發(fā)布時(shí)間：2011-10-10
1.多能性細(xì)胞的研究歷史
人類是地球上最好奇的一種動(dòng)物，當(dāng)?shù)谝粋€(gè)孩子對(duì)著自己掉下的牙齒發(fā)呆，琢磨為什么玫瑰花可以長(zhǎng)出新枝而自己的牙齒埋進(jìn)土里卻什么也長(zhǎng)不出來(lái)開(kāi)始，人類就已經(jīng)走上了探索多能性之路了。
我們都知道，一個(gè)人的個(gè)體發(fā)育是由受精卵開(kāi)始的。由媽媽那里來(lái)的卵子和從爸爸那里來(lái)的精子結(jié)合后，形成一個(gè)受精卵，專業(yè)上講就是合子。受精卵一分二、二分四，以幾何級(jí)數(shù)倍增，并且不斷的分化、遷移，最終形成一個(gè)新的個(gè)體。
胚胎發(fā)育從受精卵開(kāi)始，經(jīng)歷2細(xì)胞、4細(xì)胞、8細(xì)胞、16細(xì)胞、桑椹胚、囊胚和孵化胚等階段，隨后發(fā)生附植，經(jīng)原腸化作用形成3個(gè)胚層?；旧现v，凡是取自早于囊胚期內(nèi)細(xì)胞團(tuán)之前的胚胎的干細(xì)胞以及與它們結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、功能一樣的細(xì)胞我們都稱它們?yōu)榕咛ジ杉?xì)胞。胚胎干細(xì)胞是研究多能性的最理想的材料，因?yàn)樗鼈兪浅耸芫岩酝夥只芰ψ顝?qiáng)的一類細(xì)胞。事實(shí)上，除了胎盤以外，嚴(yán)格意義上的胚胎干細(xì)胞可以分化成動(dòng)物體（實(shí)際上是小鼠）的所有種類的細(xì)胞、組織和器官。
對(duì)于多能性的研究是一個(gè)很長(zhǎng)的故事，現(xiàn)在讓我們從頭說(shuō)起。
·不是胚胎干細(xì)胞的胚胎干細(xì)胞——胚胎癌細(xì)胞
人類是那么想知道多能性的秘密，以至于早在19世紀(jì)，就有人提出來(lái)通過(guò)研究胚胎癌細(xì)胞來(lái)探索多能性的秘密。
為什么呢？因?yàn)榕咛?shí)在是太小、太難得了，如果你要研究胚胎干細(xì)胞的話，必需得到非常早期的細(xì)胞，而這樣的細(xì)胞是很難從組織里分離出來(lái)的，就算分離出來(lái)也很難讓它們?cè)谌斯さ臈l件下生存下來(lái)，更不要說(shuō)保持它們的自我更新和分化的能力了。
所以，在很早以前就有人把主意打到了胚胎癌細(xì)胞的頭上。胚胎癌細(xì)胞是一類發(fā)生于原始生殖細(xì)胞的未分化癌，由于它的特殊的生物學(xué)特點(diǎn)，人們認(rèn)為它的形成在一定程度上反映了胚胎的發(fā)育，而胚胎癌細(xì)胞可能與胚胎早期未分化的干細(xì)胞相類似。但是這種腫瘤在人或動(dòng)物體內(nèi)的發(fā)病率是非常低的，這限制了胚胎癌細(xì)胞的研究，使得早期的動(dòng)物多能性的研究舉步維艱。
早在1956年巴里·皮爾斯和他的同事們就分離出來(lái)了人的胚胎癌細(xì)胞系，但是不幸的是他們所建立的細(xì)胞系以及此后其他科學(xué)家建立的人的胚胎癌的細(xì)胞系都沒(méi)有繼續(xù)分化的能力。
但是科學(xué)家們是不會(huì)輕易被困難打敗的，1958年，勒羅伊·史蒂文斯和他的同事們把小鼠早期胚胎移植到129品系小鼠的卵巢或腎臟被膜下，從而得到胚胎癌細(xì)胞。這是第一株被證明有類似于干細(xì)胞功能的腫瘤細(xì)胞。1964年克蘭斯密斯和皮爾斯又證明單個(gè)的胚胎癌細(xì)胞具有自我更新和多向分化的功能。至此，人類終于有了可供研究多能性的細(xì)胞系，雖然其實(shí)這不是真正意義上的胚胎干細(xì)胞，而更像是一種腫瘤干細(xì)胞。
·生殖系干細(xì)胞
另外還有一類多能性干細(xì)胞叫做生殖系干細(xì)胞，其實(shí)分為兩類，其中一類也來(lái)源于胚胎，但不是來(lái)源于嚴(yán)格意義上的胚胎干細(xì)胞的產(chǎn)生時(shí)期――內(nèi)細(xì)胞團(tuán)，而是來(lái)源于之后的原始生殖嵴。這種細(xì)胞是選取在胚胎發(fā)育過(guò)程中的將要發(fā)育成生殖器官的那一部分組織加以分離得到的：以小鼠為例，胚胎干細(xì)胞應(yīng)該是來(lái)源于受精后2-3天的胚胎，而生殖系干細(xì)胞則來(lái)源于8.5天到10天的胚胎；相對(duì)于人體而言則是5-10周的早期胚胎。這種細(xì)胞被稱為原始生殖細(xì)胞。
剛分離出來(lái)的原始生殖細(xì)胞只能維持很短的一段時(shí)間，但由它建立起來(lái)的胚胎生殖細(xì)胞系則具有與胚胎干細(xì)胞相似的生物學(xué)特性，比如都具有自我更新能力，都可以分化成三個(gè)胚層的細(xì)胞，都有完整的二倍體染色體等等胚胎干細(xì)胞的特點(diǎn)。但是，原始生殖細(xì)胞還有它自己的特點(diǎn)，比如，它非常的嬌嫩，普通的小鼠的胚胎干細(xì)胞即可以在支持細(xì)胞（滋養(yǎng)層細(xì)胞）中生長(zhǎng)，也可以不要支持細(xì)胞生長(zhǎng)，但原始生殖細(xì)胞卻不能沒(méi)有支持細(xì)胞來(lái)給它做“保姆”；更重要的是，它在印跡基因上與胚胎干細(xì)胞有著明顯的區(qū)別，以小鼠為例，9.5天的表達(dá)與體細(xì)胞一樣的印跡基因，到了10.5天就成了生殖細(xì)胞的印跡基因表達(dá)模式。這是為什么呢？研究其中的機(jī)制對(duì)我們了解胚胎發(fā)育的過(guò)程至關(guān)重要。
我們?yōu)槭裁匆芯可诚蹈杉?xì)胞呢？首先，多數(shù)生殖系干細(xì)胞都有著與胚胎干細(xì)胞類似的多能性，是研究多能性的較為理想的材料。但更重要的是，我們知道，幾乎所有的胚胎都是從受精卵開(kāi)始的，而受精卵的形成是需要來(lái)自父母雙方的生殖細(xì)胞的，那么生殖細(xì)胞是如何結(jié)合而形成受精卵，繼而形成胚胎的？生殖細(xì)胞無(wú)疑是研究這一過(guò)程的重要一步。還有，生殖系干細(xì)胞還可以被用來(lái)研究不育不孕癥，為千千萬(wàn)萬(wàn)沒(méi)有孩子的家庭造福。
小故事：
原始生殖細(xì)胞是由田納西范德比爾特大學(xué)醫(yī)學(xué)院的松井泰久和馬里蘭州的詹姆斯·雷斯尼克在1992年同時(shí)分別分離得到的。
有趣的是，這種同一種類型的細(xì)胞在兩個(gè)不同的實(shí)驗(yàn)室在同一時(shí)間分別得到的現(xiàn)象在細(xì)胞生物學(xué)界比比皆是，比如小鼠的胚胎干細(xì)胞、人的胚胎干細(xì)胞以及人的誘導(dǎo)多能性干細(xì)胞等，發(fā)現(xiàn)原始生殖細(xì)胞的這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)室就分別是在1992年的9月和10月發(fā)表的文章。不知道這是歷史的必然還是純粹的巧合。
·胚胎干細(xì)胞
(1）小鼠
真正意義上的哺乳動(dòng)物的胚胎干細(xì)胞其實(shí)是從小鼠的胚胎干細(xì)胞開(kāi)始的。1981年7月9日，著名的《自然》雜志發(fā)表了英國(guó)劍橋大學(xué)的馬丁·約翰·伊文思爵士和他的同事馬修·庫(kù)夫曼的一篇文章，報(bào)道他們建立的第一株小鼠的胚胎干細(xì)胞系。同年12月，美國(guó)加州大學(xué)的蓋爾·馬丁也在《美國(guó)科學(xué)院院報(bào)》上發(fā)表文章，報(bào)道了她所建立的小鼠胚胎干細(xì)胞系。
胚胎干細(xì)胞系的分離和建立是非常非常困難的。首先，小鼠的早期胚胎非常的小，事實(shí)上小鼠的子宮和卵巢在肉眼下基本上是看不到的，我們只能在放大鏡（體視鏡）下尋找它們的蹤跡，然后用非常精密的手術(shù)器械剝離囊胚（一般是用專門儀器拉制的玻璃針）。一般一只小鼠會(huì)有幾到十幾個(gè)胚胎，把它們挑出來(lái)后放在專門的培養(yǎng)皿中培養(yǎng)，并不是每個(gè)胚胎都可以繼續(xù)分裂生長(zhǎng)的，也有的胚胎長(zhǎng)著長(zhǎng)著就自發(fā)的分化了。而“免疫手術(shù)法”因?yàn)橐M(jìn)行免疫操作，就更為困難一點(diǎn)了。
但是科學(xué)家們是不會(huì)被困難嚇倒的，英國(guó)牛津大學(xué)的保羅·特薩教授甚至做了這樣的實(shí)驗(yàn)：他分別用小鼠的合子（受精卵）、2細(xì)胞、4細(xì)胞、8細(xì)胞，一直到桑椹胚和囊胚階段的胚胎建立胚胎干細(xì)胞系，比較它們的成功率以及所建立的細(xì)胞系的各種特性。這得有多大的毅力和耐性才能做到??！
事實(shí)上，早期胚胎地顯微操作是一個(gè)技術(shù)要求極高的高精度工種，在美國(guó)，一個(gè)技術(shù)精湛的顯微操作技術(shù)人員的工資比一個(gè)原子核物理教授的工資都要高，而且還供不應(yīng)求，每個(gè)技術(shù)人員都是他們實(shí)驗(yàn)室的“寶貝”，即使是在金融危機(jī)的時(shí)代也完全不用擔(dān)心會(huì)“下崗”。
還有值得一提的是，馬丁·約翰·伊文思爵士因?yàn)榻⑿∈笈咛ジ杉?xì)胞系、基因敲除小鼠和基因打靶上的杰出貢獻(xiàn)，與馬里奧·卡佩琪和奧利弗·史密斯共同分享了2007年的諾貝爾醫(yī)學(xué)與生理學(xué)獎(jiǎng)。事實(shí)上，基因敲除和基因打靶的基礎(chǔ)都是小鼠胚胎干細(xì)胞系的建立，沒(méi)有胚胎干細(xì)胞系的建立，其他的基因操作根本無(wú)從談起。
馬丁·約翰·伊文思爵士
馬丁·約翰·伊文思爵士分離培養(yǎng)的小鼠胚胎干細(xì)胞
除了用自然孕育的小鼠胚胎分離胚胎干細(xì)胞外，其實(shí)現(xiàn)在更多的還是用核移植的方法來(lái)獲取胚胎干細(xì)胞，就是把一個(gè)來(lái)源于體細(xì)胞的核取出來(lái)，移植進(jìn)入一個(gè)小鼠的卵細(xì)胞中，經(jīng)過(guò)體外培養(yǎng)和刺激，使其分裂發(fā)育成早期胚胎,再分離培養(yǎng)成為胚胎干細(xì)胞。這種方法比直接使用胚胎更為簡(jiǎn)單，成功率也高，更重要的是沒(méi)有倫理道德?tīng)?zhēng)論，除了可以用在動(dòng)物上，也可以用于人的胚胎干細(xì)胞的分離。
[延伸閱讀] 女兒國(guó)是神話嗎？
“孤雌生殖”，就是把雌性小鼠的卵母細(xì)胞拿出來(lái)經(jīng)過(guò)各種不同的物理的、化學(xué)的刺激，使其激活，形成二倍的雌原核，繼而發(fā)育成胚胎，而從這樣的胚胎中也可以分離出來(lái)胚胎干細(xì)胞。而如果這樣的胚胎繼續(xù)發(fā)育下去，就會(huì)形成“沒(méi)有父親的小鼠”了。你看，女兒國(guó)并不是只在神話傳說(shuō)中才有的。
（2）人
人的胚胎干細(xì)胞的建立要晚得多。1998年11月6日的《科學(xué)》雜志發(fā)表了一篇名為“人類胚泡來(lái)源的胚胎干細(xì)胞系”的文章，介紹了第一株人類胚胎干細(xì)胞系的分離、培養(yǎng)和鑒定過(guò)程。這個(gè)工作是美國(guó)威斯康星大學(xué)的詹姆斯·亞歷山大·湯姆森教授和他的同事們的研究成果，也是胚胎干細(xì)胞研究中劃時(shí)代的一件大事。
詹姆斯·亞歷山大·湯姆森是胚胎干細(xì)胞研究領(lǐng)域的大牛，在2007年也是他的實(shí)驗(yàn)室，與日本山中申彌的實(shí)驗(yàn)室同時(shí)得到了人類誘導(dǎo)多能性干細(xì)胞，這也是干細(xì)胞領(lǐng)域劃時(shí)代性質(zhì)的一件大事，2008年，他與山中申彌共同被美國(guó)《時(shí)代》雜志評(píng)選為影響世界的100位名人的第54位。不知道他會(huì)不會(huì)是下一位諾貝爾醫(yī)學(xué)與生理學(xué)獎(jiǎng)的獲得者，讓我們拭目以待。
詹姆斯·亞歷山大·湯姆森教授
詹姆斯·亞歷山大·湯姆森教授分離培養(yǎng)的人胚胎干細(xì)胞
湯姆森他們使用的是由捐獻(xiàn)者在體外人工受精的受精卵（這些受精卵應(yīng)該是做試管嬰兒時(shí)廢棄剩下的材料，由患者授權(quán)捐出），他們一共選取了36個(gè)冷凍或未經(jīng)冷凍的受精卵，其中20個(gè)在特殊的培養(yǎng)基中發(fā)育成了胚泡。他們選取了其中的14個(gè)分離胚泡中的內(nèi)細(xì)胞團(tuán)，其中5個(gè)最終形成了胚胎干細(xì)胞系。
他們?yōu)樽约旱娜祟惻咛ジ杉?xì)胞系制定了嚴(yán)格的定義：（1）必需來(lái)源于著床前或正在著床的早期胚胎；（2）可以長(zhǎng)期增殖而不分化；（3）具有穩(wěn)定的可以分化成三個(gè)胚層的能力。在他們的文章中，這些目的都達(dá)到了。
到目前為止，他們所分離得到的人類胚胎干細(xì)胞系在世界各地的實(shí)驗(yàn)室中得到了廣泛的應(yīng)用，是最經(jīng)典的人類胚胎干細(xì)胞系。套句“大腕”里的話：如果一個(gè)研究人類胚胎干細(xì)胞的實(shí)驗(yàn)室如果用的不是來(lái)自于湯姆森實(shí)驗(yàn)室的H1或H9等細(xì)胞系，你簡(jiǎn)直就不好意思和人打招呼！
事實(shí)上，湯姆森實(shí)驗(yàn)室的胚胎干細(xì)胞研究是有著非常深厚的科研基礎(chǔ)的，在人類胚胎干細(xì)胞之前，他們就分別在1995年和1996年首次分離鑒定了恒河猴和狨猴的胚胎干細(xì)胞，同時(shí)做了大量的胚胎干細(xì)胞自我更新及多能性機(jī)制方面的研究，所以由他們實(shí)驗(yàn)室首次分離鑒定出人類胚胎干細(xì)胞和人類誘導(dǎo)多能性干細(xì)胞一點(diǎn)兒也不奇怪。
·成長(zhǎng)的故事——人與小鼠的胚胎干細(xì)胞的不同
到目前為止，研究最多的，還是人與小鼠的胚胎干細(xì)胞，但是實(shí)際上這兩種干細(xì)胞還是有很大的區(qū)別的，這些區(qū)別在干細(xì)胞學(xué)界引起了巨大的曠日持久的爭(zhēng)議，到目前為止還無(wú)法得出一個(gè)定論。
從經(jīng)典的定義上來(lái)講，胚胎干細(xì)胞必需是來(lái)自于囊胚期的內(nèi)細(xì)胞團(tuán)的細(xì)胞，但是人們發(fā)現(xiàn)這些細(xì)胞并不都是一致的，而是多種細(xì)胞的混合體。那么，我們很容易就可以想得到，從這些細(xì)胞出發(fā)，我們得到的它們的后代也不會(huì)是完全相同的，有的也許更幼稚一點(diǎn)，有的也許更成熟一點(diǎn)。
事實(shí)上也確實(shí)是如此，一個(gè)細(xì)胞系的細(xì)胞也許通過(guò)一定的實(shí)驗(yàn)條件的選擇，可以達(dá)到一致，但是不同批次不同品系甚至不同物種的胚胎干細(xì)胞就會(huì)有很大的差別了。
拿人和小鼠的胚胎干細(xì)胞來(lái)講吧，人的胚胎干細(xì)胞無(wú)論是在形態(tài)上還是在很多生物學(xué)特性上都更類似于小鼠的上皮胚胎干細(xì)胞，而人的生殖系干細(xì)胞卻長(zhǎng)得很像小鼠的胚胎干細(xì)胞。因?yàn)樯掀釉谂咛グl(fā)育中是晚于囊胚期的，所以人們一致傾向于認(rèn)為人的所謂“胚胎干細(xì)胞”實(shí)際上比小鼠的要“成熟”。為了得到更為“幼稚”的人類的胚胎干細(xì)胞，人們做了各種各樣的嘗試，但到目前為止還沒(méi)有什么得到定論的結(jié)果。畢竟，人和小鼠本來(lái)就是兩種不同的物種，究竟是怎么發(fā)育和進(jìn)化的，到目前為止還是一個(gè)謎。
但，科學(xué)的目的不就是揭示世界上的謎團(tuán)的嗎？
·誘導(dǎo)多能性干細(xì)胞
目前，胚胎干細(xì)胞研究中最熱的一個(gè)方向其實(shí)是“誘導(dǎo)多能性干細(xì)胞”，就像干細(xì)胞界的“超女”和“快男”一樣，2006年一炮而紅，至今粉絲眾多，短短4年，發(fā)表的文章就已經(jīng)超過(guò)2500篇，真的可以說(shuō)得上是炙手可熱。在這個(gè)領(lǐng)域中國(guó)科學(xué)家也貢獻(xiàn)頗多，可以說(shuō)我們是和世界上的其他科學(xué)家站在同一個(gè)起跑線上，齊頭并進(jìn)。
簡(jiǎn)單的說(shuō)，動(dòng)物體的胚胎發(fā)育其實(shí)是一個(gè)程序化的過(guò)程，從受精卵開(kāi)始，不斷的分裂、增殖、分化，在什么時(shí)候什么位置表達(dá)什么蛋白都是設(shè)定好的，而這個(gè)設(shè)計(jì)圖就藏在我們的DNA序列之中，生而有之。做為進(jìn)化樹上較為高等的哺乳動(dòng)物，這個(gè)程序化的過(guò)程大部分是不可逆的，所以才有所謂的終末分化細(xì)胞。
但是，人們?yōu)榱搜芯慷嗄苄缘拿孛?，總是在想方設(shè)法地想要逆轉(zhuǎn)這個(gè)過(guò)程。最初人們想出的辦法就是核移植，把一個(gè)體細(xì)胞的核移入到一個(gè)去核的卵細(xì)胞中，讓這個(gè)卵細(xì)胞分裂增殖，這就意味著重新啟動(dòng)了那個(gè)體細(xì)胞的發(fā)育程序，從而得到一個(gè)新個(gè)體，綿羊“多莉”就是這樣來(lái)的。
但這并不能完全說(shuō)明問(wèn)題，因?yàn)槲覀冎皇悄靡粋€(gè)細(xì)胞的一部分逆回到了原始的狀態(tài)，而且還是通過(guò)把它和原始細(xì)胞融合才能得到。所以不能就此滿足的科學(xué)家繼續(xù)探索，終于在2006年日本的帥哥科學(xué)家山中申彌第一個(gè)做出了小鼠的誘導(dǎo)多能性干細(xì)胞，第二年又和美國(guó)的一個(gè)實(shí)驗(yàn)室同時(shí)做出了人的誘導(dǎo)多能性干細(xì)胞。
這種細(xì)胞就是通過(guò)實(shí)驗(yàn)室人工誘導(dǎo)的方法（最初是用病毒轉(zhuǎn)基因的方法）來(lái)使已經(jīng)終末分化的細(xì)胞重編程成為最為“幼稚”的胚胎干細(xì)胞。不需要卵細(xì)胞，只需要一些病毒、質(zhì)粒和化合物，就可以把一個(gè)體細(xì)胞恢復(fù)成具有胚胎干細(xì)胞特性的細(xì)胞。神奇吧？
關(guān)于誘導(dǎo)多能性干細(xì)胞的具體研究我們將會(huì)在后面的章節(jié)進(jìn)行專門的論述。
2.為什么要研究胚胎干細(xì)胞
·胚胎干細(xì)胞在再生醫(yī)學(xué)中的重要作用
相對(duì)于目前已經(jīng)大量用于臨床的成體干細(xì)胞來(lái)講，胚胎干細(xì)胞從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)講，在再生醫(yī)學(xué)中具有更輝煌的前景。
這是由胚胎干細(xì)胞的兩個(gè)特點(diǎn)決定的：首先，胚胎干細(xì)胞具有強(qiáng)大的自我更新和無(wú)限增殖的能力，這樣就可以源源不斷的提供用于修復(fù)的細(xì)胞；其次，胚胎干細(xì)胞還有強(qiáng)大的分化能力，理論上講，嚴(yán)格意義上的胚胎干細(xì)胞可以分化成除了胎盤組織以外的人體所有種類的細(xì)胞，也就是說(shuō)我們想要什么細(xì)胞它就能變成什么細(xì)胞。
強(qiáng)大吧？我們前面講到的那么多的成體干細(xì)胞和它一比，就都成了“小菜一碟”了。事實(shí)上，胚胎干細(xì)胞可變成各種各樣的成體干細(xì)胞，再分化成我們要的細(xì)胞。
所以，做為種子細(xì)胞，胚胎干細(xì)胞將是再生醫(yī)學(xué)的終極種子，現(xiàn)在所用的各種成體干細(xì)胞的療法最終都將讓位于胚胎干細(xì)胞。
·從胚胎發(fā)育到終極問(wèn)題
“我是誰(shuí)？我從哪里來(lái)？我又要到哪里去？”
這大概是每個(gè)人在成長(zhǎng)過(guò)程中都會(huì)問(wèn)自己的一個(gè)問(wèn)題，這也是我們?nèi)祟惖囊粋€(gè)終極問(wèn)題。從笛卡爾的“我思故我在”到現(xiàn)代神經(jīng)遺傳學(xué)、進(jìn)化心理學(xué)理論，人類一直在這個(gè)問(wèn)題上不停地追問(wèn)、不停地探討。而研究胚胎的發(fā)育正是解決這個(gè)問(wèn)題的一個(gè)關(guān)鍵。
讀過(guò)生物的人都知道，每個(gè)胚胎發(fā)育的過(guò)程實(shí)際上也是一個(gè)生物進(jìn)化的小規(guī)模重演，這是為什么呢？理論很多，但基本比較得到共識(shí)的看法是：生物的胚胎發(fā)育，是一個(gè)基因調(diào)控的過(guò)程，不同的基因依次被打開(kāi)、關(guān)閉。由于這是一個(gè)信號(hào)一級(jí)一級(jí)地放大的過(guò)程，越早表達(dá)的基因，其后來(lái)的影響將會(huì)被越放越大。因此能夠保留的突變一般發(fā)生在胚胎發(fā)育的晚期，因?yàn)槿绻蛔儼l(fā)生在發(fā)育的早期，將會(huì)對(duì)后面的發(fā)育過(guò)程發(fā)生重大的影響，其結(jié)果往往是災(zāi)難性的。這樣，那些較早表達(dá)的基因，往往是在進(jìn)化史上較為古老的祖先基因，較晚表達(dá)的基因，則是后來(lái)逐漸加入的。因此胚胎發(fā)育的過(guò)程就是一個(gè)從祖先基因到新近基因的依次表達(dá)的過(guò)程，所以可以在此過(guò)程中重演進(jìn)化過(guò)程的某些特征。
所以對(duì)胚胎發(fā)育的研究也是對(duì)進(jìn)化過(guò)程的一種研究，正是解決我們從哪里來(lái)的這個(gè)終極問(wèn)題的一個(gè)方面。我們可以通過(guò)研究早期胚胎哪些基因在何時(shí)打開(kāi)何時(shí)關(guān)閉，來(lái)推測(cè)它們?cè)谏矬w中的作用，乃至在整個(gè)生物進(jìn)化中的作用，從而勾畫出生物進(jìn)化的全景。
還有，“我”是從哪里來(lái)的呢？“自我意識(shí)”是如何產(chǎn)生的呢？這是神經(jīng)發(fā)育學(xué)要解決的一個(gè)問(wèn)題?，F(xiàn)在人們已經(jīng)知道，人類早在胚胎期就已經(jīng)有了意識(shí)，那么這些意識(shí)是從何時(shí)，從哪些細(xì)胞中開(kāi)始產(chǎn)生的呢？“我”到底是如何認(rèn)識(shí)到“我”的呢？這就要在胚胎的發(fā)育中尋找答案。但是我們總不能刨開(kāi)媽媽的肚子研究里面的胚胎吧？所以從胚胎干細(xì)胞開(kāi)始研究胚胎早期發(fā)育也是神經(jīng)發(fā)育學(xué)的主要手段。
最后，通過(guò)研究胚胎干細(xì)胞來(lái)研究胚胎的早期發(fā)育，還有一個(gè)非常接近與實(shí)用的目的，就是改善人類的生殖。我們知道，大部分的流產(chǎn)實(shí)際上都發(fā)生在懷孕早期，而發(fā)生流產(chǎn)的原因多數(shù)都是胚胎發(fā)育出現(xiàn)了錯(cuò)誤造成的。實(shí)際上很多畸形、遺傳性疾病也都是在胚胎發(fā)育的早期就開(kāi)始了，所以對(duì)胚胎干細(xì)胞的研究可以在根本上了解這些錯(cuò)誤是如何造成的，最終避免在生育過(guò)程中發(fā)生這些錯(cuò)誤，以達(dá)到優(yōu)生優(yōu)育的目的，并為廣大不孕不育癥患者帶來(lái)福音，還給他們一個(gè)幸福的家庭。
·藥物篩選和基因操作
胚胎干細(xì)胞也是研究人類疾病的良好模型。
一般研究一個(gè)疾病，最好就是可以有一個(gè)相應(yīng)的動(dòng)物模型，比如胰島素的發(fā)明就得益于建立了狗的糖尿病模型。但對(duì)于大多數(shù)的人類疾病而言，人們都尚未建立相應(yīng)的動(dòng)物模型。還有一些疾病，如艾滋病、丙型肝炎等，致病的病毒只能感染人和黑猩猩，大大的限制了對(duì)這些疾病的研究。而胚胎干細(xì)胞因?yàn)榭梢苑只审w內(nèi)的各種細(xì)胞，我們就可以根據(jù)各種疾病發(fā)生的不同機(jī)制用胚胎干細(xì)胞來(lái)建立相應(yīng)的疾病模型，從而研究疾病的發(fā)生、發(fā)展、并最終找到適宜的治療方案。
比如，我們可以把建立某個(gè)疾病特異性的胚胎干細(xì)胞系，然后讓它在體外向我們需要的方向分化，在分化的過(guò)程中觀察和檢測(cè)它的各種基因的表達(dá)與調(diào)控，對(duì)照正常的胚胎干細(xì)胞系的分化過(guò)程，我們就可以從中研究這個(gè)疾病發(fā)生的機(jī)制。
如果同時(shí)我們用不同的藥物來(lái)處理這些細(xì)胞，我們就可以找出哪些藥物可以調(diào)控這些病理機(jī)制，然后找出可以用于治療這種疾病的候選藥物。因?yàn)榕咛ジ杉?xì)胞可以在體外無(wú)無(wú)限增殖，所以我們可用的細(xì)胞資源也是無(wú)限的，而細(xì)胞操作又相對(duì)比較容易，現(xiàn)代藥物篩選已經(jīng)可以做到大批量、規(guī)模化的掃描，一次就可以篩選成百上千個(gè)化合物。這種高通量的藥物篩選正是當(dāng)今藥物開(kāi)發(fā)的一個(gè)主流，在我們國(guó)家也正在如火如荼的開(kāi)展，正是高科技、集約化經(jīng)濟(jì)的朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)，必將在未來(lái)帶動(dòng)新興科技產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
光是在細(xì)胞水平來(lái)進(jìn)行疾病的研究和藥物的篩選還是不夠的，最終我們還是要做到個(gè)體水平。這樣，基因敲除和基因打靶就登場(chǎng)了。
這兩個(gè)技術(shù)就是前面講到的與小鼠胚胎干細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)一起，獲得2007年諾貝爾獎(jiǎng)的研究成果。其中，小鼠胚胎干細(xì)胞系的獲得是它們的基礎(chǔ)，因?yàn)樗械幕虿僮鞫际窃谂咛ジ杉?xì)胞的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。
當(dāng)然，其中還有另一個(gè)很重要的發(fā)現(xiàn)，就是基因的同源重組現(xiàn)象。同源重組就是人們發(fā)現(xiàn)在生物體中如果有一段外源的DNA在序列上與自身的DNA相同或非常相似時(shí)，就有可能發(fā)生同源重組，就是這一段外源的DNA結(jié)合到自身的DNA當(dāng)中去，成為自身DNA的一段。因此，如果我們把某段基因的兩端都加上一段與自身DNA相同的DNA序列，那么從理論上講，我們就可以把這段基因整合到自身DNA中，替代掉原來(lái)存在于這個(gè)地方的那一段DNA（像不像“移花接木”大法？）。如果我們接入的這段DNA是無(wú)義的（就是沒(méi)作用的）就是基因敲除，如果我們接入的DNA是為了達(dá)到某種目的的，比如突變、回復(fù)突變等，就是基因打靶。
基因敲除和基因打靶都必須是在胚胎干細(xì)胞上進(jìn)行，一是因?yàn)榕咛ジ杉?xì)胞增殖速度快，可以無(wú)限增殖，易于進(jìn)行基因操作;另一個(gè)原因是胚胎干細(xì)胞在表觀遺傳學(xué)上與受精卵的特點(diǎn)最為接近，利用胚胎干細(xì)胞進(jìn)行的基因操作更易于得到我們所需要的動(dòng)物模型。
一般我們先用胚胎干細(xì)胞進(jìn)行基因操作，也就是敲除或是打靶，得到基因被改變的細(xì)胞之后，把這種細(xì)胞的細(xì)胞核取出來(lái)，移植到小鼠的受精卵中，再將受精卵植入小鼠的子宮，那么發(fā)育出的個(gè)體就是我們所需要的經(jīng)過(guò)基因改造的個(gè)體了。
現(xiàn)在基因操作的技術(shù)甚至可以做到給我們要操作的基因加一個(gè)分子開(kāi)關(guān)，當(dāng)我們需要它表達(dá)或不再表達(dá)時(shí)，只要加一些特定的藥物刺激，就會(huì)使這個(gè)基因關(guān)閉或打開(kāi)，這樣我們就可以研究一個(gè)基因到底是在什么時(shí)候，什么位置發(fā)揮作用的，如果它在錯(cuò)誤的時(shí)間、錯(cuò)誤的地點(diǎn)表達(dá)又會(huì)發(fā)生什么事。這樣做還可以研究一些非常重要的基因，比如對(duì)生物體來(lái)說(shuō)生死攸關(guān)的基因，如果一下子就把它關(guān)閉了，這個(gè)生物體也許根本就無(wú)法出生，可是我們給它加了開(kāi)關(guān)后，就可以等動(dòng)物出生后在關(guān)閉或半關(guān)閉，然后研究它的生物學(xué)效應(yīng)。
3.如何研究胚胎干細(xì)胞
我們?nèi)绾蝸?lái)研究胚胎干細(xì)胞呢？
首先，是胚胎干細(xì)胞的分離與鑒定。
雖然到目前為止，我們已經(jīng)分離到了多種小鼠和人的胚胎干細(xì)胞系還有好多種物種的胚胎干細(xì)胞系，但是，在胚胎干細(xì)胞系的分類和鑒定上還有很多的工作要做。就拿小鼠來(lái)說(shuō)，有的品系就很容易得到胚胎干細(xì)胞系，可有的品系就怎么也得不到，為什么呢？我們要研究其中的機(jī)制。拿人類來(lái)講，各種疾病模型的胚胎干細(xì)胞系當(dāng)然也是非常有用的了。所以，尋求更為快捷、簡(jiǎn)單、高效的分離方法一直是各國(guó)科學(xué)界努力的方向。近年來(lái)炙手可熱的誘導(dǎo)多能性干細(xì)胞就是這個(gè)方向上的一大突破。
分離之后就是鑒定了，前面我們已經(jīng)講過(guò)，干細(xì)胞以及胚胎干細(xì)胞都有它們自己的標(biāo)志，需要通過(guò)鑒定它們來(lái)確定我們拿到的是不是真正的干細(xì)胞或胚胎干細(xì)胞。但其實(shí)因?yàn)楦鞣N胚胎干細(xì)胞在分化發(fā)育中所處的時(shí)期不同，所以其實(shí)它們之間還是有著千絲萬(wàn)縷的差別的，這也給了科學(xué)家們一個(gè)打口水仗的機(jī)會(huì)，除了一些大家公認(rèn)的標(biāo)志以外，總會(huì)有人提出新的標(biāo)志，然后就會(huì)有人提出異議或討論，吵個(gè)不亦樂(lè)乎。不過(guò)這就是科研的必經(jīng)之路，甚至是科研的樂(lè)趣之一，吵吵更健康嘛！在這些爭(zhēng)論中我們對(duì)胚胎干細(xì)胞理解就會(huì)一步一步的更為深入，更為接近它的真實(shí)本質(zhì)。
但無(wú)論如何，胚胎干細(xì)胞的鑒定都有一個(gè)金標(biāo)準(zhǔn)的，對(duì)于人的胚胎干細(xì)胞，因?yàn)榭寺∪嗽趥惱砩系牟辉S可，所以它的金標(biāo)準(zhǔn)是可以在免疫缺陷鼠的體內(nèi)形成畸胎瘤，而這個(gè)畸胎瘤必須有發(fā)育完好的三個(gè)胚層的結(jié)構(gòu)。
對(duì)于小鼠來(lái)講，則是嵌合體和四倍體小鼠的形成。（不要誤會(huì)，所謂四倍體小鼠并不是指小鼠的染色體加倍達(dá)到了四倍體，實(shí)際上出生的小鼠還是正常的二倍體，但其中會(huì)有一個(gè)四倍體的過(guò)程罷了。）
嵌合體和四倍體小鼠的形成都基于一個(gè)叫做“囊胚注射”的技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)也屬于顯微操作技術(shù)，就是把胚胎干細(xì)胞注射進(jìn)入囊胚中讓其發(fā)育成成體的一種實(shí)驗(yàn)手段。
如果注射入的囊胚是一個(gè)正常發(fā)育的囊胚，那注射進(jìn)入的胚胎干細(xì)胞就與囊胚中已有的細(xì)胞一起發(fā)育、分化，最終形成嵌合體，也就是注射入的細(xì)胞與被注射的小鼠細(xì)胞混合形成的成體小鼠。在這種情況下，如果其中一只鼠是黑的，一只鼠是白的，那么出生的鼠就會(huì)是雜色的，毛色象奶牛一樣是斑駁的。
如果我們?nèi)∫粋€(gè)剛好分裂成為兩個(gè)細(xì)胞的受精卵，用電融合的方法使它們重新變成一個(gè)細(xì)胞再發(fā)育，那么這個(gè)細(xì)胞發(fā)育出來(lái)的囊胚就只能形成胎盤（正常的胎盤實(shí)際上也是四倍體，不過(guò)是自然形成的），這時(shí)我們?cè)侔雅咛ジ杉?xì)胞注射進(jìn)入這個(gè)囊胚，得到的胚胎就是完全由我們注入的胚胎干細(xì)胞發(fā)育而來(lái)的，而不會(huì)有受體小鼠的細(xì)胞，胚胎干細(xì)胞來(lái)源小鼠是白色的，那出生的小鼠就是白色，黑色的就會(huì)是純黑的，不會(huì)有雜色的情況出現(xiàn)。
四倍體小鼠是小鼠胚胎干細(xì)胞鑒定的終極手段，一個(gè)胚胎干細(xì)胞只要可以得到四倍體小鼠，就完全證明它是一株合格的胚胎干細(xì)胞，大家可以放心用了。
但在人體，這個(gè)辦法是不能用的，因?yàn)檫@實(shí)際上就是克隆人，在各國(guó)都是被禁止的。所以人類胚胎干細(xì)胞的鑒定只停留在畸胎瘤的這一步，只要能在免疫缺陷的小鼠體內(nèi)得到分化完全的畸胎瘤，我們就認(rèn)定這是一株合格的人胚胎干細(xì)胞了。
其次，就是研究胚胎干細(xì)胞的自我更新能力。
胚胎干細(xì)胞是如何在體外不斷增殖的同時(shí)又維持著不分化的狀態(tài)的呢？我們知道，在我們的細(xì)胞中充斥著各種各樣的蛋白，這些蛋白相互作用、相互影響，共同來(lái)完成各種各樣的生理功能。這些蛋白相互作用的過(guò)程也是一個(gè)信息傳遞的過(guò)程，我們就稱之為“信號(hào)通路”。胚胎干細(xì)胞自我更新的信號(hào)通路就是很多實(shí)驗(yàn)室研究的課題。這些信號(hào)通路并不是單一的，它們之間也互相影響、相互交叉，還與調(diào)節(jié)其他生理機(jī)制的信號(hào)通路相互聯(lián)系和相互影響，共同構(gòu)成一個(gè)立體的交叉網(wǎng)絡(luò)。我們就是通過(guò)研究各個(gè)不同的蛋白以及它們與其他蛋白的相互關(guān)系，來(lái)研究到底是什么在影響著胚胎干細(xì)胞的自我更新。
第三，是胚胎干細(xì)胞的定向分化。
胚胎干細(xì)胞是有著強(qiáng)大分化潛能的一種細(xì)胞，如果我們不用各種各樣的手段去抑制它的分化，它自己就會(huì)自發(fā)的發(fā)生分化，可是這種分化是不受控制的，分化出來(lái)的細(xì)胞也是混雜的，這是不能用于臨床治療和科學(xué)研究的。所以我們一定要研究胚胎干細(xì)胞的定向分化，讓它們只朝一個(gè)方向分化，要向神經(jīng)分化就都向神經(jīng)分化，要向心肌分化就都向心肌分化。而且在這個(gè)過(guò)程中還要提防出現(xiàn)“南郭先生”，因?yàn)橛械臅r(shí)候胚胎干細(xì)胞分化出的細(xì)胞看上去似模似樣，和我們要的細(xì)胞很象，但實(shí)際上就是不干活――沒(méi)有功能或功能不全。所以尋找胚胎干細(xì)胞定向的有功能的分化方法，也是研究胚胎干細(xì)胞的一個(gè)重要內(nèi)容。
最后，胚胎干細(xì)胞的終極目標(biāo)還是要應(yīng)用于臨床。
我們研究這么多，最終的目的還是要用它來(lái)治療疾病。前面我們已經(jīng)講過(guò)，目前才開(kāi)始世界上第一粒胚胎干細(xì)胞的人體移植實(shí)驗(yàn)，但是因?yàn)榕咛ジ杉?xì)胞強(qiáng)大的自我更新及分化能力，它必然是未來(lái)再生醫(yī)學(xué)的明日之星。如何應(yīng)用胚胎干細(xì)胞治療疾病，如何規(guī)避各種風(fēng)險(xiǎn)，如何降低成本，如何提高效率，這都是擺在科學(xué)家面前的問(wèn)題。這些看上去成堆的難題在以科學(xué)研究為興趣的科學(xué)家眼里就像是一大塊令人垂涎欲滴的奶油蛋糕，引人遐思，欲罷不能。
4.胚胎干細(xì)胞研究中存在的問(wèn)題
·倫理問(wèn)題
胚胎干細(xì)胞研究的倫理問(wèn)題，一直是一個(gè)爭(zhēng)論的焦點(diǎn)。2001年8月，當(dāng)時(shí)的美國(guó)總統(tǒng)布什簽署總統(tǒng)令，禁止聯(lián)邦資金用于提取胚胎干細(xì)胞及其研究，只能對(duì)當(dāng)時(shí)已有的21種胚胎干細(xì)胞展開(kāi)研究，致使美國(guó)的胚胎干細(xì)胞研究一度跌入低谷（不過(guò)其實(shí)世界上最好的干細(xì)胞科學(xué)家和實(shí)驗(yàn)室還是云集于美國(guó)的，沒(méi)有哪個(gè)國(guó)家能夠超越）?，F(xiàn)在的美國(guó)總統(tǒng)奧巴馬則在2009年3月9日簽署總統(tǒng)令，宣布擴(kuò)大聯(lián)邦資金用于胚胎干細(xì)胞的研究。但有關(guān)胚胎干細(xì)胞研究的合法性的爭(zhēng)論還遠(yuǎn)未平息，甚至與政治因素糾結(jié)在一起，影響著美國(guó)大選的走勢(shì)。
胚胎干細(xì)胞研究的倫理問(wèn)題涉及到了兩個(gè)基本的道德原則：一、避免或減輕人類痛苦的原則；二、尊重人類生命價(jià)值的原則。這二者的核心是應(yīng)該如何看待人類胚胎的道德地位。在這一點(diǎn)上有著各種各樣的看法，主要有以下幾種：
1．胚胎享有神圣創(chuàng)造物的特殊道德地位。這一般是宗教界人士的看法，小布什自稱是虔誠(chéng)的基督徒，所以秉持這種看法，堅(jiān)決反對(duì)胚胎干細(xì)胞研究。
2．胚胎具有與人類等同的道德地位。這種觀點(diǎn)認(rèn)為人體的發(fā)育是一個(gè)連續(xù)的生理過(guò)程，沒(méi)有絕對(duì)的分割線可以區(qū)分胚胎和成體不同的道德地位，沒(méi)有理由否定胚胎階段的人類也是人類，每一個(gè)人類個(gè)體都有享有維持軀體完整和生命延續(xù)的權(quán)利，所以破壞胚胎就等于殺人，是違反道德的。這也是小布什那來(lái)制定他的胚胎干細(xì)胞研究政策時(shí)的倫理依據(jù)。
3．胚胎具有潛在的人的道德地位。這種觀點(diǎn)認(rèn)為，早期胚胎雖然沒(méi)有意識(shí)，沒(méi)有心理、情感和智力，但是如果發(fā)育下去就有可能獲得所有這些成體具備的特征，所以應(yīng)該把胚胎看作是潛在的人，就像失去意識(shí)和行為能力的人一樣應(yīng)該得到與成體相同的尊嚴(yán)和道德尊重。
4．胚胎應(yīng)受到道德尊重，但不具有與人類等同的道德地位。很多胚胎干細(xì)胞研究的科學(xué)家都秉持這樣的觀點(diǎn)。因?yàn)槭芫蟀l(fā)育到14天前的胚胎還沒(méi)有中樞神經(jīng)系統(tǒng)形成，沒(méi)有感知和意識(shí)，不應(yīng)該看作真正的人類個(gè)體，但它們是有著發(fā)育成人類個(gè)體的潛能的細(xì)胞，所以也應(yīng)該得到一定程度的道德尊重。
5．胚胎僅僅是身體的一部分，不具有獨(dú)立的道德地位。這種觀點(diǎn)認(rèn)為胚胎在發(fā)育到獨(dú)立的個(gè)體前，僅僅是身體的一部分，就像是一個(gè)人的其他組織器官一樣，是屬于個(gè)人的財(cái)產(chǎn)，不具有獨(dú)立的道德地位，應(yīng)該尊重胚胎來(lái)源的個(gè)人的財(cái)產(chǎn)權(quán)。
在這個(gè)問(wèn)題上，基于每個(gè)人的種族、宗教、受教育程度以及意識(shí)形態(tài)的不同，每個(gè)人都會(huì)有自己的看法和主張，很難取得統(tǒng)一的看法，也沒(méi)有必要取得統(tǒng)一的看法?，F(xiàn)代民主社會(huì)就應(yīng)該是各種觀念都能和諧相處嘛。所以聰明的科學(xué)家們想到的辦法就是規(guī)避倫理問(wèn)題。
最早的人類胚胎干細(xì)胞取自于被棄的人類體外受精的受精卵，它們本來(lái)是用于試管嬰兒治療不孕癥的，如果不用于胚胎干細(xì)胞研究也會(huì)被拋棄。
后來(lái)由于各種倫理上的反對(duì)以及科學(xué)家們無(wú)窮無(wú)盡的好奇心，更多進(jìn)行的是核移植的方法來(lái)獲得胚胎干細(xì)胞，就是把一個(gè)成體細(xì)胞的核置換到一個(gè)卵細(xì)胞中，再讓它發(fā)育成早期胚胎，以獲取胚胎干細(xì)胞。這種方法獲得的胚胎干細(xì)胞基本上與上一種方法得到的完全一樣，但是在某些方面，特別是在表觀遺傳學(xué)上還是有所不同的，所以好奇的科學(xué)家們眼睛還是在盯著“原教旨主義”意義上的胚胎干細(xì)胞。
可是就連核移植得到的胚胎干細(xì)胞也是反對(duì)聲一片，小布什就是其中一個(gè)。所以科學(xué)家們又另辟蹊徑，日本的山中申彌首創(chuàng)以引入外源基因（也就是轉(zhuǎn)基因）的方法，使成體的終末分化細(xì)胞重新回到最初的幼稚狀態(tài)，就是現(xiàn)在最熱的研究熱點(diǎn)“誘導(dǎo)多能性干細(xì)胞”。當(dāng)然，誘導(dǎo)多能性干細(xì)胞與“原教旨主義”意義上的胚胎干細(xì)胞還是存在著許多差異，但這實(shí)際上更激起了科學(xué)家們的好奇心，它們有哪些不同？為什么不同？什么機(jī)制導(dǎo)致了不同？如何消除這些不同？都是我們正在研究和將要研究的課題。
目前，世界各國(guó)對(duì)胚胎干細(xì)胞研究的管理有著不同的規(guī)定：日本、巴西、瑞士、加拿大、澳大利亞等國(guó)允許使用體外受精丟棄的受精卵獲取胚胎干細(xì)胞；中國(guó)、韓國(guó)、印度、以色列、新加坡允許治療性克隆的研究；英國(guó)是最寬松的，不但允許治療性克隆，還允許在嚴(yán)格管理和監(jiān)控下的生殖性克??；美國(guó)則還在糾結(jié)中。
目前為止，在胚胎干細(xì)胞的倫理學(xué)上必較能得到共識(shí)的是：(1)胚胎干細(xì)胞研究有益于人類，要尊重；(2)胚胎的地位和權(quán)利也要得到尊重；(3)胚胎和卵子、精子不是商品，不能買賣，用于研究時(shí)必須遵守相關(guān)的法律法規(guī)；(4)生殖技術(shù)需要監(jiān)督和控制；(5)堅(jiān)決反對(duì)克隆人。
面對(duì)迅猛發(fā)展的胚胎干細(xì)胞研究，倫理問(wèn)題確實(shí)是一個(gè)亟待解決的問(wèn)題，但相信聰明的人類一定會(huì)在這中間尋找到一個(gè)平衡點(diǎn)的。
·免疫問(wèn)題
要了解胚胎干細(xì)胞的免疫問(wèn)題，首先要了解的是：什么是免疫？
免疫是生物體的一種生理功能，生物體可以依靠這種功能來(lái)識(shí)別異己，破壞和排除外來(lái)物和自身產(chǎn)生的不利于自身的物質(zhì)，維持機(jī)體的生理平衡的一種功能。
它包括3方面的功能：（1）生理防御：抵御病原體及其毒性產(chǎn)物，抵御感染性疾??；（2）自身穩(wěn)定：識(shí)別和清除機(jī)體新陳代謝中產(chǎn)生的衰老和死亡的細(xì)胞，保持機(jī)體穩(wěn)定；（3）免疫監(jiān)視：識(shí)別和消滅發(fā)生突變的細(xì)胞（比如腫瘤細(xì)胞），對(duì)細(xì)胞進(jìn)行自身監(jiān)視。
一句話，免疫系統(tǒng)就像軍隊(duì)和警察一樣就是一個(gè)“排除異己”的系統(tǒng)。而要進(jìn)行干細(xì)胞治療、器官移植之類，就是要拿別人的東西混入到自己的身體里，還要讓它們好好地為我們工作?？墒敲庖呦到y(tǒng)可不是那么好說(shuō)話的，它可不管你是來(lái)干什么的，它只知道你不是自己人，不是自己人它就要把你擋出去或者干掉。所以規(guī)避免疫排斥就是器官移植和干細(xì)胞治療的一件大事了。
最傳統(tǒng)的辦法是什么呢？是“對(duì)抗性”辦法：你要把我干掉？哼哼！老子先把你干掉！用放療、化療的辦法先把病人的免疫系統(tǒng)干掉，然后再進(jìn)行移植。而且因?yàn)槿祟惖拿庖呦到y(tǒng)是非常強(qiáng)大的――“野火燒不盡，春風(fēng)吹又生”，還要在以后的階段不斷地用免疫抑制劑來(lái)抑制免疫，讓軍隊(duì)和警察不能發(fā)揮作用，直至移植進(jìn)入的器官、細(xì)胞完全“化敵為我”為止。
這是一個(gè)相當(dāng)危險(xiǎn)和損傷極大的過(guò)程，很多病人還沒(méi)等到“化敵為我”就因?yàn)闆](méi)有了“軍隊(duì)和警察”而死于感染了；要么就是因?yàn)椤败婈?duì)和警察”的強(qiáng)烈反撲，而死于“抗宿主病”，無(wú)論是死于哪一種，都是悲劇啊！
除了“對(duì)抗性”的辦法外，還有什么辦法呢？其實(shí)我們前面講到過(guò)，就是用“潛伏”的辦法，間充質(zhì)干細(xì)胞就是一種免疫原性很低的干細(xì)胞，用它來(lái)做干細(xì)胞移植，引起的免疫反應(yīng)會(huì)比較低，那么相應(yīng)地需要用的免疫制劑就會(huì)少很多，對(duì)身體的傷害就會(huì)小很多。
相對(duì)于間充質(zhì)干細(xì)胞，胚胎干細(xì)胞是一種免疫原性更低的干細(xì)胞，所以它更好“潛伏”。但是無(wú)論如何，它還是一個(gè)外來(lái)物，要進(jìn)行移植必然會(huì)引起免疫系統(tǒng)的反撲，所以如何在治療中規(guī)避免疫排斥，一直是科學(xué)家們研究的一個(gè)熱點(diǎn)。
一種辦法是取得病人特異性的胚胎干細(xì)胞，就是想辦法得到需要治療的病人自己的胚胎干細(xì)胞，然后再用在病人自己身上。這樣移植進(jìn)入的也是“自己人”應(yīng)該就不會(huì)有免疫反應(yīng)了吧？但這還存在爭(zhēng)論，有待進(jìn)一步證明。
而且病人特異性胚胎干細(xì)胞并不容易取得，以前所用的方法主要是核移植，現(xiàn)在更火的是誘導(dǎo)多能性干細(xì)胞，兩者都各有利弊。
另一種辦法是進(jìn)行基因改造，把所有的胚胎干細(xì)胞都改頭換面，讓它們都失去免疫原性，這樣不就可以誰(shuí)想用都可以了嗎？但是人類細(xì)胞上的表面抗原成千上萬(wàn)，多數(shù)還具有重要的生理功能，這是一個(gè)巨大而復(fù)雜的工程；而且基因改造也不是那么容易做的，所以這個(gè)工作做的人并不多，不能算是主流。
·生物安全問(wèn)題
胚胎干細(xì)胞的應(yīng)用還存在著一個(gè)生物安全的問(wèn)題。
首先，胚胎干細(xì)胞系是一個(gè)可以無(wú)限增殖的細(xì)胞系，這就有了成瘤性的風(fēng)險(xiǎn)。
要知道，腫瘤的發(fā)生，第一步就是細(xì)胞的無(wú)限增殖能力，其次才是轉(zhuǎn)移性和侵襲性。腫瘤之所以是腫瘤，就是因?yàn)樗皇芸刂频臒o(wú)限增殖。所以胚胎干細(xì)胞的應(yīng)用，首先要解決的就是成瘤性。
但在這個(gè)問(wèn)題上目前還沒(méi)有什么好辦法，因?yàn)闊o(wú)限增殖正好也是我們要使用它的一個(gè)特點(diǎn)，所以最好是體外無(wú)限增殖，體內(nèi)就可控增殖，這也是胚胎干細(xì)胞學(xué)家們研究的一個(gè)方向。
其次，胚胎干細(xì)胞在體外培養(yǎng)時(shí)，無(wú)可避免的總會(huì)用到一些動(dòng)物產(chǎn)品，比如胎牛血清啦什么的（不可能完全用人的血清來(lái)培養(yǎng)，成本太過(guò)于昂貴了），就算是現(xiàn)在已經(jīng)開(kāi)發(fā)出的無(wú)血清培養(yǎng)體系，其實(shí)里面還是添加了很多動(dòng)物體內(nèi)的提取物。這些動(dòng)物產(chǎn)品的安全性就是一個(gè)問(wèn)題，如果在移植過(guò)程中有所殘留，會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生什么樣的影響很難估計(jì)。
而且動(dòng)物體內(nèi)是否會(huì)有病原物一起被帶入也是一個(gè)問(wèn)題。
大家說(shuō)了，實(shí)驗(yàn)室那么干凈的環(huán)境還會(huì)有病原菌嗎？注意，這里提到的不是“病原菌”而是“病原物”，其實(shí)主要指的是“病毒”，有許多病毒在感染動(dòng)物的時(shí)候是可以整合到動(dòng)物的基因組里去的，可以隨著動(dòng)物的世代傳遞而傳遞下去，有的病毒在動(dòng)物體內(nèi)已經(jīng)被同化了，可是到了人體后又可能會(huì)被激活，造成人體的疾病。
另外，造成“瘋牛病”的朊病毒也是一個(gè)例子，它實(shí)際上是一種蛋白質(zhì)，但卻可以繞過(guò)消化系統(tǒng)破壞生物體的腦組織。大千世界無(wú)奇不有，誰(shuí)知道還有什么類似的東東在動(dòng)物體內(nèi)等著作怪呢？這讓我們?cè)趺捶判闹苯影呀佑|過(guò)動(dòng)物制品的細(xì)胞注入人體呢？
當(dāng)然，免疫也是一個(gè)障礙，動(dòng)物制品哪怕是再微量，對(duì)人體來(lái)說(shuō)也是異物，對(duì)過(guò)敏體質(zhì)的人來(lái)說(shuō)就有可能是致命的。
所以，如何去除在胚胎干細(xì)胞培養(yǎng)（實(shí)際上成體干細(xì)胞也存在這個(gè)問(wèn)題）的動(dòng)物制品污染的問(wèn)題也是干細(xì)胞應(yīng)用領(lǐng)域的一件大事。做為生物安全的一個(gè)重要問(wèn)題，各國(guó)的衛(wèi)生監(jiān)察部門都有著相應(yīng)的嚴(yán)格的規(guī)章制度。但最釜底抽薪的辦法還是讓科學(xué)家們研究出不用動(dòng)物制品就可以在體外大規(guī)模培養(yǎng)各種干細(xì)胞的方法。
最后，還有一個(gè)化學(xué)品污染的問(wèn)題。
在胚胎干細(xì)胞的培養(yǎng)中，也無(wú)可避免的會(huì)用到很多的化學(xué)藥品，這些化學(xué)藥品對(duì)干細(xì)胞的自我更新和分化能力的維持也許是必不可少的，但一旦進(jìn)入人體就有可能造成麻煩，所以在進(jìn)入人體實(shí)驗(yàn)之前，這些化合物的安全性研究也是必不可少的。
目前，胚胎干細(xì)胞研究日新月異，被用來(lái)提高胚胎干細(xì)胞各種功能的化合物也越來(lái)越多，對(duì)它們的安全性的檢測(cè)也是科學(xué)家們需要研究的一個(gè)方面。
總之，胚胎干細(xì)胞是再生醫(yī)學(xué)干細(xì)胞治療的明日之星，但如何安全、高效、便捷和便宜的應(yīng)用，還有很長(zhǎng)的路要走。
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