胚胎干細(xì)胞解析:
干細(xì)胞的概念干細(xì)胞是在生物個(gè)體的生長和發(fā)育中起“主干”作用的原始細(xì)胞,具有自我更新、高度增殖和多向分化潛能的細(xì)胞群體,即這些細(xì)胞可以通過細(xì)胞分裂維持自身細(xì)胞群的大小,同時(shí)又可以進(jìn)一步分化成為各種不同的組織細(xì)胞,從而構(gòu)成機(jī)體各種復(fù)雜的組織器官。根據(jù)其發(fā)育階段,干細(xì)胞又可分為胚胎干細(xì)胞和成體干細(xì)胞。胚胎干細(xì)胞的分化和增殖構(gòu)成動(dòng)物發(fā)育的基礎(chǔ),即由單個(gè)受精卵發(fā)育成為具有各種組織器官的個(gè)體,成體干細(xì)胞的進(jìn)一步分化則是成年動(dòng)物體內(nèi)組織和器官修復(fù)再生的基礎(chǔ)。
當(dāng)受精卵分裂發(fā)育成囊胚時(shí),將內(nèi)細(xì)胞團(tuán)分離出來進(jìn)行培養(yǎng),即可得到胚胎干細(xì)胞(ES細(xì)胞);動(dòng)物胚胎生殖嵴部位的胚芽細(xì)胞同樣具有自我復(fù)制和分化成各種功能細(xì)胞的能力,也隸屬胚胎干細(xì)胞(EG細(xì)胞)。早在1970年,Evans已經(jīng)成功地分離出小鼠胚胎干細(xì)胞并在體外進(jìn)行培養(yǎng)。到1998年,美國科學(xué)家Thomoson和Shamblott分別用ES和EG細(xì)胞建立了人類胚胎干細(xì)胞系,為研究胚胎干細(xì)胞的發(fā)育和利用胚胎干細(xì)胞治療疾病提供了新的空間。
成年動(dòng)物的組織和器官,如上皮和造血系統(tǒng)醫(yī)學(xué)教|育網(wǎng)搜集整理,之所以具有修復(fù)和再生的能力,成體干細(xì)胞在其中起著關(guān)鍵作用。在特定條件下,成體干細(xì)胞即可對稱分裂為2個(gè)新的子代干細(xì)胞或2個(gè)功能細(xì)胞,也可不對稱分裂為1個(gè)子代干細(xì)胞和1個(gè)功能細(xì)胞,從而使組織和器官保持生長和衰退的動(dòng)態(tài)平衡。過去認(rèn)為只有造血系統(tǒng)和上皮等組織含有成體干細(xì)胞,但最近的研究表明,成體干細(xì)胞普遍存在于人體的各種器官,這為利用成體干細(xì)胞治療疾病提供了可能。
3月份的時(shí)候,英國報(bào)紙報(bào)道稱美國科學(xué)家已經(jīng)創(chuàng)造出了含15%的人類細(xì)胞的“人獸羊”。最近,英國人類生育與胚胎研究管理局(HFEA)原則上批準(zhǔn)了兩項(xiàng)研究計(jì)劃,允許將人的遺傳物質(zhì)(DNA)放入牛的卵細(xì)胞中制造種間雜交胚胎。
這兩則新聞之所以會引起這么大的風(fēng)波,是因?yàn)橐话愎姴⒉涣私鈱?shí)驗(yàn)的具體情況,以為科學(xué)家們已經(jīng)或者將要做人獸雜交的實(shí)驗(yàn),創(chuàng)造半人半獸的怪物,想想是有點(diǎn)嚇人,讓人感到惡心。不過這是對這些研究的誤解。一般人心目中的人獸雜交,是指讓人和獸的生殖細(xì)胞結(jié)合,產(chǎn)生出一個(gè)半人半獸的雜種,就跟驢、馬交配生下騾子一樣。這種雜交實(shí)驗(yàn)要獲得成功,需要兩個(gè)物種的親緣關(guān)系很近才行。讓人和黑猩猩雜交都很可能不會成功,更不要說和牛、羊了。所以這種一般人心目中的人獸雜交在目前的技術(shù)條件下是不可能成功的。而且,制造這種怪物沒有用處,并沒有科學(xué)家主張做這方面的探索。
美國科學(xué)家研究的所謂“人獸羊”并非人和羊的雜交后代,也不是混雜人和羊特征的神話怪獸,它其實(shí)和一般的羊沒什么區(qū)別,只不過其身上混入了一小部分人的細(xì)胞而已,生物學(xué)上叫做異種“嵌合體”。異種“嵌合體”其實(shí)并不稀奇。比如,許多心臟病患者移植了豬或牛的瓣膜,他們就都是異種嵌合體??茖W(xué)家制造人羊嵌合體,也是想解決異種器官移植的難題,因?yàn)閾诫s了人細(xì)胞的羊的器官,移植到病人身上可能較不容易引起排異反應(yīng)。
至于英國科學(xué)家想要做的雜種胚胎實(shí)驗(yàn),如果知道了它是怎么做的,更不會覺得有什么可怕。他們計(jì)劃把牛的卵細(xì)胞中的細(xì)胞核去除掉,然后把人的細(xì)胞核移植進(jìn)去,這樣產(chǎn)生的卵細(xì)胞,細(xì)胞核是人的,細(xì)胞質(zhì)是牛的,生物學(xué)上叫做“胞質(zhì)雜交”。類似的實(shí)驗(yàn)國內(nèi)曾經(jīng)做過。2003年,上海第二醫(yī)科大學(xué)的研究人員將人類皮膚細(xì)胞的細(xì)胞核注入到去除掉細(xì)胞核的兔子卵細(xì)胞中,培育出人類胚胎干細(xì)胞。
這樣的“胞質(zhì)雜交”會出現(xiàn)什么結(jié)果呢?動(dòng)物細(xì)胞的基因幾乎都在細(xì)胞核中,所以把人的細(xì)胞核移植到已去掉細(xì)胞核的牛的卵細(xì)胞中,其實(shí)就是想把牛的卵細(xì)胞改變成人的細(xì)胞。不過,事情并沒有這么簡單。問題出在細(xì)胞質(zhì)含有許多叫線粒體的細(xì)胞器,它們的作用是為細(xì)胞提供能量,但是它們也有自己的基因,這些基因是卵細(xì)胞原有的,也就是來自牛的。
那么,線粒體基因有多少個(gè)呢?總共是37個(gè),而細(xì)胞核含有的人的基因是兩、三萬個(gè)。所以,“胞質(zhì)雜交”產(chǎn)生的細(xì)胞,它的基因99.9%是人的,0.1%是牛的,這一點(diǎn)點(diǎn)的牛的線粒體基因只參與為細(xì)胞提供能量的過程,而且只是整個(gè)過程中的極少的一部分(大約有3000個(gè)基因參與了線粒體的功能,大部分來自細(xì)胞核),它們所起到的作用和人的線粒體基因是一樣的,沒有什么差異。因此,說人-牛胞質(zhì)雜交的結(jié)果得到的實(shí)際上還是人的細(xì)胞,也是說得過去的,它絕不是半人半牛的雜種。而且,也沒有人主張要把這種“胞質(zhì)雜交”細(xì)胞放進(jìn)子宮讓它完成發(fā)育,所以也不用擔(dān)心萬一弄不好生下什么怪胎。
既然如此,費(fèi)這么大勁做這種胞質(zhì)雜交的實(shí)驗(yàn)干什么?為了能得到人類胚胎干細(xì)胞。胚胎干細(xì)胞是一種很特殊的細(xì)胞,能分化成所有組成人體的各種細(xì)胞,有望用它來修復(fù)那些被疾病和創(chuàng)傷所破壞的各種各樣的組織和器官,對它的研究為治療多種慢性疾病帶來了希望。比如說,如果能讓胚胎干細(xì)胞分化成神經(jīng)細(xì)胞,是不是就能夠用它來修復(fù)神經(jīng)損傷,治療帕金森病、老年癡呆癥之類的絕癥呢?
但是如果用的是他人的胚胎干細(xì)胞,在把它們放進(jìn)病人體內(nèi)后,就會出現(xiàn)排異反應(yīng)。如果用的是病人自己的胚胎干細(xì)胞,可以避免這個(gè)問題。但是胚胎干細(xì)胞顧名思義,是胚胎時(shí)期產(chǎn)生的,病人體內(nèi)早就沒有了。那么,能不能把病人的體細(xì)胞變成胚胎干細(xì)胞呢?
這可以利用體細(xì)胞克隆技術(shù)來做。把人的體細(xì)胞的細(xì)胞核轉(zhuǎn)移到已去掉細(xì)胞核的人的卵子中,相當(dāng)于制造出一個(gè)沒有精子參與的受精卵,讓它分裂,就能得到胚胎干細(xì)胞。不過,人的卵子很不容易拿到,而且制造人的胚胎做實(shí)驗(yàn),在國外一直存在著社會阻力。如果能用?;蛲米拥葎?dòng)物的卵細(xì)胞做為材料制造病人的胚胎干細(xì)胞,就不存在這些問題了。
所以,做“胞質(zhì)雜交”實(shí)驗(yàn)本來是為了解決材料來源問題,并避開某些倫理爭議,而最終的目的,則是為了能夠治療疾病。