听力学及言语疾病杂志２０１０年第１８卷第３期 ２９３
胚胎干细胞向内耳细胞诱导分化的研究进展
李利 赵立东 综述 邢光前。 杨仕明 审校
ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６—７２９９．２０１０．０３．０３２ 【中图分类号１ Ｒ７６４．３ 【文献标识码】Ａ 【文章编号１ １００６—７２９９（２０１０）０３－－０２９３—０４
胚胎干细胞（ｅｍｂｒｙｏｎｉｃ ｓｔｅｍ ｃｅｌｌｓ，ＥＳＣｓ）可在体外无
限增殖，且保持其未分化状态，但在特定环境下可以被诱导
分化为各种组织细胞。近年来，国内外众多学者致力于将
ＥＳＣｓ诱导分化为内耳细胞并进一步治疗耳聋的研究。本文
就目前ＥＳＣｓ特性、分化途径、方法以及相关的研究成果做
一综述。
１胚胎干细胞
ＥＳＣｓ是一个具有自我更新和多分化潜能的特定细胞
群。在胚胎发育的早期（受精后５～７天）即囊胚期阶段，出
现了两种不同的细胞类型：包绕在外形成囊腔壁的外胚滋养
层细胞，将来发育形成胎盘；位于囊腔内的内细胞团，将来发
育形成胚胎。内细胞团经体外培养就成为ＥＳＣｓ。１９８１年，
Ｅｖａｎｓ等从鼠的囊胚中分离出内细胞团，成功地建立了体外
培养哺乳类ＥＳＣｓ的方法。ＥＳＣｓ的基本特征是：①分化潜
能多，具有分化为机体任何组织细胞、器官的能力；②无限扩
增的能力，即理论上在体外条件适宜的情况下，通过有丝分
裂无限扩增，长久和稳定地自我复制；③可以长期保持未分
化状态。除此之外，ＥＳＣｓ还具有集落生成能力、正常的染色
体核型等特征。ＥＳＣｓ的这些特征，使其成为人体器官功能
丧失（特别是由于毛细胞缺失造成的耳聋）后替代治疗的理
想选择。目前，ＥＳＣｓ已被用于帕金森＿】 ］、脊髓损伤ｌ＿３］、糖
尿病 动物模型的治疗，另外还发现其可以分化为有功能的
小鼠精子，与卵子结合后孵育出存活的子代小鼠ｌ＿５］。
２胚胎干细胞的分化
２．１ ＥＳＣｓ的诱导分化 ＥＳＣｓ的多分化潜能使之可以在特
・ ２１８・ 遵 检验匿学杂志２００８年３月第２９卷第３期ｌｎｔ Ｊ Ｌａｂ Ｍｅｄ，Ｍａｒｃｈ ２００８，Ｖｏ１．２９，Ｎｏ．３ 体外培养人胚胎干细胞饲养层的研究进展 黎晓莉综述 吴宏审校 【摘要】人胚胎干细胞在体外培养过程中始终保持未分化和持续增殖能力的首要条件是要有饲 养层的支持。目前常用的饲养层有小鼠成纤维细胞、小鼠原代成纤维细胞、同源动物胚胎成纤维细 胞、人包皮成纤维细胞等。饲养层细胞能分泌多种细胞因子、细胞问黏附分子及蛋白质，能有效抑制 胚胎干细胞的分化并促进其增殖。现就胚胎干细胞培养过程中所需饲养层细胞的来源与筛选、分泌 物及作用机制研究进展作一综述。 【关键词】胚胎干细胞； 细胞因子类；细胞分化；增殖 中图分类号：Ｒ３２９．１；Ｑ８１３．７ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７３～４１３０（２００８）０３—２１８－０３ 饲养层（ｆｅｅｄｅｒ ｌａｙｅｒ）是指一些特定细胞（如颗粒 细胞、成纤维细胞、子宫内膜基质细胞、输卵管上皮细 胞等易在体外培养的细胞），经有丝分裂阻断剂（丝裂 霉素或７～射线照射）处理后所得的细胞单层 。它能 为胚胎干细胞（ｅｍｂｒｙｏｎｉｃ ｓｔｅｍ ｃｅｌｌ，ＥＳＣ）提供生长 环境和信号，还能分泌成纤维细胞生长因子（ｆｉｂｒｏ— ｂｌａｓｔ ｇｒｏｗｔｈ ｆａｃｔｏｒ，ＦＧＦ）、人白血病抑制因子（１ｅｕ— ｋｅｍｉａ ｉｎｈｉｂｉｔｏｒｙ ｆａｃｔｏｒ，ＬＩＦ）、干细胞生长因子（ｓｔｅｍ ｇｒｏｗｔｈ ｆａｃｔｏｒ，ＳＧＦ）等，起到既促进增殖又抑制分化 的双重作用。 饲养层细胞的来源与筛选 大量研究证明人ＥＳＣ体外培养的条件体系有以 下３种：（１）无血清无饲养层培养体系；（２）人或小鼠 胚胎成纤维细胞（ｍｏｕｓｅ ｅｍｂｒｙｏｎｉｃ ｆｉｂｒｏｂｌａｓｔ，ＭＥＦ） 制备的条件培养基；（３）以人胚胎成纤维细胞、成人输 卵管上皮细胞、包皮成纤维细胞、子宫内膜基质细胞、 小鼠成纤维细胞等为来源的饲养层 。前２种体系 又称无饲养层培养体系。无血清无饲养层培养体系 需添加各种细胞因子和血清替代品，条件培养基需要 来源于人或鼠的饲养层制备并添加细胞外基质以保 持人ＥＳＣ的所有特性，这２种培养体系避免了人ＥＳＣ 与饲养层直接接触，但仍有不足：（１）培养体系仍存在 动物源性成分；（２）人ＥＳＣ在无饲养层培养体系中分 离克隆成功率低；（３）价格昂贵不利于广泛应用。故 最常用的仍为小鼠或人自身来源的细胞作饲养层，尤 其是来源于人的饲养层是人ＥＳＣ体外培养研究热点。 饲养层细胞对ＥＳＣ分离克隆的影响主要体现在饲养 层细胞种类、丝裂霉素处理饲养层细胞时间、饲养层 细胞培养代数和饲养层细胞密度等。饲养层细胞的 选择直接关系到ＥＳＣ分离克隆效果，动物种类不同对 作者单位：４０００１６重庆医科大学组织胚胎学教研室 ・综述・
胚胎干细胞的基础研究和应用
胚胎干细胞是一类具有不同分化潜能的细胞，它们具有可以持续分裂的能力，也可以进一步分化成各种不同类型的细胞，包括心脏细胞、肝脏细胞和神经细胞等等。因此，胚胎干细胞在医学领域中被认为是一种潜在的治疗手段，它们可以为许多难以治疗的疾病奠定治疗基础。
首先，胚胎干细胞在基础研究中起着非常重要的作用。通过研究胚胎干细胞的分化过程，科学家们能够更好地了解细胞分化的机制，这有助于研究各种疾病的发生和发展。此外，通过比较不同种类的胚胎干细胞的特点，科学家们可以研究不同物种之间的进化关系，这些研究有助于增进我们对生命的认识。
其次，胚胎干细胞还具有广泛的应用前景。在医学领域，胚胎干细胞可以用于再生医学。在这种医学模式下，通过将胚胎干细胞注入患者体内，这些细胞能够分化为受损细胞，并为器官或组织提供修复。此外，胚胎干细胞还可以被用于治疗某些形式的癌症，因为这些细胞可以与癌细胞对抗，并使它们死亡。
然而，胚胎干细胞的应用也存在一些问题和争议。首先，大多数胚胎干细胞来自人类胚胎，因此制作和使用它们涉及严重的伦理问题。许多人不同意从人类胚胎中提取细胞，认为这是在伦理和道德上不好的行为。其次，胚胎干细胞的应用存在一定程度的危险性，因为它们可能会分化成不良细胞，并导致恶性肿瘤等问题。
因此，我们需要积极尝试寻找替代品，以减少对胚胎干细胞的需求。这些替代品可能包括成体干细胞和诱导多能干细胞。
成体干细胞是被认为存在于人体各种器官和组织中的干细胞。它们可以在特定的细胞类型之间相互转化，并可以持续分裂。在医学中，成体干细胞可以被用于手术和移植，例如移植骨髓或进行视网膜手术。
另外，诱导多能干细胞是一种能够通过表达一组特定的基因重新编程的特殊细胞。这些细胞被重新编程后变得类似于胚胎干细胞，因此被称为诱导多能干细胞。由于这些细胞是从成年细胞中制作的，所以不涉及任何伦理问题，并且也可以用于再生医学和其他领域。
基因诱导多能干细胞的制备方法和应用
基因诱导多能干细胞（induced pluripotent stem cells，iPSCs）是一种可以通过人工干预将非干细胞转化为表现出类似胚胎干细胞的多能性的细胞。它的出现早已在生物医学领域引起了广泛的关注和研究。
iPSCs制备方法
iPSCs最初是在2006年日本科学家山中伸弥领导的研究小组中被发现的。这种细胞实质上是通过将某些细胞直接重编程而得到的，而不是通过胚胎操作获得的干细胞。这是一种更安全、道德更高尚的方法，因为它不会伤害胚胎。iPSCs的制备方法比较简单，一般步骤如下：
首先，将中性成体细胞（例如皮肤细胞）收集起来，并通过注入特定基因来改变它们的遗传信息，使它们重新表达早期胚胎的基因。这些基因包括Oct3/4、Sox2、Klf4和c-Myc等。这些基因经常被称为“Yamanaka四因子重编程”。
然后，经过维持几个星期的培养，最终的结果将是一些自我更新的干细胞，它们可以转化成任何类型的细胞。这些自我更新的干细胞也可以维持长时间的培养，从而为进一步研究和应用提供了优秀的基础。
iPSCs的应用
iPSCs有着广泛的应用前景，可以使科学家更好地了解这些细胞的发育过程，并且可以为生物医学研究提供新的资源。具体应用包括：
1. 研究发育过程：在不伤害人体的前提下，通过iPSCs的制备，科学家可以研究组织和肿瘤的基本发育过程。这可以帮助我们更好地理解发育过程中的迷题。
2. 治疗器官损伤：iPSCs不仅可以促进组织修复，还可以再生和治愈许多不可治愈的疾病。例如，对于心脏病患者而言，通过将患者的皮肤细胞重编程为iPSCs，在培养成心脏细胞后，将这些心脏细胞移植到患者体内，可以帮助恢复受损的组织和心脏功能。
3. 药物发现：iPSCs还可以成为标准化的测试设施，用于评估新药物的安全性和有效性。
4. 平台医疗：iPSCs可以构成医学平台，提供为患者量身定制的干细胞，使细胞治疗、再生医学成为可能，助力个性化医疗行业的发展和进步。
