干細(xì)胞（Stem Cells）是一類未分化的細(xì)胞或原始細(xì)胞，是具有自我復(fù)制能力的多潛能細(xì)胞。在一定的條件下，干細(xì)胞可以分化成機體內(nèi)的多功能細(xì)胞，形成任何類型的組織和器官，以實現(xiàn)機體內(nèi)部建構(gòu)和自我康復(fù)能力。現(xiàn)將干細(xì)胞生物工程研究進展情況，作簡要介紹：
一 干細(xì)胞的分類與來源
根據(jù)其發(fā)育階段，于細(xì)胞可分為胚胎干細(xì)胞（Embryonic Stem Cell）和成體干細(xì)胞（Adult Stem Cell）。胚胎干細(xì)胞包括ES細(xì)胞（Embryonic Stem Cell）、EG 細(xì)胞（Embryonic Germ Cell）；成體干細(xì)胞包括神經(jīng)干細(xì)胞（Neural Stem Ce11， NSC）、血液干細(xì)胞（Hematopoietic Stem Cell，HSC）、骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞（Mesen chymal Stem Cell，MSC），表皮干細(xì)胞（EPidexmis Stem Cell）等。也有報導(dǎo)，按其分化潛能的大小，干細(xì)胞可分為三類：一是全能干細(xì)胞（Totipotent Stem Cell），二是胚胎干細(xì)胞（Embryonic Stem Cell），三是多能干細(xì)胞（Multipotent Stem Ce11）。
據(jù)報道，胚胎干細(xì)胞可來源于畸胎瘤細(xì)胞（EC）、桑椹球細(xì)胞（ES）、囊胚內(nèi)細(xì)胞團（ES）、擬胚體細(xì)胞（ES）、生殖原基細(xì)胞（EG）等。
當(dāng)受精卵分裂發(fā)育成囊胚時，將內(nèi)細(xì)胞團（Inner Cell Mass）分離出來進行培養(yǎng)，在一定條件下，這些細(xì)胞可在體外“無限期”地增殖傳代，同時還保持其全能性，因此被稱為胚胎干細(xì)胞。胚胎干細(xì)胞在培養(yǎng)條件下，若加入白血病抑制因子LIF（Leu kaemia Inhlbitory Factor），則能保持在未分化狀態(tài)，若去掉LIF，胚胎干細(xì)胞迅速分化，最終產(chǎn)生多種細(xì)胞系，如肌肉細(xì)胞、血細(xì)胞、神經(jīng)細(xì)胞或發(fā)育成“胚胎體”。
據(jù)報道，成體干細(xì)胞可以由下列幾個方面得到：（1）胚胎細(xì)胞——由胚胎干細(xì)胞定向分化，或移植分化而成。（2）胚胎組織——由分離胚胎組織、細(xì)胞分離、或培養(yǎng)而成。（3）成體組織—— 由臍血、骨髓、外周血、骨髓間質(zhì)、脂肪細(xì)胞等得到。
近幾年來，研究證明：干細(xì)胞是自我復(fù)制還是分化成為功能細(xì)胞，主要由于細(xì)胞本身的狀態(tài)和微環(huán)境因素所決定。干細(xì)胞本身的狀態(tài)，包括調(diào)節(jié)細(xì)胞周期的各種周期素（Cyclin）和周期素依賴激酶（Cyclin－Dependent Kinase）、基因轉(zhuǎn)錄因子、影響細(xì)胞不對稱分裂的細(xì)胞質(zhì)因子。微環(huán)境因素，包括干細(xì)胞與周圍細(xì)胞，干細(xì)胞與外基質(zhì)以及干細(xì)胞與各種可溶性因子的相互作用。
早在1970年小鼠胚胎于細(xì)胞在體外進行培養(yǎng)就已經(jīng)獲得成功。然而，人胚胎干細(xì)胞的體外培養(yǎng)直到最近才取得進展，1998年，美國科學(xué)家Jumes Thomson首次取得了人類胚胎干細(xì)胞在體外的非分化增殖，他們從體外受精的人胚胎內(nèi)細(xì)胞團分離胚胎于細(xì)胞，進行體外培養(yǎng)，并獲得了成功，證明了人體胚胎于細(xì)胞與嚙齒類動物有極為相似的特點。從而使胚胎干細(xì)胞可能被用來取代病人體內(nèi)的環(huán)損組織細(xì)胞，達到治療疾病的目的。該研究的成功，被科學(xué)家認(rèn)為是干細(xì)胞研究中一塊重要的里程碑。
1999年12月美國科學(xué)家Margarel Goodell發(fā)現(xiàn)小鼠肌肉組織干細(xì)胞可以 “橫向分化”（Trans－Differentiation）成血液細(xì)胞，這一發(fā)現(xiàn)很快被世界各地的科學(xué)家證實，并且發(fā)現(xiàn)人成體干細(xì)胞同樣具有“橫向分化”的功能。現(xiàn)在已證明人的骨髓干細(xì)胞可以分化為肝臟細(xì)胞、肌肉細(xì)胞、神經(jīng)細(xì)胞等。這種橫向分化具有相當(dāng)?shù)钠毡樾�，也就是說，“橫向分化”可以利用病人自身的健康組織干細(xì)胞，誘導(dǎo)分化病損組織的功能細(xì)胞，從而達到治療各種組織壞損性疾病的目的。這種方法的優(yōu)點是，既可克服由于異體細(xì)胞移植的免疫排斥，又可以克服胚胎細(xì)胞來源的不足以及其它社會倫理和法律問題。1999年12月干細(xì)胞研究被美國《科學(xué)》雜志評為1999年度世界十大科學(xué)之冠。2000年12月干細(xì)胞研究再次被《科學(xué)》雜志評為該年度世界十大科學(xué)成就之一。
二 干細(xì)胞的應(yīng)用研究
由于干細(xì)胞具有特定的分化潛能，表現(xiàn)其全能性、多能性和專能性，近幾年來世界各國科學(xué)家對干細(xì)胞的臨床應(yīng)用研究已取得很大的進展，現(xiàn)舉例如下：
1.胚胎干細(xì)胞育出心臟組織
以色列工學(xué)院最近宣布，科學(xué)家首次從胚胎干細(xì)胞中培養(yǎng)出人類心臟組織。他們培育出的心臟組織，可以自然跳動，并且有新生心臟組織的電特性和機械性。這項實驗證明：以細(xì)胞移植治療心臟病的可能性是巨大的。過去一直認(rèn)為當(dāng)心臟細(xì)胞受到損害后，不能自行修復(fù)，此項發(fā)現(xiàn)，對治療世界上最主要的一種致命疾病可能具有重大意義。
2.骨髓干細(xì)胞育出腎臟組織
英國科學(xué)家近日報道，他們已經(jīng)用骨髓干細(xì)胞培育出了腎臟組織，這在器官移植手術(shù)中是一個重大突破。這一突破，使那┑卻?鞴僖浦駁牟∪瞬槐卦僖覽蹈善鞴倬柘祝?繳?賞ü?薏故芩鶘鱸嗬創(chuàng)锏街瘟頻哪康�。�?保?彩塹諞淮沃っ髁順扇斯撬韙上赴?梢苑⒂?沙墑斕納鱸嘞赴??
3.成人干細(xì)胞治心梗
德國醫(yī)生近日宣布，他們使用病人自己的干細(xì)胞治療心肌梗塞取得了可喜的成果。
4.臍血干細(xì)胞
由干臍帶血和胎盤含有大量的干細(xì)胞，而干細(xì)胞又具有極強的造血功能，因而受到越來越多醫(yī)生的重視和利用。 1979年，醫(yī)學(xué)界首次發(fā)現(xiàn)臍帶血中含有恢復(fù)白血病患者造血功能的細(xì)胞。自 1998年以來，從胎盤和臍帶血中提取出來的血液已挽救了數(shù)百人的生命。
5.皮膚干細(xì)胞
我國研究人員已發(fā)現(xiàn)人體燒傷皮膚 原位處存在著皮膚干細(xì)胞，利用它在一定藥劑調(diào)控下能使燒傷皮膚原位再生，修復(fù)如初，這是我國在皮膚干細(xì)胞研究及其臨床應(yīng)用上的重大突破。
6.神經(jīng)組織細(xì)胞
瑞典神經(jīng)學(xué)家Bjorklund及其同事應(yīng)用從流產(chǎn)胎兒腦中分離的神經(jīng)組織細(xì)胞，移植人患者的腦中來治療帕金森癥，經(jīng)對術(shù)后10年的病人進行跟蹤研究，發(fā)現(xiàn)移植的神經(jīng)元仍然存活，并繼續(xù)產(chǎn)生多巴胺，而且患者的癥狀得到明顯改善。
7.胰島干細(xì)胞
美國佛羅里達大學(xué)教授Ramiya及其同事從尚未發(fā)病的糖尿病小鼠的胰島導(dǎo)管中分離出胰島干細(xì)胞，并在體外誘導(dǎo)這些細(xì)胞分化成為產(chǎn)生胰島素的β細(xì)胞，移植實驗表明，接受移植的糖尿病鼠血糖濃度控制良好，而對照的小鼠死干糖尿病。這為干細(xì)胞治療糖尿病奠定了實驗基礎(chǔ)。
以上例子表明，用干細(xì)胞治療許多疑難病癥、提供器官移植，以及康復(fù)、保健，減輕老化、恢復(fù)青春活力等等廣泛應(yīng)用干臨床已為期不遠。
三 干細(xì)胞是生命科學(xué)研究的熱點
干細(xì)胞是目前細(xì)胞工程研究最活躍的領(lǐng)域，隨著基礎(chǔ)研究、應(yīng)用研究的進一步深化，這項技術(shù)將會在相當(dāng)大程度上引發(fā)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的重大變革，它已成為 21世紀(jì)生命科學(xué)領(lǐng)域的一個熱點。
造血干細(xì)胞是最早發(fā)現(xiàn)，研究最多和最先用干治療疾病的成體干細(xì)胞，長期以來，一直認(rèn)為干細(xì)胞只屬干造血系統(tǒng)，隨著干細(xì)胞的不斷深入研究，近年來，幾乎在所有組織中都發(fā)現(xiàn)了干細(xì)胞，干細(xì)胞生物學(xué)和干細(xì)胞生物工程已成為繼人類基因組大規(guī)模測序之后最具活力，最有影響和最有應(yīng)用前景的生命學(xué)科。
美國政府已批準(zhǔn)投入巨資，給予支持人體胚胎干細(xì)胞的研究，并在短短的兩年中，成立了幾十家以干細(xì)胞研究應(yīng)用為主的生物工程公司，并在美國上市。
日本在2000年度啟動的“千年世紀(jì)工程”中把干細(xì)胞工程作為四大重點之一，并投入大量資金，鼓勵有關(guān)科學(xué)家進行研究。
英國在2000年以多數(shù)票通過了允許克隆人類早期胚胎，并從中提取干細(xì)胞，進行醫(yī)療上的研究等等。
在我國，黨和政府也十分重視并大力支持有關(guān)研究院所與學(xué)校積極開展這項研究工作和成立專門研究干細(xì)胞基地，已在北京、上海、天津分別成立干細(xì)胞研究中心。近年來北京大學(xué)、協(xié)和醫(yī)科大學(xué)、上海二醫(yī)大和軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院等單位在造血干細(xì)胞研究和成體干細(xì)胞建庫等方面已有相當(dāng)?shù)幕A(chǔ)，并積累了大量經(jīng)驗，相信我國的科學(xué)家在不久的將來，在干細(xì)胞生物工程研究上必將取得輝煌成就。
另外，在全球的干細(xì)胞生物工程研究中，由干胚胎干細(xì)胞來源干人類胚胎，必然會遇到來自社會各方面的制約與爭論，因此，有些國家對于是否支持干細(xì)胞的研究，一直是一個頗有爭議的問題，然而隨著干細(xì)胞生物工程研究的不段深入與發(fā)展，相信這些問題都會得到的妥善解決。