干细胞基础知识课件.ppt

1、干细胞研究及其应用干细胞研究及其应用1 In early October,a Colorado couple has a baby named Adam,whose umbilical cord stem cells could cure his six-year-old sister Mollys Fanconi anemia.20002000年十月发生在美国年十月发生在美国ColoradoColorado的一个故事的一个故事23One cell is removed from an eight-cell embryo in preparation for preimplantation g

2、enetic diagnosis.4Two separated blastomeres subjected to FISH analysis to check the chromosomes5一、干细胞的概念一、干细胞的概念 干细胞是一类具有自我更新和分化潜能的细胞。6 干细胞研究成为继人类基因组大规模测序之后最具活力、干细胞研究成为继人类基因组大规模测序之后最具活力、最有影响和最有应用前景的生命学科研究领域，最有影响和最有应用前景的生命学科研究领域，2019年干细年干细胞研究被美国科学杂志评为胞研究被美国科学杂志评为2019年度世界十大科学之冠，年度世界十大科学之冠，2000年干细胞研究再次

3、被科学杂志评为该年度世界十大年干细胞研究再次被科学杂志评为该年度世界十大科学成就之一。科学成就之一。组织工程是以干细胞研究为基础发展起来，它有望解决组织工程是以干细胞研究为基础发展起来，它有望解决临床上急需的人工组织与器官问题，进展极为迅速，已经成临床上急需的人工组织与器官问题，进展极为迅速，已经成为干细胞应用的主要方向。为干细胞应用的主要方向。7干细胞有几个主要特征干细胞有几个主要特征干细胞本身不是终末分化细胞；干细胞能无限增殖分裂；干细胞可连续分裂几代，也可在较长时间内处于静止 状态；干细胞分裂产生的子细胞只能有两种命运保持为 干细胞 或分化为特定细胞。891011 1981年年Evans

4、和和Kaufrnan及及Martin首次由小鼠中分离得首次由小鼠中分离得到鼠的胚胎干细胞。到鼠的胚胎干细胞。至今已分离得到的胚胎干细胞物种有：至今已分离得到的胚胎干细胞物种有：金黄地鼠（金黄地鼠（1988）、貂（）、貂（1993）、猪（）、猪（1994，2019）、鸡）、鸡（2019）、恒河猴（）、恒河猴（2019）、绒猴（）、绒猴（2019）。）。分离得到人的胚胎干细胞（分离得到人的胚胎干细胞（2019），），分离得到人的胚胎生殖细胞（分离得到人的胚胎生殖细胞（2019），），目前不断报道成年组织来源的的干细胞。目前不断报道成年组织来源的的干细胞。1213二、干细胞的分类二、干细胞的分类按分

5、化潜能大小来分类按分化潜能大小来分类:全能干细胞全能干细胞（Totipotent stem cell）：它具有形成完整个 体的分化潜能。如受精卵，胚胎干细胞。在生物发育学里，当精子和卵子结合成为受精卵后，一个受精卵分裂成为二个完全相同的细胞，二个细胞分裂成为四个细胞、八个细胞，在此时期此八个细胞中任何一个细胞单独放入成熟女性子宫中均可发育成为单独且完整之个体，此种细胞即称为totipotent stem cells。14 事实上，所谓同卵双胞胎、三胞胎、四胞胎，即为事实上，所谓同卵双胞胎、三胞胎、四胞胎，即为受精卵分裂成二个或四个受精卵分裂成二个或四个totipotent stem cells

6、 后，每个后，每个细胞单独分开发育，故成为双胞胎或四胞胎，至于三胞细胞单独分开发育，故成为双胞胎或四胞胎，至于三胞胎则为四个胎则为四个totipotent stem cells中的一个在发育过程中不中的一个在发育过程中不幸未能成熟之故。幸未能成熟之故。Totipotent stem cells时期大约仅维持时期大约仅维持四天，即进入下一阶段之发育，形成特殊分化细胞，称四天，即进入下一阶段之发育，形成特殊分化细胞，称为原始胚囊体（为原始胚囊体（blastocyst）。）。15多多能干细胞（能干细胞（pluripotent stem cell），具有分化出多具有分化出多种组织细胞的潜能，但却失去了

7、发育成完整个体的能种组织细胞的潜能，但却失去了发育成完整个体的能力，发育力，发育 潜能受到一定的限制。潜能受到一定的限制。在在blastocyst时期，细胞已可被区分成外层之滋养时期，细胞已可被区分成外层之滋养层细胞（层细胞（trophoblast cells）和内层之内细胞团）和内层之内细胞团（innercell mass），中间具有一个囊腔。滋养层细胞），中间具有一个囊腔。滋养层细胞将来和子宫壁结合发育成为胎盘，供应胚胎发育所需将来和子宫壁结合发育成为胎盘，供应胚胎发育所需之营养。内细胞团则发育成为真正人体的所有组织和之营养。内细胞团则发育成为真正人体的所有组织和器官，包括三个胚层。器官，

8、包括三个胚层。16Pluripotent stem cells可分化成为特定组织的干细胞，如血可分化成为特定组织的干细胞，如血液干细胞（液干细胞（heamatopoitent stem cells）、神经干细胞）、神经干细胞（neural stem cells）、皮肤干细胞（）、皮肤干细胞（skinstemcells）等等。）等等。这些特定之干细胞仅能发育成为特定组织之分化细胞这些特定之干细胞仅能发育成为特定组织之分化细胞（end-differentiation cell terminal cells），例如血液干细），例如血液干细胞除可不断分裂成为相同之血液干细胞外，亦可接受不同胞除可不断分

9、裂成为相同之血液干细胞外，亦可接受不同刺激分化成为骨髓细胞和淋巴细胞；骨髓细胞则可进一步刺激分化成为骨髓细胞和淋巴细胞；骨髓细胞则可进一步分化成为红血球、血小板、嗜中性粒细胞等。分化成为红血球、血小板、嗜中性粒细胞等。1718专能干细胞（专能干细胞（multipotent stem cell），这类干细胞只能向 一种类型或密切相关的两种类型的细胞分化，如上皮组织、基底层干细胞、肌肉中的成肌细胞等。19根据来源来分根据来源来分:来源于胚胎来源于胚胎-胚胎干细胞胚胎干细胞 ESC （Embryonic Stem Cell）胚胎性生殖细胞胚胎性生殖细胞 EGC （Embryonic Germ Cel

10、l）来源于成体来源于成体-成体组织来源的干细胞成体组织来源的干细胞 ASC （Adult-derived Stem Cell）20根据干细胞组织发生的名称进行分类根据干细胞组织发生的名称进行分类:胎胎干细胞胎胎干细胞造血干细胞造血干细胞骨髓间质干细胞骨髓间质干细胞肌肉干细胞肌肉干细胞成骨干细胞成骨干细胞内胚层干细胞内胚层干细胞视网膜干细胞视网膜干细胞胰腺干细胞胰腺干细胞21三、胚胎干细胞三、胚胎干细胞22 2019年美国有两个小组分别培养出了人多能(pluripotent)干细胞：uJames A.Thomson在 Wisconsin大学领导一个研究小组从人胚胎组织中培养出了干细胞株。他们使用

11、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，证实它们就是胚胎干细胞。用这种方法，每个胚胎可取得1520个细胞用于培养。uJohn D.Gearhart在 Johns Hopkins大学领导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59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，证实具有多能干细胞的特征。2324252627282930 Induced differentiation of human ES-d

12、erived cells in culture.31Pluripotent murine embryonic germ cells identified by red staining32A culture dish containing hundreds of colonies of murine embryonic germ cells.Each red-stained spot represents an individual colony comprised of hundreds or thousands of stem cells.331.ES细胞的全能性主要体现在以下几方面：细胞

13、的全能性主要体现在以下几方面：形成畸胎瘤。将形成畸胎瘤。将ES细胞注入同源动物皮下可形成畸胎瘤，包括三个胚细胞注入同源动物皮下可形成畸胎瘤，包括三个胚层细胞；层细胞；形成类胚体。培养形成类胚体。培养ES细胞在非粘附底物中悬浮生长，或控制增殖细胞细胞在非粘附底物中悬浮生长，或控制增殖细胞数目。能够使之生成类胚体，它是一个与畸胎瘤相似的多种系混杂的集合体、数目。能够使之生成类胚体，它是一个与畸胎瘤相似的多种系混杂的集合体、具有三个胚层组织；具有三个胚层组织；直系分化。通过控制直系分化。通过控制ES细胞生长环境，或遗传操纵特定基因表达，细胞生长环境，或遗传操纵特定基因表达，ES细胞可直接分化成某特定

14、种系细胞，例如将神经决定基因细胞可直接分化成某特定种系细胞，例如将神经决定基因NeuroD2和和NeuroD3转人转人ES细胞，可使之分化为神经细胞；细胞，可使之分化为神经细胞；形成嵌合体。将形成嵌合体。将ES细胞注射到同种动物囊胚腔中后，可以形成嵌合体细胞注射到同种动物囊胚腔中后，可以形成嵌合体（chimera），），ES细胞可以参与嵌合体各个器官包括生殖腺的发育。这是检细胞可以参与嵌合体各个器官包括生殖腺的发育。这是检验一个细胞系是否为验一个细胞系是否为ES细胞的标准。细胞的标准。342.ES2.ES细胞生物学特性细胞生物学特性细胞形态结构及核型细胞形态结构及核型细胞的高度分化潜能细胞的高

15、度分化潜能碱性磷酸酶的表达碱性磷酸酶的表达胚胎阶段特异性细胞表面抗原的表达胚胎阶段特异性细胞表面抗原的表达35 ESES细胞形态结构及核型细胞形态结构及核型 (1)(1)各种动物的各种动物的ESES细胞具有与早期胚胎细胞相似细胞具有与早期胚胎细胞相似的形态结构，胞体体积小，核大，有一个或几个核的形态结构，胞体体积小，核大，有一个或几个核仁。仁。(2)ES (2)ES细胞与卵圆柱期（细胞与卵圆柱期（egg cylinder stageegg cylinder stage）胚胎外胚层和胎儿生殖脊的原始生殖细胞类似。胚胎外胚层和胎儿生殖脊的原始生殖细胞类似。(3)(3)细胞中多为常染色质，胞质结构简

16、单，散布着细胞中多为常染色质，胞质结构简单，散布着大量核糖体和线粒体，核型正常，保留了整倍体性大量核糖体和线粒体，核型正常，保留了整倍体性质。正常质。正常ESES细胞染色体正常，如发生异常则其很难细胞染色体正常，如发生异常则其很难发育分化形成动物个体。发育分化形成动物个体。36(4)ES细胞在体外分化抑制培养中，呈克隆状细胞在体外分化抑制培养中，呈克隆状生长，细胞紧密地聚集在一起，形似鸟巢，生长，细胞紧密地聚集在一起，形似鸟巢，细胞界限不清，克隆周围有时可见单个细胞界限不清，克隆周围有时可见单个ES细胞和分化的扁平状上皮细胞。细胞和分化的扁平状上皮细胞。(5)ES细胞增殖迅速，每细胞增殖迅速，

17、每1824 h分裂增殖分裂增殖 1次。次。(6)此外，其还可以在体外进行选择、操作、此外，其还可以在体外进行选择、操作、冻存。冻存的细胞可在需要时随时解冻，冻存。冻存的细胞可在需要时随时解冻，继续培养不失其原有特性，并且来自一个继续培养不失其原有特性，并且来自一个克隆的细胞具有同样的特征。克隆的细胞具有同样的特征。37 ESES细胞的高度分化潜能细胞的高度分化潜能 ESES细胞的全能性是其区别于成纤维细胞等细胞的全能性是其区别于成纤维细胞等体细胞的显著特点体细胞的显著特点(1)ES(1)ES细胞在体外需在饲养层细胞上培养才细胞在体外需在饲养层细胞上培养才能维持其未分化状态，一旦脱离饲养层就自能

18、维持其未分化状态，一旦脱离饲养层就自发地进行分化。发地进行分化。(2)(2)在单层培养时细胞自发分化成多种细胞，在单层培养时细胞自发分化成多种细胞，悬浮培养中：悬浮培养中：“简单类胚体简单类胚体”“囊状囊状胚体胚体”细胞分化物。细胞分化物。38(3)ES细胞可进行诱导分化细胞可进行诱导分化 *用用RA（维甲酸）作诱导（维甲酸）作诱导90以上的以上的ES细胞分细胞分化为神经胶质细胞，化为神经胶质细胞，*聚集培养的聚集培养的ES细胞诱导分化则可分化为有节律细胞诱导分化则可分化为有节律性收缩的心肌细胞。性收缩的心肌细胞。*将将ES细胞注射到同源动物皮下，可形成组织瘤，细胞注射到同源动物皮下，可形成组

19、织瘤，其细胞组成可代表其细胞组成可代表3个胚层细胞。个胚层细胞。*用用ES细胞作核供体进行细胞核移植，可以得到细胞作核供体进行细胞核移植，可以得到可发育重构胚和动物个体。可发育重构胚和动物个体。39 碱性磷酸酶的表达碱性磷酸酶的表达 许多资料表明，小鼠、大鼠的桑椹胚细胞和许多资料表明，小鼠、大鼠的桑椹胚细胞和囊胚细胞均有碱性磷酸酶（囊胚细胞均有碱性磷酸酶（AKPAKP）表达，小鼠的）表达，小鼠的ECEC细胞和细胞和ESES细胞中均含有丰富的细胞中均含有丰富的AKPAKP。而在已分化的。而在已分化的ECEC细胞和细胞和ESES细胞中细胞中AKPAKP呈弱阳性或阴性。猪、兔的呈弱阳性或阴性。猪、兔

20、的桑椹桑椹胚和早期囊胚胚和早期囊胚AKPAKP呈阳性。因此，呈阳性。因此，AKPAKP常用来作常用来作为鉴定为鉴定ECEC细胞或细胞或ESES细胞分化与否的标志之一。细胞分化与否的标志之一。40胚胎阶段特异性细胞表面抗原的表达胚胎阶段特异性细胞表面抗原的表达 早期胚胎细胞表面均表达胚胎阶段早期胚胎细胞表面均表达胚胎阶段特异性表面抗原（特异性表面抗原（SSEASSEA1 1）。）。在胚胎的原始外胚层细胞、在胚胎的原始外胚层细胞、ESES细胞、细胞、ECEC细胞和原始生细胞和原始生殖细胞的表面均可检测到殖细胞的表面均可检测到SSEASSEA1 1的表达。小鼠的表达。小鼠SSEASSEA1 1的表的

21、表达自达自8 8细胞期开始，直到原始外胚层形成期。早期囊胚细胞期开始，直到原始外胚层形成期。早期囊胚ICMICM细细胞全部呈强阳性，晚期囊胚中部分胞全部呈强阳性，晚期囊胚中部分ICMICM呈强阳性，部分呈弱阳呈强阳性，部分呈弱阳性，少部分为阴性。因此，性，少部分为阴性。因此，SSEASSEA也常作为也常作为ESES细胞鉴定的一个细胞鉴定的一个标志。标志。413.ES3.ES细胞的鉴定细胞的鉴定-细胞的形态结构细胞的形态结构-核型分析核型分析-碱性磷酸酶（碱性磷酸酶（AKPAKP）染色）染色-SSEA-I-SSEA-I 免疫荧光标记免疫荧光标记-分化能力检测分化能力检测 体外分化试验体外分化试验

22、 体内分化试验体内分化试验 嵌合体形成试验嵌合体形成试验 核移植试验核移植试验42 ESES细胞形态学鉴定细胞形态学鉴定 依依ESES细胞的形态结构（胞体体细胞的形态结构（胞体体积小，核大、有一个或几个核仁）积小，核大、有一个或几个核仁）和生长特性（呈克隆状生长，细胞和生长特性（呈克隆状生长，细胞紧密聚集，形似鸟巢，界限不清）紧密聚集，形似鸟巢，界限不清）对对ESES细胞进行初步鉴定。细胞进行初步鉴定。43核型分析核型分析 ESES细胞具有正常二倍体核型，细胞具有正常二倍体核型，可用核型分析进行检验可用核型分析进行检验44 碱性磷酸酶（碱性磷酸酶（AKPAKP）染色）染色 *常用快绿（常用快绿

23、（Fast Green Staining)Fast Green Staining)染色法，染色法，*对照以已建系对照以已建系ESES细胞（或小鼠的桑椹胚细胞（或小鼠的桑椹胚 或囊胚）作为阳性对照，或囊胚）作为阳性对照，*作用液中不含作用液中不含-萘酚磷酸钠为阴性对照。萘酚磷酸钠为阴性对照。*结果判定阳性对照结果判定阳性对照ESES细胞染成棕色，阴性对细胞染成棕色，阴性对 照无色。小鼠照无色。小鼠3 35 5日龄胚胎日龄胚胎ICMICM为强阳性为强阳性。45 SSEA-I SSEA-I 免疫荧光标记免疫荧光标记 第第1 1抗体，抗体，SSEASSEA1 1（鼠抗（鼠抗ESES细胞单克隆抗体），细

24、胞单克隆抗体），1:1001:100稀释；稀释；第第2 2抗体，羊抗鼠抗体，羊抗鼠 1 1：1010稀释稀释;封闭液，羊抗兔封闭液，羊抗兔lgGlgG。步骤杜氏步骤杜氏PBSPBS洗洗3 3次次,2,2TritonTriton作用作用20 min20 min；再以杜氏再以杜氏PBSPBS洗洗3 3次次,封闭液中置封闭液中置20min20min；以杜氏以杜氏PBSPBS洗洗3 3次，加第次，加第1 1抗体于抗体于44过液；过液；以杜氏以杜氏PBSPBS洗洗3 3次，加第次，加第2 2抗体于抗体于3030温箱置温箱置30min30min；再以杜氏再以杜氏PBSPBS洗洗3 3次后用甘油次后用甘油P

25、BSPBS封片。封片。样本在激光共聚焦图像系统下观察样本在激光共聚焦图像系统下观察,结果依细胞是否出现结果依细胞是否出现荧光作出判断。荧光作出判断。46 分化能力检测分化能力检测体外分化试验体外分化试验体内分化试验体内分化试验嵌合体形成嵌合体形成核移植核移植474.4.胚胎干细胞的制备胚胎干细胞的制备(1)直接由动物体内获取囊胚再分离直接由动物体内获取囊胚再分离ICMICM的方法，这样的方法，这样得到的囊胚数量少，质量也可能不高，由此会影响分得到的囊胚数量少，质量也可能不高，由此会影响分离离ESES细胞的效率。细胞的效率。(2)(2)卵细胞去核培养、转入体细胞核，体外培养，获卵细胞去核培养、转

26、入体细胞核，体外培养，获得高质量的去透明带囊胚，由此囊胚进一步分离得到得高质量的去透明带囊胚，由此囊胚进一步分离得到胚胎干细胞。胚胎干细胞。484950目前已证明，小鼠、兔、羊。猪、牛等多种动物的桑目前已证明，小鼠、兔、羊。猪、牛等多种动物的桑椹胚以前以及囊胚的椹胚以前以及囊胚的ICM细胞具有发育的全能性，因细胞具有发育的全能性，因此桑胚胚或囊胚成为分离此桑胚胚或囊胚成为分离ES细胞的常用材料。细胞的常用材料。ES细胞的分离细胞的分离早期胚胎的获取及处理方法早期胚胎的获取及处理方法原始生殖细胞的获取原始生殖细胞的获取分化抑制物的选择分化抑制物的选择,包括：饲养层（包括：饲养层（feeder l

27、opr），），条件培养基（条件培养基（conditioned medium，CM）和分化抑制因子（和分化抑制因子（differentiation inhibitory activity，DIA）基础培养基的选择基础培养基的选择添加物的选用添加物的选用51 胚胎干细胞（胚胎干细胞（embryonic stem cellembryonic stem cell，ESES细胞）也可被细胞）也可被称为多能干细胞（称为多能干细胞（pluripotent stem cellpluripotent stem cell，PSCPSC），是胚胎），是胚胎或原始生殖细胞经体外抑制分化培养后筛选出的具有发育全或原始生

28、殖细胞经体外抑制分化培养后筛选出的具有发育全能性的细胞。其可以定向诱导分化为几乎所有种类的细胞，能性的细胞。其可以定向诱导分化为几乎所有种类的细胞，甚至形成复杂的组织和器官，其建系、体外扩增、定向诱导甚至形成复杂的组织和器官，其建系、体外扩增、定向诱导分化、调控机制、细胞性能、组织重构等方面的研究将在未分化、调控机制、细胞性能、组织重构等方面的研究将在未来的人体发育、基因功能、药物开发、细胞治疗和组织器官来的人体发育、基因功能、药物开发、细胞治疗和组织器官替代治疗中发挥重要作用，并成为组织器官移植的新资源替代治疗中发挥重要作用，并成为组织器官移植的新资源5.5.目前目前胚胎胚胎干细胞的研究干细

29、胞的研究52四、成体干细胞四、成体干细胞53 目前研究的成体干细胞目前研究的成体干细胞 （Adult Stem CellsAdult Stem Cells）Bone Marrow Heamatopoietic Stem Cells(HSC)Peripheral Blood Stem Cells(PBSC)Fetal Liver Stem CellsUmbilical Cord Blood Stem CellsNeural Stem Cells “Studies suggest that stem cells in different adult tissues may be more simi

30、lar than previously thought and perhaps in some cases have a developmental repertoire close to that of ES cells.”Science,Volume 288,Number 5471,Issue of 2 Jun 2000,pp.1660-166354 造血干细胞造血干细胞Hematopoietic Stem Cells，HSC，55造血干细胞作为干细胞研究造血干细胞作为干细胞研究与应用的突破口与应用的突破口1.1.造血细胞是细胞增殖分化的最佳模型。造血细胞是细胞增殖分化的最佳模型。2.2.

31、造血干祖细胞及各系血细胞的表面标志较为清造血干祖细胞及各系血细胞的表面标志较为清 楚，细胞表型特征可进行定量分析，且可分选。楚，细胞表型特征可进行定量分析，且可分选。3.3.造血干细胞增殖及向各系分化的重要诱导因造血干细胞增殖及向各系分化的重要诱导因 子、受体、信号转导、微环境等因素较为清楚。子、受体、信号转导、微环境等因素较为清楚。4.4.造血细胞发挥功能可相对游离，不需造血细胞发挥功能可相对游离，不需“生物支架生物支架”、神经、血管、外科移植等复杂的神经、血管、外科移植等复杂的“下游下游”工艺，因工艺，因 此便于直接应用于临床。此便于直接应用于临床。56Isolation of Prima

32、ry and Immortalized CD34 Hematopoietic and Mesenchymal Stem Cells from Various Sources Stem Cells,Vol.18,No.1,1-9,January 200057Previous work with mice and human had shown that adult bone marrow stem cells could form liver,as well as bone,cartilage,tendon,nerve and other tissues.1,Neil Theise et al.

33、;Liver from Bone Marrow in Humans;Hepatology 32,11-16,July,2000.2,Malcolm Alison et al.;Cell Differentiation:Hepatocytes from Non-Hepatic Adult Stem Cells;Nature 406,257,July 20,2000.3,Susan Okie,Bone Marrow Stem Cells Offer Hope for Liver Therapies;Study of Transplants Shows a Transformation;Washin

34、gton Post,June 27,2000.4,Dr.David Whitehouse,Stem cells promise liver repair;BBC,July 19,2000.5,Neil Theise et al.;Derivation of hepatocytes from bone marrow cells in mice after radiation-induced myeloablation;Hepatology 31,235-240,January,2000.6,Bryon Petersen et al.;Bone marrow as a potential sour

35、ce of hepatic oval cells;Science 284,1168-1170;May 14,2019.58五、人类干细胞研究的应用五、人类干细胞研究的应用 1.ES1.ES系统已经成为基因功能研究的有效手段系统已经成为基因功能研究的有效手段2.ES2.ES细胞系建立后，可从最根本上揭示人及细胞系建立后，可从最根本上揭示人及 动物发育过程中的决定基因动物发育过程中的决定基因3.ES3.ES细胞可作为评价新药及化学产品的毒性细胞可作为评价新药及化学产品的毒性 及效能的检测系统及效能的检测系统4.ES4.ES细胞有可能成为今后细胞替代疗法和组细胞有可能成为今后细胞替代疗法和组 织器官

36、移植的最佳来源织器官移植的最佳来源59人类干细胞的分离和体外培养成功，包括胚胎干细胞和特定组织或血液之干细胞，不仅代表人类生命科学的一项里程碑，在医学技术和层次以及生物技术产业上的发展，更是一项深具潜力和无限商机的发现。干细胞之应用，可分成三大类：一、产生特定细胞或组织，作为细胞再生或组织移植和部份更新；二、对药物开发和研究产生新的理念，药物的安全性和有效性可以特定干细胞进行分析和筛选；三、基因表现、人类发育、疾病发生、癌症研究等。60一、产生特定细胞或组织，作为细胞再生或组织移植和部份更新：许多疾病的发生，与细胞功能的丧失或组织的坏死有关，例如糖尿病、Parkinsons和Alzheimer

37、s的老年痴呆症、中风、脊椎神经受伤、烧烫伤、心脏衰竭、肝硬化等等。当今的医疗技术有些虽可以移植正常器官或组织而治愈，但正常可移植的器官却严重缺乏，器官捐献并未为形成风气，即使在美国每年约有四十万等待肝脏移植之病患，能成功进行肝脏移植者却仅有二千名左右。而干细胞之发展，极有可能可以解决大部分特定细胞和组织来源的问题。一成功範例為將胰島細胞移植或注射到胰臟處，移植的正常胰島細胞即可自行分泌胰島素而解決因第一型糖尿病病患之病徵。目前研究人員正積極的試圖了解由幹細胞分化成為許多特定組織細胞的機制，從而調控主導幹細胞之發育或分化成為特定所需之細胞。61二、对药物开发和研究产生新的理念，药物的安全性和有效

38、性可以特定干细胞进行分析和筛选：干细胞培育成功，亦使得许多药厂对其具有极高之憧憬，主要原因为利用干细胞可分化成特定组织或器官之细胞特性，可开发诱导或阻碍分化之医疗药物；同时在研究或测试之正常细胞来源上亦不再依赖由活体组织取得有限且少量之限制。而在药物开发过程中，药物安全性的分析，亦可由特定干细胞或由干细胞分化之专一细胞作为试验之标的，而非传统上必须进行耗时费力又昂贵的动物实验。62三、基因表现、人类发育、疾病发生、癌症研究：生物之发育起自一个卵子与一个精子细胞之结合成为受精卵起，融合的细胞进行一系列反应，由最初的一个细胞分裂成为二个、二个变成四个、四个变成八个.，细胞何时知道、如何知道该如何表

39、现，为何原来相同之细胞最后会分化成为功能、外观如此不同之细胞。63六、干细胞与组织工程六、干细胞与组织工程 组织工程是指应用工程学和生命科学的原理和组织工程是指应用工程学和生命科学的原理和方法来研究正常或病理状况下哺乳动物组织的结构、方法来研究正常或病理状况下哺乳动物组织的结构、功能和生长的机制，研究开发能够修复、维持或改功能和生长的机制，研究开发能够修复、维持或改善损伤组织的人工生物替代物的一门学科。善损伤组织的人工生物替代物的一门学科。64组织工程化皮肤组织工程化皮肤组织工程化骨骼组织工程化骨骼组织工程化血管组织工程化血管组织工程化管状器官组织工程化管状器官组织工程化腺体器官组织工程化腺体器官6566676869