羊水干细胞培育出多种人体组织

lanfeng

美国科学家7日宣布，他们在女性子宫的羊水中发现了丰富的干细胞来源，而且在没有损害胚胎的情况下提取出干细胞，并利用这些干细胞培育出多种人体组织。这项成果不仅避免了关于胚胎干细胞的伦理争论，而且为今后的医学治疗开辟了新途径。  

    为器官移植提供更大可能性  

    这项研究由美国维克森林大学和哈佛大学的科学家共同进行，研究成果发表在科学期刊《自然-遗传学》上。研究发现，从羊水中提取的干细胞含有大量与胚胎干细胞相同的成分，可以培育成各种人体组织，如大脑、肝脏和骨骼等。研究人员强调，用于研究的羊水干细胞都是一些受孕妇女自愿捐助的，而且提取过程并不会损害母亲，也不会像胚胎干细胞研究那样扼杀胚胎。在进行约7年的研究后，科学家们才最终确认了这些干细胞可以培育用于医学治疗的多种细胞。这一项目的研究人员、维克森林大学教授安东尼·阿塔拉表示，“希望这些干细胞能为组织修复和器官移植提供有价值的资源”。在去年11月举行的美国心脏协会会议上，瑞士苏黎世大学的西蒙·赫斯特鲁普博士曾宣布，他们首次用取自羊水的人体干细胞培育出人的心脏瓣膜。目前，阿塔拉的相关研究已被认为是再生医学领域中的新突破。利用这种技术，未来先天缺陷儿的父母可以选择将羊水细胞冷冻起来，以后为孩子进行器官移植，而不用担心出现免疫排斥等情况。人类胚胎干细胞是最早期的未分化细胞，能培育成人体各种组织和器官，有研究认为超过220种。科学家们一直希望通过培育胚胎干细胞，在医学实践上有所贡献，如器官修复或移植等。但传统的胚胎干细胞提取法需要从胚胎中采集大量细胞，必须先将胚胎撕裂或切开，这无异于杀鸡取卵。美国总统布什曾否决了美国参众两院通过的人类胚胎干细胞研究法案。而通过羊水提取的干细胞则避免了上述问题。不过也有专家认为，这项研究还不能替代人类胚胎干细胞研究。  

    用于临床研究尚待时日  

    去年阿塔拉公布一项临床试验结果：他领导的研究小组首次成功利用患者自身的细胞组织在实验室培植出了人体膀胱，然后再把健康膀胱移植回病人身上，接受治疗7人的膀胱功能都获得了持续改善。虽然再生膀胱技术取得了成功，但相对于心脏、肾脏和肝脏等其他器官而言，膀胱无论从结构还是功能上来说，都还算是比较简单的器官。阿塔拉也表示，目前为止科学家们仍不能确定羊水干细胞到底能培育出多少种类型的细胞。而且研究还在初步阶段，具体投入到临床试验中可能还需要数年时间。

最近，科学家们发现了干细胞的一个新来源，并在实验室中用它们成功地分化出了肌肉、骨、脂肪、血管、神经和肝脏等各个组织、器官的细胞。这篇从羊水(参看备注1)中获得干细胞的研究成果发表在了近期的《Nature Biotechnology》杂志上。此项研究由威克森林大学医学院和哈佛大学医学院的研究者合作完成。

“我们希望这些细胞可以在组织修复和器官移植方面大显身手，” Anthony Atala（†）介绍说。“长久以来，我们早就知道胎盘和羊水中含有多潜能的祖细胞，我们也一直在探索是否有可能从中提取到真正的干细胞，研究显示确实可以。”

Atala和同事发现在羊水中大约存在1％的干细胞，它们可以分化为人体中很多类型的细胞。科学家们相信新发现的这类干细胞（他们将之命名为羊水源干细胞*），可能处在胚胎干细胞向成体干细胞过渡的阶段上，因为它表达了两类干细胞的标记蛋白。

羊水源干细胞的医用潜力体现在它的取材便捷上。在这篇报告中，作者描述了取材过程：医生通过羊膜穿刺术（**；参见备注2）进行一些遗传病的产前诊断，取出的羊水中就可以提取得到一定量的干细胞。当然，通过相似的方法，科学家们可以从“胞衣”（***）中搜集干细胞。

据Atala介绍，理论上10万样本的库就可以满足99％美国人移植所需的遗传匹配，而在美国每年就有四百万的新生儿诞生，可以说样本的来源并不成问题。

除了取材容易之外，AFS细胞的繁殖力也特别强，每36小时分裂一次。而且它们在分裂的时候并不需要滋养层细胞，也不产生肿瘤，在这一点上它们胜过某些类型的干细胞。科学家表示AFS细胞可以分化为三个胚层的细胞：內胚层，中胚层和外胚层。基于它们在可塑性、生长能力上的突出表现，科学家们觉得它们与人类胚胎干细胞（一种可以分化为人体任何一种细胞的原始细胞）更为相似。

在功能测试方面，研究者将AFS细胞分化得到的神经细胞移植进患有神经退行性疾病的小鼠中，发现细胞可以在患处生长和重构神经网络。此外，由AFS细胞分化得到的骨细胞也可以在小鼠体内成功地形成骨组织，分化得到的肝细胞也可以分泌尿素。



正是因为干细胞有着如此广泛的分化能力，科学家们才会如此“痴迷”地坚信可以用干细胞替换一些损伤的细胞或组织，从而治疗脊髓损伤，糖尿病，阿尔茨海默氏病和中风等疑难疾病。
  
英文词汇：
*amniotic fluid-derived stem (AFS) cell
** amniocentesis
***afterbirth；包括胎盘、羊膜等


备注1：
羊水（amniotic fluid）
备注2：

羊膜穿刺术，或称作羊水测试是一种医学上的产前诊断，诊断的样本是取自于发育中的胎儿周围的羊水。这项诊断主要是针对胎儿的唐氏症、镰刀型红血球疾病(sickle-cell disease)、囊肿性纤维化(cystic fibrosis)等先天遗传疾病和单基因遗传疾病的基因分析，还有胎儿成熟度的鉴定、开放性神经管缺损和子宫内胎儿溶血的诊断。对于脊髓性肌肉萎缩症(SMA)、大脑白质退化症(Adrenoleukodystrophy, ALD)、小脑萎缩症、杭廷顿舞蹈症(Huntington’s disease)检测的准确度可达95%。

羊膜穿刺术可以快速且安全地取得胎儿周边的羊水。这项试验最早可以在怀孕第13周施行。标准的检验时间约在怀孕第15-20周之间。检验结果约在2周后可取得。一般来说，在施行羊膜穿刺术或其它基因检测前，会提供遗传咨询。


这项技术建立在细胞培养和DNA分析的基础上，因此自1966年这两项技术逐渐发展成熟后，才慢慢建立起来。