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进一步说,胚胎干细胞(ES细胞)是一种高度未分化细胞。它具有发育的全能性,能分化出成体动物的组织和器官,包括生殖细胞。研究和利用ES细胞是当前生物工程领域的核心问题之一。ES细胞的研究可追溯到上世纪五十年代,由于畸胎瘤干细胞(EC细胞)的发现开始了ES细胞的生物学研究历程。目前许多研究工作都是以小鼠ES细胞为研究对象展开的,如:德美医学小组在去年成功的向试验鼠体内移植了由ES细胞培养出的神经胶质细胞。此后,密苏里的研究人员通过鼠胚细胞移植技术,使瘫痪的猫恢复了部分肢体活动能力。随着ES细胞的研究日益深入,生命科学家对人类ES细胞的了解迈入了一个新的阶段。在98年末,两个研究小组成功的培养出人类ES细胞,保持了ES为各种体细胞的全能性。这样就使科学家利用人类ES细胞治疗各种疾病成为可能。然而,人类ES 细胞的研究工作引起了全世界范围内的很大争议,出于社会伦理学方面的原因,有些国家甚至明令禁止进行人类ES细胞研究。无论从基础研究角度来讲还是从临床应用方面来看,人类ES细胞带给人类的益处远远大于在伦理方面可能造成的负面影响,因此要求展开人类ES细胞研究的呼声也一浪高似一浪。
干细胞在形态上具有共性,通常呈圆形或椭圆形,细胞体积小,核相对较大,细胞核多为常染质,具有较高的端粒酶活性。干细胞又称为起源细胞,它是一类具有自我复制能力(self-renewing)的多潜能细胞。干细胞是一种原始的未分化细胞,尚不成熟,是形成哺乳类动物的各组织器官的原始细胞。具有再生各种组织器官和人体的潜在功能,医学界称为"万用细胞"。这种干细胞存在人体多种组织中它们具有以下两个特性:
干细胞通过两种方式生长 ,一种是对称分裂——形成两个相同的干细胞,另一种是非对称分裂——由于细胞质中的调节分化蛋白不均匀地分配,使得一个子细胞不可逆的走向分化的终端成为功能专一的分化细胞;另一个保持亲代的特征,仍作为干细胞保留下来。分化细胞的数目受分化前干细胞的数目和分裂次数控制。可以说,干细胞是具多潜能和自我更新特点的增殖速度较缓慢的细胞。
也有的科学家将胎儿出生时的围产期干细胞与成体干细胞区别出来,认为干细胞按照发育阶段分为:围产期干细胞是指脐带、胎盘、脐带血和羊水等胎儿生产附属物组织来源的干细胞,主要包括:脐带血造血干细胞、脐带间充质干细胞、胎盘间充质干细胞。按分化潜能分类根据干细胞的发育潜能分为三类:全能干细胞(totipotent stem cell,TSC)多能干细胞(pluripotent stem cell)