面的研究及应用摘要:干细胞,在医学中被称为“万用细胞”,是一类具有自我更新和分化潜能的细胞,在生命的生长与发育中其起主干作用的原始细胞。
本文即以干细胞为基础,从胚胎干细胞概念出发,介绍胚胎干细胞的生物学特性,对近年来国外胚胎干细胞的研究历程做出梳理与总结,并对其研究成果、应用前景及存在问题作出概述。
关键词:干细胞;胚胎干细胞;生物学特性;研究历程及成果;应用前景;存在问题一、干细胞干细胞(stem cells, SC)是一类具有自我复制能力的多潜能细胞,在一定条件下,它可以分化成多种功能细胞。
根据干细胞所处的发育阶段分为胚胎干细胞和成体干细胞。
根据干细胞的发育潜能分为三类:全能干细胞(totipotent stem cell,TSC)、多能干细胞(pluripotent stem cell)和单能干细胞(unipotent stem cell)。
干细胞是一种未充分分化,尚不成熟的细胞,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”。
二、胚胎干细胞(ESC)胚胎干细胞(embryonic stem cell,ESC)是从着床前胚胎细胞团或原始生殖细胞经体外分化抑制培养分离的一种全能性细胞[1]。
它具有体外培养无限增殖、自我更新和多向分化的特性。
无论在体外还是体环境,ES细胞都能被诱导分化为机体几乎所有的细胞类型。
1981年,埃文斯(Evans)和考夫曼(Kaufman)从小鼠胚囊细胞团建立了未分化的小鼠胚胎干细胞[2,3]。
1998年,汤姆森(Thomson)在体外受精5 天的人囊胚中成功分离出hES细胞, 体外培养维持不分化状态均传代30 代以上,建立了人的胚胎干细胞系开创了胚胎干细胞的新纪元[4]。
三、生物学特性1、形态学特征ES细胞具有与早期胚胎细胞相似的形态结构,细胞核大,有一个或几个核仁,胞核中多为常染色质,胞质胞浆少,结构简单。
体外培养时,细胞排列紧密,呈集落状生长。
用碱性磷酸酶染色,ES细胞呈棕红色,而周围的成纤维细胞呈淡黄色[5]。
2、全能性或多能性ES 细胞全能性或多能性的基础是其具有的高度的分化潜能。
细胞分化终究归结为在胚胎发育过程中基因组中的特定基因按一定顺序相继活化和表达, 所以,细胞全能性的实质是细胞基因组中决定蛋白质编码的所有基因按一定顺序表达。
细胞全能性或多能性与细胞分化状态的相对稳定性密切相关。
细胞分化具有相对的稳定性, 但在一定条件下, 细胞分化又是可逆的。
低等生物细胞和高等动物的早期胚胎细胞具有全能性, 但用成年绵羊的乳腺细胞和胎儿成纤维细胞为供体进行核移植生出了绵羊羔,这表明:不但未分化的胚胎细胞具有全能性, 已分化的体细胞在特定条件下经过脱分化( Dedifferent iation) 也具有全能性。
已分化的细胞具有全能性的前提条件是这种细胞在体外诱导进入休眠状态。
细胞全能性是细胞核基因在不断变化的胞质环境的作用下有次序、有系统地表达的结果,在分化的细胞存在有可逆性修饰的遗传物质。
但并非所有的体细胞均具有全能性,例如红细胞, 在成熟时失去细胞核, 丧失了可逆性分化的遗传物质。
四、研究历程及成果1、60年代,几个近亲种系的小鼠睾丸畸胎瘤的研究表明其来源于胚胎生殖细胞(embryonic germ cells, EG细胞),此工作确立了胚胎癌细胞(embryonic carcinoma cells, EC细胞)是一种干细胞[6]。
2、1981年,Evan, Kaufman 和Martin从小鼠胚泡细胞群分离出小鼠ES细胞。
他们建立了小鼠ES细胞体外培养条件。
由这些细胞产生的细胞系有正常的二倍型,像原生殖细胞一样产生三个胚层的衍生物。
将ES细胞注入上鼠,能诱导形成畸胎瘤[2,3]。
3、1992 年, 两组科学家直接从受精后8~12 天的鼠胚中成功分离出mEG细胞【7,8】。
1994年,通过体外授精和病人捐献的人胚泡处于2-原核期。
胚泡细胞群在培养中得以保存其周边有滋养层细胞聚集,ES样细胞位于中央。
4、1998年美国有两个小组分别培养出了人的多能( pluripotent )干细胞:JamesA. 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[4]。
他们使用的方法是:人卵体外受精后,将胚胎培育到囊胚阶段,提取 inner cell mass细胞,建立细胞株。
经测试这些细胞株的细胞表面marker 和酶活性,证实他们就是全能干细胞。
用这种方法,每个胚胎可取得15-20干细胞用于培养。
John D. Gearhart在Johns Hopkins大学领导的另一个研究小组也从人胚胎组织中建立了干细胞株。
他们的方法是:从受精后5-9周人工流产的胚胎中提取生殖母细胞( primordial germ cell )。
由此培养的细胞株,证实具有全能干细胞的特征。
5、2000年,由Pera、Trounson 和Bongso 领导的新加坡和澳大利亚科学家从治疗不育症的夫妇捐赠的胚泡细胞群中分离得到人ES细胞,这些细胞体外增殖,保持正常的核型,自发分化形成来源于三个胚层的体细胞系。
将其注入免疫缺陷小鼠错开产生畸胎瘤。
6、2002年妇幼保健院生殖与遗传研究所完成了中国首例囊胚胎培养技术。
该技术不仅大提高了试管婴儿的妊娠成功率,还有效地降低多胞胎发生率。
美国哈佛大学医学院正与妇幼保健院生殖与遗传研究所合作,人工共同研究干细胞的分化,为“克隆”人体器官创造条件。
7、2003,建立了人类皮肤细胞与兔子卵细胞种间融合的方法,为人胚胎干细胞研究提供了新的途径。
8、2008年1月美国加利福尼亚州从事干细胞研究的Stemagen公司采用克隆多利的技术来建立人体晶胚,首次宣布由人体细胞成功克隆人体胚胎,虽然这些比针头还要小的晶胚细胞只存活了5天时间,它们却被视为治疗阿尔茨海默症、帕金森氏症等疾病的一个里程碑.9、2009年2月2日省干细胞工程技术研究中心宣布首次成功克隆人类囊胚,此研究选择了健康卵细胞志愿捐献者12人,经过促排卵共获得135枚卵细胞,其中77枚卵细胞进行了预实验,58枚卵细胞用于实验,最终成功获取囊胚5枚。
其中4枚囊胚的供体细胞来源于正常人皮肤纤维细胞,1枚来源于帕金森患者外周血淋巴细胞。
因而,揭示了在构建胚胎发育过程中的部分科学和技术问题,这使治疗性克隆研究向前迈进了一大步。
五、应用前景1、研究体外细胞分化的理想材料ES细胞在添加抑制因子的培养液中,能够维持不分化的状态。
在培养液中加入分化诱导因子,如牛黄酸、丁酰环腺苷酸等化学物质时,就可以诱导ES细胞向不同类型的组织细胞分化,这为揭示细胞分化和细胞凋亡的机理提供了有效的手段。
2、治疗疾病用神经细胞治疗神经变性疾病(帕金森综合症、脊髓损伤、阿尔兹海默病),肝细胞治疗肝炎、骨骼肌细胞治疗肌营养不良,胰岛细胞治疗糖尿病,心肌细胞修复坏死的心肌等[12]。
另外,目前,ES 细胞作为组织工程的种子细胞,已在体外培养膀胱组织、胰腺、皮肤和角膜等方面取得成功[11]。
3、畜牧业和制药实验研究表明,ES细胞可提高基因转移效率,因此,ES细胞系对于转基因动物与克隆动物生产(如稀有动物)、高效率产品的生产、药物制造等具有重要的利用价值【9,10】。
4、器官移植对胚胎干细胞进行体外培养,经过诱导分化,形成相应的组织和器官,可以用于组织器官的移植,使体病变的组织器官得以修复并恢复正常功能。
而且用自体的细胞进行培养后移植还可以避免异体移植所带来的免疫排斥问题。
目前,在动物实验方面,用ES细胞诱导分化出的某些组织细胞已成功地治愈肝衰竭、心衰竭、成骨不良等疑难病症。
也许在不久的将来,当我们的身体某一类细胞功能出现异常或退化时,就可以通过诱导ES细胞定向分化来及时修补[13]。
5、克隆动物胚胎干细胞在理论上具有可以无限地传代增殖,而且不改变其基因型和表现型的特点。
如果以胚胎干细胞细胞作为核供体进行核移植,可以在短时间获得大量基因型和表现型完全相同的个体,这在保护珍稀野生动物方面有着重要意义。
还可对胚胎干细胞进行遗传操作,通过细胞核移植生产遗传修饰性动物,有可能创造新的物种。
6、转基因动物目前常用的生产转基因动物的方法是向受精卵中注射DNA。
外源基因的整合、表达和筛选工作是在个体水平上进行的,不仅工作繁琐、周期较长、成功率低,而且后代的遗传性状也常出现分离;而利用胚胎干细胞作为基因载体,得到基因整合的细胞,将载体胚胎干细胞直接进行核移植或者通过与胚胎嵌合获得嵌合动物, 胚胎干细胞在嵌合体中分化发育成全能性的生殖细胞,即可以得到携有目的基因的转基因动物。
一个优良的ES细胞系不仅可以用于各种目的基因转化,用各种方法将外源DNA导入细胞,而且外源基因的整合数目、位点、表达程序以及稳定性等都可以在细胞水平上进行加工、筛选,在很大程度上加快了动物遗传工程的进程。
7、胚胎干细胞在哺乳动物个体发育中的应用由于ES细胞可以分化为胚胎的胚层、中胚层和外胚层中任何一类细胞,于是可以将带有遗传标记的ES细胞注入早期胚胎的囊胚腔,通过组织化学染色,了解ES细胞的分化特点,这就为研究胚胎发育过程中的细胞分化及组织和器官形成的规律,进而研究动物体器官形成的时间、发育过程以及影响的因素等提供了可能。
总之,ES细胞应用前景非常广阔,1999年,《Science》将人ES细胞研究成果评为当年世界十大科技进展之首,2000年《Time》周刊将其列为20世纪十大科技成就之首,并认为ES细胞和人类基因组将同时成为新世纪最具发展和应用前景的领域[14]。
六、胚胎干细胞研究中存在的问题虽然作为十大科技之首,应用前景非常广阔,但胚胎干细胞(特别是人胚胎干细胞) 的研究与应用却面临着巨大的挑战。
主要有以下几方面的原因:1、ES细胞在体外定向诱导难度大ES细胞在治疗前必须事先在体外被诱导分化为某种特异的组织细胞,否则直接移植有发生畸胎瘤的危险。
2、免疫排斥免疫排斥仍是目前异体ES细胞移植的最大障碍。
尽管诱人设想提出对ES细胞的基因作某些修饰,从而创建适合所有个体的“万能供者细胞”,即通用的ES系。
但这种方法需要破坏和改变细胞中许多基因,安全性得不到保障[12]。
3、人ES细胞来源匮乏(1)伦理道德因为人ES细胞需要取自胚胎,而多数人认为杀死胚胎就是毁灭生命,侵犯人权,特别是对治疗性克隆的争议更大,不仅要杀死胚胎,还容易犯克隆人的错误[15]。
(2)成功率不高目前科学家对人ES细胞培养扩增时如何保持其不分化,即体外建系的最佳条件不清楚,因此人E细胞建系的成功率不高[12]。