胚胎干細胞——定義、用途和局限性

胚胎干細胞是可以產生構成人類的所有組織類型的細胞。這些干細胞正用于藥物開發、毒理學測試和疾病逆轉，以及生長健康的新組織以治愈損傷。

雖然它們是強大的細胞，但胚胎干細胞的產生存在爭議，因為它們是從人類胚胎中產生的。出于這個原因，它們的使用受到限制并且獲得的資金也受到限制。在下面了解有關這些細胞的更多信息。

胚胎干細胞及其用途

在本文中：

• 什么是胚胎干細胞？
• 胚胎干細胞的優缺點
• 人類胚胎干細胞
• 收獲胚胎干細胞的時間表是什么？
• 人類胚胎干細胞研究史
• 多能特性的意義
• 全能、多能和多能
• 治療疾病的潛力
• 醫學研究的潛力
• 存在哪些類型的干細胞？
• 成體干細胞怎么樣？
• 干細胞療法的未來

什么是胚胎干細胞？

胚胎干細胞是存在于早期胚胎中的獨特細胞。在懷孕期間，它們會發育成形成胎兒和新生兒的所有細胞和組織。

無論是胚胎干細胞還是其他細胞，干細胞都不同于其他類型的細胞，代表構成人體的萬億細胞中的一小部分。與普通細胞不同，胚胎干細胞可以繁殖。它們還可以變成不同種類的細胞，稱為分化。

這些多能干細胞擁有特殊的特性，通常使它們比成體干細胞更適合用于治療目的。記住“成人”干細胞也可以指新生兒和兒童中的干細胞，這很有幫助。該術語僅表示細胞來自活產后的人類，這使得成體干細胞類型沒有爭議。

胚胎干細胞的優點和缺點

用于制造胚胎干細胞的胚胎來自體外受精診所。否則，這些胚胎將被生育診所作為醫療廢物銷毀或丟棄，因為它們不是被選擇植入母親或代孕母親體內的。

因為它們是從胚胎中產生的，所以有些人反對涉及胚胎干細胞的研究。其他團體，如Michael J. Fox Foundation，一直非常支持胚胎干細胞研究，因為這些細胞用途廣泛，在再生醫學中具有巨大潛力，可用于治療一系列給人類帶來負擔的疾病，例如帕金森氏癥病、阿爾茨海默病、多發性硬化癥 (MS) 等。

人類胚胎干細胞

人類胚胎干細胞 (hESC) 是多能細胞，來源于生育診所的胚胎，并在知情捐贈者同意的情況下提供。胚胎干細胞通常在受精后不久（4-5天內）通過將胚泡的內細胞團轉移到細胞培養基中來收獲，以便細胞可以在實驗室中增殖。

多能細胞可以產生構成人體的所有細胞類型，使它們在再生醫學應用中非常強大。

顧名思義，人類胚胎干細胞來源于人類胚胎，這使得它們的生產存在爭議。值得慶幸的是，這些細胞僅由胚胎產生，否則這些胚胎將被視為生物廢物，作為生育診所輔助生育過程的副產品產生。

相比之下，胚胎干細胞也可以來源于動物，例如小鼠、大鼠、猴子等。這些動物來源的胚胎干細胞在研究應用中的使用爭議要小得多。不幸的是，它們也很少有治療應用，因為在人體中使用動物細胞會產生免疫學問題。

收獲胚胎干細胞的時間表是什么時候？

研究人員從胚泡中提取人類胚胎干細胞。這是最早形式的胚胎的學名，通常在受精階段后4-5天。在傳統的人類妊娠中，囊胚階段發生在胚胎到達并植入母親子宮壁之前。在這個胚泡階段，年輕的胚胎有大約150個細胞。這使得分離它們以進行收獲變得容易。

用于收獲的囊胚胚胎來自生育診所創造的胚胎，而不是來自女性的子宮。研究人員在精子和卵子捐贈者的許可下收獲它們。一旦創建，胚泡胚胎可以在實驗室條件下無限期保存。

研究人員在第4天或第5天階段收獲胚胎干細胞。這個時間范圍很關鍵，因為它就在胚胎開始在其內部分裂多個細胞之后，但在這些細胞開始分化之前。

顧名思義，分化意味著細胞開始變得對三個胚層之一具有特異性。然而，內細胞團 (ICM) 確實在保護性外層內形成。在科學家穿透外層后，細胞從ICM中收獲。

人類胚胎干細胞研究史

科學家于1981年首次在小鼠體內分離出胚胎干細胞。很久以后，他們于1998年分離出人類胚胎干細胞。倫理問題導致了研究中的大部分差距。出于道德和實際原因，需要從并非來自孕婦的胚胎中獲取細胞 。

幸運的是，到20世紀90年代后期，  生育診所完善了許多新技術。這些突破不僅意味著有希望的夫婦有更高的成功率，還創造了更多可存活的胚胎，可以從中提取干細胞。據報道，這些診所有大約11,200個冷凍儲存的胚胎，否則這些胚胎將被丟棄。相反，診所捐贈了一些用于干細胞研究。

2001 年，當聯邦政府決定資助胚胎干細胞研究時，科學家們掃清了第二個主要研究障礙。這種支持使各種研究機構能夠獲得和研究胚胎。

這一突破出現在一個激動人心的時刻，因為研究人員最近才學會如何提取所需的胚胎干細胞。1981年與老鼠有關的發現很重要。然而，這些細胞與人類胚胎干細胞差異太大，無法應用這些知識。在此期間，研究人員在其他靈長類動物身上取得了突破。

多能干細胞特性的意義

科學家重視胚胎干細胞，因為它們具有多能特性。對于我們當中的非科學家來說，這意味著它們的細胞具有高度的通用性，能夠變成多種細胞類型。許多干細胞只能產生自身的精確拷貝——例如，血細胞到血細胞，骨細胞到骨細胞，等等。多能干細胞被定義為可以將自身轉變為人體內幾乎任何細胞或組織類型的細胞。

實際上，這使科學家能夠將胚胎干細胞轉化為身體的任何部位。細胞分層發育，稱為胚層。人類具有三個胚層。最外面的外胚層由皮膚和神經系統組成。接下來是中胚層，構成骨骼、血液、肌肉和生殖系統。最內層的生殖細胞層，即 內胚層，包括肺和消化系統細胞。總之，成年人在這三層中有 220 種不同類型的細胞。

胚胎干細胞不斷產生新細胞，使它們變得有用。這些繁殖能力意味著干細胞最終會形成可用于幫助患者的組織。這些組織也可以被科學家用來進行醫學研究。

全能、多能和成體干細胞的區別？

雖然胚胎干細胞是多能干細胞，但還有兩種其他類型的干細胞：全能細胞和專能細胞。它們的細胞類型有什么區別？答案很簡單。

全能干細胞是最通用的干細胞類型，因為它們是在卵細胞受精后不久形成的。它們可以成為人體的所有細胞，也可以成為胚胎和發育中胎兒的細胞。在發育大約四天后，這些全能細胞會輕微特化，成為多能干細胞，例如胚胎干細胞。

后來，多能干細胞形成，它們的能力再次受到限制。他們的細胞類型通常更喜歡成為某一類或類別的細胞。

例如，造血干細胞 (HSC) 是一種多能干細胞，更喜歡成為血液和免疫系統的細胞，盡管有可能誘導它們成為其他細胞類型。

治療疾病的潛力

科學家們直到最近才開始了解胚胎干細胞可以治療多少疾病和病癥。研究仍在進行中。由于許多健康問題涉及細胞功能障礙或死亡，人類胚胎干細胞可能能夠逆轉這些疾病的進展。

在未來，胚胎干細胞可能有助于治療帕金森病、心臟病、糖尿病、脊髓損傷、視力問題或其他疾病和病癥。

醫學研究的潛力

合適的測試對象是實現藥理學根本突破的主要障礙。早期版本的藥物和外科手術具有潛在的副作用，這些副作用可能要到實際進行測試時才會出現。這對任何人類受試者來說顯然都是有問題的，尤其是那些已經因疾病或受傷而虛弱的人。

這就是為什么人類胚胎干細胞為藥物治療和外科手術的新突破提供了根本機會。科學家們可以從胚胎干細胞中培育出健康的組織，以了解該組織對這些療法的反應。他們還可以給予該組織特定的疾病，然后嘗試通過新的醫學突破來“治愈”它。

人類胚胎干細胞具有轉化為其他細胞的能力。從這些新細胞中，科學家們可以制造心臟組織、骨髓組織、血液樣本或他們需要測試的其他身體部位。這樣一來，他們就可以避免在患者身上進行實驗。

存在哪些類型的干細胞？

除了胚胎干細胞外，還存在幾大類干細胞。

這些干細胞類型的完整列表如下：

• 胚胎干細胞 (ESC)??–這是唯一有爭議的干細胞類型。胚胎干細胞源自胚泡，胚泡是胚胎發育中的一個階段。如前所述，它們可以分化為體內的任何細胞或組織類型。
• 圍產期干細胞?——圍產期干細胞是在出生前后的這段時間內獲得的細胞。這些細胞的收集不會影響胎兒或新生兒，因此它們沒有爭議。
• 成體干細胞?——這些是活體組織中存在的無爭議細胞。每個人的骨髓、脂肪（脂肪組織）、牙髓、外周血等都有干細胞。
• 誘導多能干細胞（iPS 細胞）??——iPS細胞于2006年在小鼠中被發現，2007年在人類中被發現。它們的細胞沒有爭議，因為它們是在實驗室中通過基因重編程產生的成體細胞。像胚胎干細胞一樣，它們可以變成體內的任何細胞。
• 癌癥干細胞 (CSC)?–癌癥干細胞是一種似乎在腫瘤形成和潛在癌癥進展中發揮作用的干細胞。

干細胞研究已經進行了50多年，因為干細胞具有重復分裂和復制的獨特能力。此外，它們的非專業性使它們對再生醫學應用產生了極大的興趣。

成體干細胞怎么樣？

成體干細胞也有更大的前景。在健康人體內，成體干細胞會在需要時產生新細胞，以維持正常功能并修復輕微傷口和疾病。然而，它們被認為不太通用，因為它們不能像胚胎干細胞一樣分化成構成人體的所有組織類型。

成體干細胞通常傾向于成為人體內的某些組織。例如，造血干細胞 (HSC) 是一種廣泛研究的成體干細胞類型。盡管 HSC 更愿意成為血液和免疫系統的細胞，但它們有時可以被誘導成為其他細胞類型。

成體干細胞應用的另一個例子是骨髓移植的成功。骨髓移植治療免疫系統因化療或放療而受損的癌癥患者。來自捐贈者或治療前患者的骨髓移植使用骨髓干細胞來幫助產生新的細胞。

干細胞療法的未來

隨著時間的推移，研究人員在人體的許多部位發現了成體干細胞?，F在已知成體干細胞存在于血液、骨髓、脂肪（脂肪）組織、牙髓、神經組織和許多其他部位。

這些干細胞能夠通過組織修復或信號機制對多種疾病產生積極影響。特定的干細胞類型，如間充質干細胞，可以降低炎癥、減少疤痕并改善免疫功能。

最近，成體干細胞還被認為具有內在的局限性，因為它們無法分化為構成人體的所有細胞。然而，研究人員發現了多種激活細胞分裂和分化的方法。這種在實驗室條件下培養更健康組織的能力可能會極大地改變醫學的未來。

胚胎干細胞的獲取本質上受限于生育診所的可用樣本數量。然而，成年捐贈者數量更多。如果患者可以充當他或她自己的捐贈者，則尤其如此。

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