說起胚胎干細(xì)胞，很多人對此都是非常陌生的，在生活中也是很少聽到關(guān)于胚胎干細(xì)胞的相關(guān)內(nèi)容。下面我們就一起來看看到底什么是胚胎干細(xì)胞，看看胚胎干細(xì)胞有哪些特征，看看胚胎干細(xì)胞的功能。下面我們一起來了解一下。
胚胎干細(xì)胞是早期胚胎(原腸胚期之前)或原始性腺中分離出來的一類細(xì)胞，它具有體外培養(yǎng)無限增殖、自我更新和多向分化的特性。無論在體外還是體內(nèi)環(huán)境，ES細(xì)胞都能被誘導(dǎo)分化為機(jī)體幾乎所有的細(xì)胞類型。
胚胎干細(xì)胞研究在美國一直是一個(gè)頗具爭議的領(lǐng)域，支持者認(rèn)為這項(xiàng)研究有助于根治很多疑難雜癥，因?yàn)榕咛ジ杉?xì)胞可以分化成多種功能的APSC多能細(xì)胞，被認(rèn)為是一種挽救生命的慈善行為，是科學(xué)進(jìn)步的表現(xiàn)。而反對者則認(rèn)為，進(jìn)行胚胎干細(xì)胞研究就必須破壞胚胎，而胚胎是人尚未成形時(shí)在子宮的生命形式。由胚胎來源的原始(未分化)細(xì)胞，它們具有分化成為眾多特異細(xì)胞類型的潛能。
特性
形態(tài)學(xué)特征
ES細(xì)胞具有與早期胚胎細(xì)胞相似的形態(tài)結(jié)構(gòu)，細(xì)胞核大，有一個(gè)或幾個(gè)核仁，胞核中多為常染色質(zhì)，胞質(zhì)胞漿少，結(jié)構(gòu)簡單。體外培養(yǎng)時(shí)，細(xì)胞排列緊密，呈集落狀生長。用堿性磷酸酶染色，ES細(xì)胞呈棕紅色，而周圍的成纖維細(xì)胞呈淡黃色。細(xì)胞克隆和周圍存在明顯界限，形成的克隆細(xì)胞彼此界限不清，細(xì)胞表面有折光較強(qiáng)的脂狀小滴。細(xì)胞克隆形態(tài)多樣，多數(shù)呈島狀或巢狀。小鼠ES細(xì)胞的直徑7μm～18μm，豬、牛、羊ES細(xì)胞的顏色較深，直徑12μm～18μm。
分化
ES細(xì)胞的全能性指ES細(xì)胞在解除分化抑制的條件下能參與包括生殖腺在內(nèi)的各種組織的發(fā)育潛力，即ES細(xì)胞具有發(fā)育成完整動(dòng)物體的能力，可以為細(xì)胞的遺傳操作和細(xì)胞分化研究提供豐富的試驗(yàn)材料。ES細(xì)胞發(fā)育全能性的標(biāo)志是ES細(xì)胞表面表達(dá)時(shí)相專一性胚胎抗原，而且可以檢查到Oct4基因的表達(dá)，這兩種蛋白是發(fā)育全能性的標(biāo)志。ES細(xì)胞中AKP及端粒酶活性較高，可用于ES細(xì)胞分化與否的鑒定。
ES細(xì)胞的多能性是指ES細(xì)胞具有發(fā)育成多種組織的能力，參與部分組織的形成。將ES細(xì)胞培養(yǎng)在不含分化抑制物的培養(yǎng)基上，可以形成類胚體。將ES細(xì)胞在特定培養(yǎng)基進(jìn)行培養(yǎng)，可以定向分化成特定組織，如ES細(xì)胞在含有白血病抑制因子(LIF)和維生素A酸(RA)的培養(yǎng)基上，可以分化形成全壁內(nèi)胚層，將ES細(xì)胞與胚胎細(xì)胞共培養(yǎng)或?qū)S細(xì)胞注入囊胚腔中，ES細(xì)胞就會參與多種組織的發(fā)育。
功能
胚胎干細(xì)胞具有多能性，特點(diǎn)是可以通過細(xì)胞分化成多種組織(所有組織，包括生殖系細(xì)胞)的能力，但無法獨(dú)自發(fā)育成一個(gè)個(gè)體(利用四倍體融合技術(shù)可以得到完全由所用ES細(xì)胞發(fā)育而來的個(gè)體)。它可以發(fā)育成為外胚層、中胚層及內(nèi)胚層三種胚層的細(xì)胞組織。這里我們所說的多能性與我們平常所理解的多種分化潛能的細(xì)胞存在著不同，英文單詞中很好區(qū)分，一個(gè)是pluripotency;一個(gè)是multipotency。
我們這里理解的多能性是可分化成三胚層的任意細(xì)胞，而多種潛能細(xì)胞則只能分化成為有限的幾種細(xì)胞。在無外界提供分化的刺激之下(即可在實(shí)驗(yàn)環(huán)境下生長)，胚胎干細(xì)胞在經(jīng)過多重細(xì)胞分裂之后，仍然能保有萬能分化性(但有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明在培養(yǎng)過程中ES細(xì)胞也會發(fā)生變化)。成人干細(xì)胞能否保有萬能分化性，直到現(xiàn)在仍然有爭議(目前一般不采用體外傳代來擴(kuò)增成體干細(xì)胞)。
不過，有研究已示范了多能干細(xì)胞可以從成纖維細(xì)胞等很多細(xì)胞中產(chǎn)生出來，這也就是目前很熱的誘導(dǎo)性多能干細(xì)胞，目前越來越多的數(shù)據(jù)顯示這種多能干細(xì)胞和胚胎干細(xì)胞還是存在很大差異的。
應(yīng)用
生產(chǎn)克隆動(dòng)物
ES細(xì)胞從理論上講可以無限傳代和增殖而不失去其正常的二倍體基因型和表現(xiàn)型，以其作為核供體進(jìn)行核移植后，在短期內(nèi)可獲得大量基因型和表現(xiàn)型完全相同的個(gè)體，ES細(xì)胞與胚胎進(jìn)行嵌合克隆動(dòng)物，可解決哺乳動(dòng)物遠(yuǎn)緣雜交的困難問題，生產(chǎn)珍貴的動(dòng)物新種。亦可使用該項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行異種動(dòng)物克隆，對于保護(hù)珍稀野生動(dòng)物有著重要意義。
生產(chǎn)轉(zhuǎn)基因動(dòng)物
用ES細(xì)胞生產(chǎn)轉(zhuǎn)基因動(dòng)物，可打破物種的界限，突破親緣關(guān)系的限制，加快動(dòng)物群體遺傳變異程度，可以進(jìn)行定向變異和育種。利用同源重組技術(shù)對ES細(xì)胞進(jìn)行遺傳操作，通過細(xì)胞核移植生產(chǎn)遺傳修飾性動(dòng)物，有可能創(chuàng)造新的物種;利用ES細(xì)胞技術(shù)，可在細(xì)胞水平上對胚胎進(jìn)行早期選擇，這樣可以提高選樣的準(zhǔn)確性，縮短育種時(shí)間。
用于器官組織移植
作為一種被稱之為“種子細(xì)胞”的ES細(xì)胞，為臨床的組織器官移植提供大量材料。人ES細(xì)胞經(jīng)過免疫排斥基因剔除后，再定向誘導(dǎo)終末器官以避免不同個(gè)體間的移植排斥。這樣就可能解決一直困擾著免疫學(xué)界及醫(yī)學(xué)界的同種異型個(gè)體間的移植排斥難題。
用于細(xì)胞治療
細(xì)胞治療是指用遺傳工程改造過的人體細(xì)胞直接移植或輸入病人體內(nèi)，達(dá)到治愈和控制疾病的目的。ES細(xì)胞經(jīng)遺傳操作后仍能穩(wěn)定地在體外增殖傳代。以ES細(xì)胞為載體，經(jīng)體外定向改造，使基因的整合數(shù)目、位點(diǎn)、表達(dá)程度和插入基因的穩(wěn)定性及篩選工作等都在細(xì)胞水平上進(jìn)行，容易獲得穩(wěn)定、滿意的轉(zhuǎn)基因ES細(xì)胞系，為克服目前基因治療中導(dǎo)入基因的整合和表達(dá)難以控制，以及用作基因操作的細(xì)胞在體外不易穩(wěn)定地被轉(zhuǎn)染和增殖傳代開辟了新的途徑。
