胚胎干细胞——定义、用途和局限性

胚胎干细胞是可以产生构成人类的所有组织类型的细胞。这些干细胞正用于药物开发、毒理学测试和疾病逆转，以及生长健康的新组织以治愈损伤。

虽然它们是强大的细胞，但胚胎干细胞的产生存在争议，因为它们是从人类胚胎中产生的。出于这个原因，它们的使用受到限制并且获得的资金也受到限制。在下面了解有关这些细胞的更多信息。

胚胎干细胞及其用途

在本文中：

• 什么是胚胎干细胞？
• 胚胎干细胞的优缺点
• 人类胚胎干细胞
• 收获胚胎干细胞的时间表是什么？
• 人类胚胎干细胞研究史
• 多能特性的意义
• 全能、多能和多能
• 治疗疾病的潜力
• 医学研究的潜力
• 存在哪些类型的干细胞？
• 成体干细胞怎么样？
• 干细胞疗法的未来

什么是胚胎干细胞？

胚胎干细胞是存在于早期胚胎中的独特细胞。在怀孕期间，它们会发育成形成胎儿和新生儿的所有细胞和组织。

无论是胚胎干细胞还是其他细胞，干细胞都不同于其他类型的细胞，代表构成人体的万亿细胞中的一小部分。与普通细胞不同，胚胎干细胞可以繁殖。它们还可以变成不同种类的细胞，称为分化。

这些多能干细胞拥有特殊的特性，通常使它们比成体干细胞更适合用于治疗目的。记住“成人”干细胞也可以指新生儿和儿童中的干细胞，这很有帮助。该术语仅表示细胞来自活产后的人类，这使得成体干细胞类型没有争议。

胚胎干细胞的优点和缺点

用于制造胚胎干细胞的胚胎来自体外受精诊所。否则，这些胚胎将被生育诊所作为医疗废物销毁或丢弃，因为它们不是被选择植入母亲或代孕母亲体内的。

因为它们是从胚胎中产生的，所以有些人反对涉及胚胎干细胞的研究。其他团体，如Michael J. Fox Foundation，一直非常支持胚胎干细胞研究，因为这些细胞用途广泛，在再生医学中具有巨大潜力，可用于治疗一系列给人类带来负担的疾病，例如帕金森氏症病、阿尔茨海默病、多发性硬化症 (MS) 等。

人类胚胎干细胞

人类胚胎干细胞 (hESC) 是多能细胞，来源于生育诊所的胚胎，并在知情捐赠者同意的情况下提供。胚胎干细胞通常在受精后不久（4-5天内）通过将胚泡的内细胞团转移到细胞培养基中来收获，以便细胞可以在实验室中增殖。

多能细胞可以产生构成人体的所有细胞类型，使它们在再生医学应用中非常强大。

顾名思义，人类胚胎干细胞来源于人类胚胎，这使得它们的生产存在争议。值得庆幸的是，这些细胞仅由胚胎产生，否则这些胚胎将被视为生物废物，作为生育诊所辅助生育过程的副产品产生。

相比之下，胚胎干细胞也可以来源于动物，例如小鼠、大鼠、猴子等。这些动物来源的胚胎干细胞在研究应用中的使用争议要小得多。不幸的是，它们也很少有治疗应用，因为在人体中使用动物细胞会产生免疫学问题。

收获胚胎干细胞的时间表是什么时候？

研究人员从胚泡中提取人类胚胎干细胞。这是最早形式的胚胎的学名，通常在受精阶段后4-5天。在传统的人类妊娠中，囊胚阶段发生在胚胎到达并植入母亲子宫壁之前。在这个胚泡阶段，年轻的胚胎有大约150个细胞。这使得分离它们以进行收获变得容易。

用于收获的囊胚胚胎来自生育诊所创造的胚胎，而不是来自女性的子宫。研究人员在精子和卵子捐赠者的许可下收获它们。一旦创建，胚泡胚胎可以在实验室条件下无限期保存。

研究人员在第4天或第5天阶段收获胚胎干细胞。这个时间范围很关键，因为它就在胚胎开始在其内部分裂多个细胞之后，但在这些细胞开始分化之前。

顾名思义，分化意味着细胞开始变得对三个胚层之一具有特异性。然而，内细胞团 (ICM) 确实在保护性外层内形成。在科学家穿透外层后，细胞从ICM中收获。

人类胚胎干细胞研究史

科学家于1981年首次在小鼠体内分离出胚胎干细胞。很久以后，他们于1998年分离出人类胚胎干细胞。伦理问题导致了研究中的大部分差距。出于道德和实际原因，需要从并非来自孕妇的胚胎中获取细胞 。

幸运的是，到20世纪90年代后期，  生育诊所完善了许多新技术。这些突破不仅意味着有希望的夫妇有更高的成功率，还创造了更多可存活的胚胎，可以从中提取干细胞。据报道，这些诊所有大约11,200个冷冻储存的胚胎，否则这些胚胎将被丢弃。相反，诊所捐赠了一些用于干细胞研究。

2001 年，当联邦政府决定资助胚胎干细胞研究时，科学家们扫清了第二个主要研究障碍。这种支持使各种研究机构能够获得和研究胚胎。

这一突破出现在一个激动人心的时刻，因为研究人员最近才学会如何提取所需的胚胎干细胞。1981年与老鼠有关的发现很重要。然而，这些细胞与人类胚胎干细胞差异太大，无法应用这些知识。在此期间，研究人员在其他灵长类动物身上取得了突破。

多能干细胞特性的意义

科学家重视胚胎干细胞，因为它们具有多能特性。对于我们当中的非科学家来说，这意味着它们的细胞具有高度的通用性，能够变成多种细胞类型。许多干细胞只能产生自身的精确拷贝——例如，血细胞到血细胞，骨细胞到骨细胞，等等。多能干细胞被定义为可以将自身转变为人体内几乎任何细胞或组织类型的细胞。

实际上，这使科学家能够将胚胎干细胞转化为身体的任何部位。细胞分层发育，称为胚层。人类具有三个胚层。最外面的外胚层由皮肤和神经系统组成。接下来是中胚层，构成骨骼、血液、肌肉和生殖系统。最内层的生殖细胞层，即 内胚层，包括肺和消化系统细胞。总之，成年人在这三层中有 220 种不同类型的细胞。

胚胎干细胞不断产生新细胞，使它们变得有用。这些繁殖能力意味着干细胞最终会形成可用于帮助患者的组织。这些组织也可以被科学家用来进行医学研究。

全能、多能和成体干细胞的区别？

虽然胚胎干细胞是多能干细胞，但还有两种其他类型的干细胞：全能细胞和专能细胞。它们的细胞类型有什么区别？答案很简单。

全能干细胞是最通用的干细胞类型，因为它们是在卵细胞受精后不久形成的。它们可以成为人体的所有细胞，也可以成为胚胎和发育中胎儿的细胞。在发育大约四天后，这些全能细胞会轻微特化，成为多能干细胞，例如胚胎干细胞。

后来，多能干细胞形成，它们的能力再次受到限制。他们的细胞类型通常更喜欢成为某一类或类别的细胞。

例如，造血干细胞 (HSC) 是一种多能干细胞，更喜欢成为血液和免疫系统的细胞，尽管有可能诱导它们成为其他细胞类型。

治疗疾病的潜力

科学家们直到最近才开始了解胚胎干细胞可以治疗多少疾病和病症。研究仍在进行中。由于许多健康问题涉及细胞功能障碍或死亡，人类胚胎干细胞可能能够逆转这些疾病的进展。

在未来，胚胎干细胞可能有助于治疗帕金森病、心脏病、糖尿病、脊髓损伤、视力问题或其他疾病和病症。

医学研究的潜力

合适的测试对象是实现药理学根本突破的主要障碍。早期版本的药物和外科手术具有潜在的副作用，这些副作用可能要到实际进行测试时才会出现。这对任何人类受试者来说显然都是有问题的，尤其是那些已经因疾病或受伤而虚弱的人。

这就是为什么人类胚胎干细胞为药物治疗和外科手术的新突破提供了根本机会。科学家们可以从胚胎干细胞中培育出健康的组织，以了解该组织对这些疗法的反应。他们还可以给予该组织特定的疾病，然后尝试通过新的医学突破来“治愈”它。

人类胚胎干细胞具有转化为其他细胞的能力。从这些新细胞中，科学家们可以制造心脏组织、骨髓组织、血液样本或他们需要测试的其他身体部位。这样一来，他们就可以避免在患者身上进行实验。

存在哪些类型的干细胞？

除了胚胎干细胞外，还存在几大类干细胞。

这些干细胞类型的完整列表如下：

• 胚胎干细胞 (ESC)  –这是唯一有争议的干细胞类型。胚胎干细胞源自胚泡，胚泡是胚胎发育中的一个阶段。如前所述，它们可以分化为体内的任何细胞或组织类型。
• 围产期干细胞 ——围产期干细胞是在出生前后的这段时间内获得的细胞。这些细胞的收集不会影响胎儿或新生儿，因此它们没有争议。
• 成体干细胞 ——这些是活体组织中存在的无争议细胞。每个人的骨髓、脂肪（脂肪组织）、牙髓、外周血等都有干细胞。
• 诱导多能干细胞（iPS 细胞）  ——iPS细胞于2006年在小鼠中被发现，2007年在人类中被发现。它们的细胞没有争议，因为它们是在实验室中通过基因重编程产生的成体细胞。像胚胎干细胞一样，它们可以变成体内的任何细胞。
• 癌症干细胞 (CSC) –癌症干细胞是一种似乎在肿瘤形成和潜在癌症进展中发挥作用的干细胞。

干细胞研究已经进行了50多年，因为干细胞具有重复分裂和复制的独特能力。此外，它们的非专业性使它们对再生医学应用产生了极大的兴趣。

成体干细胞怎么样？

成体干细胞也有更大的前景。在健康人体内，成体干细胞会在需要时产生新细胞，以维持正常功能并修复轻微伤口和疾病。然而，它们被认为不太通用，因为它们不能像胚胎干细胞一样分化成构成人体的所有组织类型。

成体干细胞通常倾向于成为人体内的某些组织。例如，造血干细胞 (HSC) 是一种广泛研究的成体干细胞类型。尽管 HSC 更愿意成为血液和免疫系统的细胞，但它们有时可以被诱导成为其他细胞类型。

成体干细胞应用的另一个例子是骨髓移植的成功。骨髓移植治疗免疫系统因化疗或放疗而受损的癌症患者。来自捐赠者或治疗前患者的骨髓移植使用骨髓干细胞来帮助产生新的细胞。

干细胞疗法的未来

随着时间的推移，研究人员在人体的许多部位发现了成体干细胞。现在已知成体干细胞存在于血液、骨髓、脂肪（脂肪）组织、牙髓、神经组织和许多其他部位。

这些干细胞能够通过组织修复或信号机制对多种疾病产生积极影响。特定的干细胞类型，如间充质干细胞，可以降低炎症、减少疤痕并改善免疫功能。

最近，成体干细胞还被认为具有内在的局限性，因为它们无法分化为构成人体的所有细胞。然而，研究人员发现了多种激活细胞分裂和分化的方法。这种在实验室条件下培养更健康组织的能力可能会极大地改变医学的未来。

胚胎干细胞的获取本质上受限于生育诊所的可用样本数量。然而，成年捐赠者数量更多。如果患者可以充当他或她自己的捐赠者，则尤其如此。

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