据英国12月6日报道,英国两支科研团队已经培育出首批“临床级”(高纯度)人类胚胎干细胞系,其质量超出以前的胚胎干细胞,可用于人体,人体临床试验有望于2014年初进行。最新研究有助于科学家为退行性疾病研制出新疗法,相关论文发表在最新一期的《细胞治疗》杂志上。
研究人员从冷冻的人类胚胎中提取出了一些胚胎干细胞并在实验室中进行培育,获得了这些优质的胚胎干细胞系。胚胎由接受试管受精疗法的病人捐献,对这些病人来说胚胎毫无用处,不捐赠就只能丢弃。
这些新研制出的胚胎干细胞从被病人捐献那一刻起,就拥有并一直保持着临床级的质量,也不需要进行昂贵且有风险的转化过程。很重要的是,这些胚胎干细胞没有接触过任何动物制品。而此前,科学家们在人体进行胚胎干细胞实验时,使用的都是质量较低的“研究级”细胞,使用前需要对其进行调控让其达到“临床级”,且一般会在实验室培育过程中使用动物制品来刺激干细胞生长。
伦敦大学国王学院团队研制出的两种胚胎干细胞系能被转化为身体内的任何组织,他们已将其捐给了英国干细胞库(ukscb);曼彻斯特大学的科学家研制出的同等质量的胚胎干细胞系也将于下个月捐赠给英国干细胞库。这些细胞系将在英国干细胞库接受严格的测试以确保它们是安全的且质量非常优异,足以用于人体试验,然后再提交给研究人员。英国干细胞库主管格林?斯泰西表示:“测试结果可能于明年公布,一旦结果公布,这些胚胎干细胞就可以用于人体临床试验了。”
领导伦敦大学国王学院团队的皮特?布劳德表示,这种细胞系能成为科学家们用于治疗退行性疾病的干细胞的“黄金标准”。最新研究将让科学家们能更快为失明、严重损伤或心脏病找到新的干细胞疗法。
问题
2010年10月11日,美国政府批准首例胚胎干细胞(ES细胞)人体临床试验。请回答下列与胚胎干细胞有关的问题:
(1)运用细胞培养技术可以从哺乳动物的早期胚胎中获得胚胎干细胞,培养过程如下:早期胚胎→内细胞团→胚胎干细胞。在培养过程中,必须用________处理内细胞团,使之分散成单个细胞。胚胎干细胞的结构特点是________________________。在培养动物细胞时,培养液中加抗生素的目的是______________________________________________________。
(2)体外培养胚胎干细胞时,通常要加入________________等天然成分和________、_______、________、________、________、________营养物质,除了保证被培养细胞处于无菌、无毒及充足氧气的环境中,还需要保证细胞生活所需适宜的________________和________________条件;早期胚胎发育在________________阶段以前的细胞是全能性细胞。
(4)早期胚胎中的胚胎干细胞,不仅可以被应用于哺乳动物胚胎性别鉴定,还可被应用于________________________________________________________________________等领域。
(5)“治疗性克隆”的结果说明高度分化的体细胞的核仍然具有________________。你支持“应立法保护利用胚胎干细胞进行治疗性克隆”吗?请陈述理由:____________________________________________
________________________________________________________________________。
答案
(1)胰蛋白酶 细胞体积小、细胞核大、核仁明显 防止细菌污染
(2)血清?抗生素、糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素。温度 pH 桑椹胚? (3)“嵌合体”的细胞有的含目的基因,有的不含(如生殖细胞中可能不含)
(4)治疗某些顽症、培育出人造组织器官进行移植、研究细胞分化?
(5)全能性 支持,通过人体胚胎干细胞进行克隆人体组织器官,可用来治疗人类很多顽症(或反对,通常要损毁早期胚胎才可能获得胚胎干细胞,胚胎是生命的开始,以一个生命的代价去挽救另一个生命,是违背伦理道德的)
解析试题分析:
(1)动物细胞培养前要用胰蛋白酶处理,以便分散细胞。胚胎干细胞的结构特点是细胞体积小、细胞核大、核仁明显。培养动物细胞的培养液要加抗生素,防止细菌污染。(2)动物细胞培养培养液要加入血清、抗生素、糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素。要保证细胞生活所需适宜的温度和PH。早期胚胎发育在桑葚胚之前细胞还没有分化,为全能性细胞。(4)胚胎干细胞可以应用于哺乳动物胚胎性别鉴定,还可被应用于治疗某些顽症、培育出人造组织器官进行移植、研究细胞分化。(5)高度分化体细胞核在一定条件下可以表现出细胞全能性。支持或反对理由要符合逻辑,如支持,通过人体胚胎干细胞进行克隆人体组织器官,可用来治疗人类很多顽症(或反对,通常要损毁早期胚胎才可能获得胚胎干细胞,胚胎是生命的开始,以一个生命的代价去挽救另一个生命,是违背伦理道德的)。
干细胞应用最理想的来源是胚胎干细胞。
胚胎干细胞是从早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞,可用于研究哺乳动物个体发生和发育的规律,也是在体外条件下研究细胞分化的理想材料。胚胎干细胞通过诱导分化可产生新的组织细胞,用于治疗人类的组织损伤和某些顽症。还可通过胚胎干细胞的体外诱导分化,定向培育出人造组织器官,用于器官移植,解决供体器官不足和器官移植后免疫排斥的问题。
胚胎干细胞具有高度的可塑性和潜在的多向分化能力,可以分化为各种细胞类型,并且可以进行自我更新。由于其多能性和增殖潜能,胚胎干细胞被认为是治疗各种疾病和再生医学的潜在来源。然而,胚胎干细胞的获取涉及胚胎的破坏,引发了伦理和道德上的争议。
除了胚胎干细胞,体细胞重编程也是一种重要的干细胞来源。通过基因重编程技术,可以将成熟的体细胞(如皮肤细胞)重新转化为具有类似胚胎干细胞特性的诱导多能性干细胞。这种方法可以避免涉及胚胎的伦理问题,但目前仍然存在技术挑战和安全性问题需要解决。
总的来说,胚胎干细胞被认为是干细胞应用最理想的来源之一,但其使用受到伦理和法律限制。体细胞重编程技术则提供了一种有潜力的替代方法,但仍需进一步研究和改进。此外,还有其他类型的干细胞来源,如脐带血干细胞和成人组织中的干细胞,也在研究和应用中被广泛探索。
帕金森病细胞治疗的细胞来源
1、人胚胎干细胞(hESCS)。胚胎干细胞从早期胚胎中分离出来,是受精卵发育为囊胚时的内层细胞团,具有强大的增殖分化能力即全能性,能够形成三个胚层,可分化为任何类型的细胞。
2、人诱导多能干细胞(HLA-hiPSCS)。日本京都大学的细胞库中已经建立了涵盖将近40%日本人口的 HLA 表型的 iPSCs。需要进行细胞治疗的患者,可以根据自己的 HLA 表型,在细胞库中找到匹配的 iPSCs,然后进行细胞制备。
细胞工程的理论基础是细胞学说和
细胞全能性学说。1839年,Schwann和Schleiden建立了细胞学说,细胞学研究进入快速发展阶段。德国学者Haberlandt(1902
年)在发表的《植物细胞立体培养实验》的论文中提出了细胞全能性的观点。H?nning(1904年)进行了幼胚的立体培养,在含有
糖、无机盐、氨基酸和植物提取物的培养基上,培养萝卜和辣根菜的幼胚,发现离体幼胚均可充分发育,并且可以提前萌发成苗。
1925年,Laibach培养亚麻种间杂交幼胚获得成功,并得到杂交种。从20世纪20年代起,幼胚培养被用来挽救远缘杂交早期败育的胚胎,因此可以认为,幼胚培养和胚胎拯救(embyrorescue)技术是最早应用的植物细胞工程技术。
20世纪30年代,植物组织培养技术基本建立。李继侗(1933
年)将3mm以上的银杏胚培养成功,并且发现加入胚乳汁可以促进离体胚的成长。1937年,White发现B族维生素、吲哚乙酸对植物生长具有促进作用。
1937~1939年,White、Gautheret和Nobercourt分别建立了植物组织的连续培养物,使离体的植物组织可以在人工培养基上不断
生长,从而奠定了现代组织培养的基础。
20世纪60年代初,Cocking等人用纤维素酶来分离植物原生质体并获得成功。分离得到的原生质体在培养过程中,可长出新壁,进行分裂和分化,最终形成完整植株。获得成功的植物有胡萝卜、矮牵牛、油菜、石刁柏等。
在动物学界,1907年美国生物学家哈里森用盖玻片悬滴培养蛙胚神经组织,存活数周,而且观察到细胞生长现象,开创了动物细胞培养的先河。
德国胚胎学家Spemamm(1938年)认为,早期胚胎细胞具有高度的
分化潜能,将胚胎的细胞核移植到去核卵母细胞中,可以发育为新的胚胎。Briggs和Kings(1952年)把非洲豹蛙囊胚的细胞核一到去核的卵母细胞
中,得到了非洲豹蛙的胚胎克隆后代,从而证实了Spemamm的观点。
Okata(1962年)发现仙台病毒(Sendal
virus)可诱发艾氏腹水瘤细胞融合,形成多核细胞,为动物细胞融合技术的发展奠定了基础。诺贝尔医学和生理学奖获得者Cesar
Milstein和Geoger
Kohler(1975年)将免疫小鼠的脾细胞和小鼠骨髓瘤细胞进行融合,获得了既能在体外无限繁殖,又能产生特异性抗体的杂交瘤细胞,有力的促进了免疫
学的发展。
细胞工程技术发展迅速,试管植物、试管动物、转基因生物反应器等相继问
世。以色列用胚胎干细胞培养出人类心脏组织,可以正常跳动,以及美国培养的造血先驱细胞、中国培养的胃和肠粘膜组织等。1977年英国利用胚胎工程技术成
功地培养出世界首例试管婴儿,1997年英国首次克隆出绵羊“多莉”,2001年英国又培育出首批转基因猪。
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