多细胞生物的起源十篇

多细胞生物的起源篇1

【关键词】干细胞；肿瘤干细胞；神经干细胞

干细胞是一类具有自我复制能力的多潜能细胞，在一定条件下它可以分化成多种功能细胞。干细胞的用途非常广泛，涉及到医学的多个领域。目前科学家已经能够在体外鉴别、分离、纯化、扩增和培养人体胚胎干细胞，并以这样的干细胞为“种子”，培育出一些人的组织器官。干细胞及其衍生组织器官的广泛临床应用，将产生一种全新的医疗技术，也就是再造人体正常的甚至年轻的组织器官，从而使人能够用上自己的或他人的干细胞或由干细胞所衍生出的新的组织器官，来替换自身病变的或衰老的组织器官。本文将对肿瘤干细胞、心肌干细胞以及神经干细胞的研究做如下综述。

1、肿瘤干细胞概述

1.1肿瘤干细胞学说的提出。1960年以来，许多动物实验证明只有当肿瘤细胞数大于100万时才可以形成新的肿瘤。一些研究显示并不是所有的肿瘤细胞都能增殖，可能只有小部分肿瘤细胞具有滞留源性，而大部分是肿瘤起始细胞或肿瘤干细胞。随着对干细胞研究的不断深入，发现干细胞和肿瘤干细胞之间具有许多共同特征：他们都具有多向分化潜能和自我更新能力，以及相似的细胞表面标志和相同的信号调节通路等[1]。于是提出肿瘤起源于肿瘤干细胞，是一种干细胞疾病，肿瘤是正常干细胞累计突变的结果，“肿瘤干细胞学说”应运而生。

1.2肿瘤干细胞的分离和鉴定。近年来，干细胞研究的发展很大程度上依赖于细胞分化抗原的研究进展，细胞表面特异性标志的确定是肿瘤干细胞分离的第一步。一般原则为结合谱系标志，正常干细胞特异标志（如BTSC的CD133与分离LSC的CD34）以及正常组织特异性标志等综合评价[2]，很多学者认为结合阳性标志和阴性标志可以更有效地分离干细胞。目前高通量的细胞分选系统主要有：磁性细胞分选系统和流式细胞技术（FACS）[3]。

1.3肿瘤干细胞研究方向。①研究论证是否每一种肿瘤细胞，不论是良恶性都存在肿瘤干细胞。②确定细胞表面标志，争取使用特异性强的药物杀灭肿瘤干细胞。③对已分离鉴定的肿瘤干细胞，从其特性入手，即诱导其分化，使其丧失自我更新的能力。④研究表明，Notch、wnt、Shh、Bmil等细胞信号转到通路调节正常干细胞的自我更新、增生、分化，在肿瘤的发生发展中也起着重要作用。通过研究这些细胞信号通路，有助于我们发现肿瘤细胞干细胞的靶位用于抗癌治疗。⑤发展高效的体外培养系统、细胞扩增技术以及维持干细胞未分化状态技术是今后研究的重任。目前实体瘤中的乳腺癌干细胞和淋巴造血系统恶性肿瘤干细胞已被发现并分离，但随后需进一步证实更多实体瘤肿瘤干细胞的存在，并从肿瘤中分离纯化肿瘤干细胞，在此基础上确定肿瘤干细胞的基因图谱，寻找肿瘤干细胞表现出来的特异靶位，研制新的针对于肿瘤干细胞的药物，以达到肿瘤的根治疗效。

2、心肌干细胞概述

2.1心肌干细胞简介。2003年，Beltrami等首次从大鼠心肌内分离出一种具有自我更新能力的细胞，并具有分化成心肌细胞，内皮细胞以及平滑肌细胞的能力。将这些细胞移植到心肌梗死大鼠心肌内，可分化成新的心肌细胞并明显改善心脏功能。这类细胞认为是心肌干细胞。Laflamme等的实验也证实成人心脏中有心肌干细胞的存在，它能够再生心肌，并且损伤时这种修复功能会增加[4]。Laugwitz等则证实心脏间质中存在着能完全分化成心肌表型的祖细胞。这些不同研究结果均表明了人类的成年心肌内都存在具有多向分化潜能的心肌干细胞。

2.2心肌干细胞分化起源。胚胎干细胞时全能干细胞能分化几乎全部组织和器官。1981年，鼠的胚胎干细胞首次分离成功。1998年Thomson首次从人囊胚中分离出人类胚胎干细胞。研究发现人类胚胎干细胞可以体外分化为心肌细胞。骨髓间充质干细胞也可以分化成心肌干细胞，研究发现骨髓源性祖细胞能够想造血细胞，血管和心肌等直接分化[5]。

2.3心肌细胞的定向分化及其调控。心肌干细胞向心肌分化受到多种因素的诱导和调控，目前已知细胞因子，激素，药物以及细胞内转录因子等都可以参与心急干细胞的分化调控。例如催产素可以与心肌干细胞表面受体结合，促进干细胞的有丝分裂；骨形态发生蛋白是一类在胚胎发育过程中起重要作用的蛋白家庭，它们可以参与调节某些心脏转录因子的表达，对心肌干细胞的定向分化起重要作用。

3、神经干细胞概述

3.1神经干细胞来源。①来源于脑组织，包括胚胎脑组织和成人脑组织；②来源于精髓。在胚胎和成人的脊髓室管内都存在神经肝细胞；③来源于骨髓。骨髓中存在骨髓基质肝细胞，在特定的条件下可以跨系统分化为神经元和神经胶质细胞；④脐血。人脐血是胎儿出生时期胎盘近胎儿一侧血管内的血液，含有丰富的肝细胞；⑤其他来源。近年来有学者发现，脐带华儿通胶来源的基质细胞有与骨髓间充质细胞相似的特性[6]。

3.2神经干细胞的分化。目前绝大多数的研究者认为，神经干细胞的分化存在细胞自身基因调控和外源性信号调控两种基质。这两种调控方式不断相互作用，共同完成对肝细胞分化的控制。现在神经干细胞分化研究还没有形成一个完全可靠的系统，仅仅只是就某一个途径或细胞因子等的研究。这主要是由于体内有上百种类型的神经元，每一种神经元的分化过程均涉及多种影响因素和信号传递。诱导神经干细胞高效分化成目的神经元或特定类型的神经胶质细胞仍处于探索阶段。

3.3神经干细胞研究前景。神经干细胞在中枢神经系统存在被证明，以及分离培养的成功是神经科学研究的一个重要突破。目前神经干细胞的研究公正如火如荼地进行，对神经干细胞的基础研究取得显著成果，但是将其常规应用于临床仍有许多问题需要解决，以及如何从动物的应用顺利的过度到临床的应用还需要进行深入的研究。

4、结语与展望

干细胞是动物机体内的一种发育全能性细胞。目前对干细胞的研究取得的进展都是在阐明干细胞的生物学特性，以及对干细胞的选择性分化和生长，然而如何对干细胞的生物学特性进行很好的控制还没弄清楚，这需要人们进一步研究和探索。随着基因工程、胚胎工程、细胞工程等各种生物技术的快速发展，按照一定的目的，在体外人工分离、培养干细胞已成为可能，利用干细胞构建各种细胞、组织、器官作为移植器官的来源，这将成为干细胞应用的主要方向。

【参考文献】

[1]农晓林，黎彦，等.肿瘤干细胞的研究进展[J].中国医学文摘肿瘤学，2006，20（3）：241-242.

[2]Lapidot T，Sirard C，Vormoor J，et al.A cell initiating human acute myeliod leukaemia after transplantation into SCID mice.Nature，1994，367；645-648.

[3]Al-Hajj M，Wicha M S，Benito-Hemandez A，et al.Prospective identification of tumorigenic breast cancer ceils[J].Proc Natl Acad Sci USA，2003，100（7）：3983-88.

[4] Laflamme MA，Gold J，Xu C，et al.Formation of human myocardium in the rat heart form human embryonic stem cells[J].Am J Pathol，2005，167（3）：663.

多细胞生物的起源篇2

关键词：有机纳米材料；载体；核酸递送；壳聚糖；聚乙烯亚胺；多聚赖氨酸；树枝状聚合物

中图分类号：Q785文献标志码：A

文章编号：1002-1302（2017）22-0001-04

自1983年首次研究获得转基因烟草以来，植物转基因技术迅速发展，至2015年全球转基因作物的种植面积已达到1.797亿hm2。植物基因传递系统——将外源基因导入植物细胞的方法，是植物生物技术中一个最基本的技术。目前可以使用不同的方法将外源基因导入植物基因组中[3]。根据转化过程中是否使用载体介导，通常可以分为载体介导转化和直接遗传转化。在常用的载体介导转基因方法中，农杆菌介导是最广泛使用的转化手段；基因枪法是另一种常用的转基因手段，但是转化率较低、会产生大量嵌合体等问题是限制其使用的主要瓶颈。将植物细胞酶解去壁后获得原生质体再进行遗传转化，也是一类常用的转基因方法，但原生质体再生完整植株的难度较大、稳定性差的特点限制了这种方法在植物转基因中的广泛应用。针对上述植物转基因技术的局限，研发新的转基因方法和挖掘新的基因载体成为现代基因工程研究中的热点，业界期待着植物转基因新理论和新技术的突破，来促进植物转基因技术及其相关产业的发展。相对于源自病毒基因改造的遗传转化载体，基于纳米材料构建的载体具有制备容易、稳定性好、容易修饰、生物和环境安全性高等优点，因此纳米生物技术已成为划时代、跨学科的研究重点[4]。

根据纳米材料的组成，可分为无机纳米材料和有机高分子纳米材料，其中无机纳米材料用作植物转基因载体开展得较早，已有较多介绍。本文重点介绍有机纳米材料载体转基因技术的特点，并结合其在植物基因转化研究中的应用实例阐述这些方法的优点及存在的问题，详见表1。

1天然高分子纳米基因载体

1.1壳聚糖（chitosan，简称CS）

壳聚糖是广泛分布于甲壳类动物、昆虫和真菌细胞壁中的甲壳质在碱作用下脱乙酰化后得到的氨基多糖。Mulligan等首次利用壳聚糖为载体把外源DNA运输到哺乳动物细胞内，壳聚糖纳米载体由于来源天然、生物相容性好、可生物降解、可溶性强、无毒等特点，在生物医学上成为研究较多的天然高分子纳米基因载体系统[5-6]。

在植物转基因研究中，壳聚糖纳米载体的研究处于刚刚起步阶段。宋瑜等用壳聚糖为基因载体，制备了CS/DNA纳米复合物，直接将绿色荧光蛋白基因（简称GFP）转化到拟南芥原生质体中，但转化效率很低，而且对细胞有毒害作用[7]。王凤华等用交联法制备了壳聚糖纳米颗粒，通过静电作用吸附质粒DNA后，用基因枪法转化洋葱细胞，观察到有8%的细胞转化成功并表达目的基因[8]。Wang等通过静电吸附作用将CS/DNA纳米颗粒和硒化镉量子点（简称QDs）纳米颗粒连接起来，制备了CS/DNA—QDs复合纳米颗粒[9]。这种复合纳米颗粒对外源基因具有显著的酶切保护作用，并实现了GFP转载基因在麻疯树细胞内的表达。

从上述研究结果来看，壳聚糖纳米载体在植物细胞中的转化效率较低，对去壁的植物细胞原生质体有一定的毒性。但壳聚糖作为一类天然的高分子聚合物，可以对其进行化学和生物学的修饰来提高它在生理溶液中的稳定性、基因转移的特异性和在细胞内逃逸的能力。壳聚糖被开发成为一类环境友好的新型植物基因工程介导物质具有较好的前景。

1.2淀粉

淀粉是一类价格便宜、产量丰富、可再生的天然材料，通过物理、化学或者酶解的方法可以大大改善它的性能。在医药领域，淀粉常被用作填充剂，由于它具有生物相容性和生物可降解性，也常被用作药物和基因载体系统。Xiao等利用反向微乳液法合成多聚赖氨酸-淀粉纳米颗粒，在乳腺癌细胞中成功地进行了转化试验[10]。Liu等研究表明，在利用超声波介导的基因转移试验中发现，多聚赖氨酸淀粉纳米基因载体能够保护DNA，使其不受超声波的影响，而裸露的DNA则会被超声波破坏[11]。Liu等在超声波的作用下，用多聚赖氨酸淀粉纳米颗粒将含有绿色荧光蛋白的质粒转入到盾叶薯蓣和水稻悬浮细胞中并实现了表达[12]。Wang等利用反向微乳液法合成磁性淀粉纳米颗粒，包封多聚赖氨酸，连接异硫氰酸荧光素（简称FITC），得到了既有荧光标记、又有磁性的双功能淀粉纳米颗粒，有望成为一种新型的基因载体[13]。

1.3细胞穿膜肽（cell-penetratingpeptides，简称CPPs）

细胞穿膜肽是一大类由10～30个氨基酸组成的短肽，具有很强的跨膜转运能力，能够携带多种活性物质进入细胞，而且可以导入几乎所有的细胞中[14]。由于细胞穿膜肽具有很强的跨膜转运能力，对细胞膜不会产生永久性损伤，在一定浓度范围内对宿主细胞无毒害作用。因此，细胞穿膜肽作为一种新型的药物输送工具和基因治疗的载体引起人们极大的关注和广泛的使用[15]。

在植物基因运载方面，近几年Lakshmanan等利用细胞穿膜肽载体分别将质粒DNA、dsRNA、dsDNA用注射渗透法转化烟草和拟南芥的叶片，可以实现外源基因在植物细胞内的瞬间表达或者快速、高效诱导基因沉默[16-18]。最近，Chuah等用含有线粒体定位肽的阳离子聚合物结合质粒DNA，单独或者同细胞穿膜肽再结合，用注射渗透法转化拟南芥叶片，孵育12h后，報告基因能够在拟南芥叶片表皮细胞的线粒体中表达[19]。从已有的研究报道可见，细胞穿膜肽作为基因载体可将质粒DNA、dsRNA、dsDNA转运进入完整的植物细胞或者某个特定的细胞器中并表达。未来经过优化和提高其转化率后，细胞穿膜肽这类信号肽类的载体有望成为又一类新兴的植物转基因载体，但其入胞机制特别是如何穿过植物细胞壁还值得进一步研究。

2合成的高分子纳米基因载体

除了利用天然高分子材料制备纳米基因载体之外，用人工合成的高分子材料制备纳米基因载体更具优势，合成和制备相对容易、经济，并且能够规模化生产。目前在植物基因转化中使用较多的由合成高分子材料制备的纳米载体包括聚乙烯亚胺（polyethylenimine，简称PEI）、多聚赖氨酸（poly-L-lyine，简称PLL）和树枝状聚合物。

2.1聚乙烯亚胺

聚乙烯亚胺是一种常用的阳离子聚合物，是动物细胞转基因中常用的体外或体内非病毒基因载体，主要以分支状或线状结构形式存在[20]。分支状聚乙烯亚胺含有伯胺、仲胺、叔胺，线状聚乙烯亚胺主要含有仲胺。这些氨基基团使分支状聚乙烯亚胺在较宽pH值范围内具有缓冲能力，即所谓的“质子海绵效应”，PEI/DNA复合物被细胞内吞后，引起外源质子内流，随后水分大量涌入导致内吞囊泡裂解、释放出的PEI/DNA复合物穿过核膜进入细胞核，通过这个过程完成基因转染[21-22]。由于PEI本身对动物细胞有一定的毒害作用，最近主要通过使用交联低分子量PEI或者将低分子量PEI和生物可分解的阴离子基团结合起来的方法来减少PEI载体对细胞的毒性，提高转染率[23]。在用于植物基因转染方面，Ying等以PEI（分子量25000）为载体介导含有绿色荧光蛋白的质粒在拟南芥原生质体中瞬间表达，转化率达到65%[24]。但PEI是否能进入有壁的植物细胞以及进入植物原生质体的机制尚有待进一步研究。

2.2多聚赖氨酸

多聚赖氨酸是一种以赖氨酸分子为重复单元的线状多肽结构，它最大的优点是易于对其结构进行修饰，因此常被用作修饰物结合到其他纳米材料的表面[25]。在生理条件下，多聚赖氨酸中的氨基被质子化，能与DNA通过静电作用结合，多聚赖氨酸与DNA能以不同的比例相结合，相应形成从50nm到700nm不同尺寸的微粒。由于多聚赖氨酸缺少等电点处于5～7之间的氨基基团，利用多聚赖氨酸作为基因载体时，须要额外提供辅助因子如加入融合肽或氯喹，以促使溶酶体或内吞体裂解。在植物中尚未见将多聚赖氨酸单独用作基因载体的报道，多是将其修饰在其他纳米材料表面用于结合质粒DNA[19，26]。

2.3树枝状聚合物

树枝状聚合物指的是一类以内核分子为中心，延伸出许多具有树枝状高度分枝结构的球形分子，常用的包括聚乙二胺、聚乙烯亚胺和聚酰胺树枝状聚合物[27]。其中，聚酰胺树枝状聚合物（polyamidoaminedendrimers，简称PAMAM）由于容易合成，也容易得到市售产品，成为一类广泛使用的基因运送聚合物载体。PAMAM的基本特点是分散指数较低，容易形成球形，不饱和双键数量多，表面功能特性易于控制等。树枝状聚合物通常是通过分支末端带正电荷的基团和DNA带负电荷的磷酸基团之间的静电作用相互结合，形成直径约为50nm的DNA-树枝状多聚复合物，能够保护DNA免受核酸酶的降解作用。在植物转基因研究中，Pasupathy等曾使用PAMAM将绿色荧光蛋白的质粒导入草坪草的愈伤组织细胞中，转化率可以达到48.5%[28]。

3高分子纳米载体的入胞机制

制备的纳米材料与基因耦合构建成的转基因载体，能否顺利穿过细胞壁进入植物细胞，是能否在植物转基因工程中应用的关键。而纳米载体的入胞机制和效率，受到纳米材料尺寸、表面理化性质、植物细胞壁特征、共孵育环境条件等诸多因素的影响。目前，已经成功将外源基因导入植物细胞的有机纳米载体有壳聚糖、淀粉纳米颗粒、细胞穿膜肽、聚乙烯亚胺等，揭示的纳米载体携带外源基因进入植物细胞的机制见图1。

首先，DNA或RNA等外源分子可以通过疏水作用、静电吸附作用或共价键结合等结合在纳米颗粒的表面或者封装在纳米颗粒的内部，形成装载有外源基因的纳米颗粒耦合物。载有外源基因的纳米颗粒耦合物可以通过2条途径将外源基因送进植物细胞并得到表达。一类是利用物理力或场对细胞施加的主动影响，如电激、超声波、基因枪、外加磁场或低能重离子束场，在细胞上同时形成一些可逆的瞬间通道，外源基因被直接送入到细胞质或细胞核内[29]；另一类是利用载有外源基因的纳米颗粒耦合物通过静电吸附等作用附着在植物组织或细胞的周围，然后经胞间连丝等细胞壁上的孔隙通过细胞壁，或者利用修饰过的工程纳米颗粒同细胞壁上受体的相互作用来扩大细胞壁的孔径以提高纳米颗粒的摄入[16]。穿过细胞壁后，大多数纳米颗粒耦合物载体通过细胞膜的内吞作用进入细胞质，有的可能通过细胞膜上的转运载体蛋白或者离子通道转运进入细胞质。Ghosh等认为，纳米载体携带的基因，进入到细胞以后，在细胞内源因素（如pH值刺激）和外源因素（如光刺激）的激发下释放出纳米载体所携带的遗传物质。显然内源的激发基因释放机制是按照生物学的方式运作的，而外源的激发基因释放机制则提供一种可以通过时间和空间控制释放基因的方法[30]。

其次，DNA导入细胞核并整合到植物基因组中發挥功能。一般来说，分子都是通过核孔复合物进入细胞核的。对于DNA是单独进入细胞核还是与纳米载体整合后一起进入细胞核仍无定论，目前主要有2种理论。一种是纳米载体在内涵体或细胞质中被溶解，然后释放DNA转运进核，同植物细胞的基因组发生非同源重组，从而整合到植物基因组上得以稳定表达；另一种是携带DNA的纳米载体直接到达细胞核表面，然后DNA转运进核，并离开基因载体还原成具有生物活性的DNA，最后经过转录、翻译步骤合成目标蛋白[31]。

4展望

虽然按照构成材料组成可以将纳米颗粒分为无机和有机2种，在纳米材料载体实际的制备和运用中，通常是充分利用各类材料的优势，使用的是复合型纳米材料。例如常在各类无机纳米颗粒和有机高分子材料的表面修饰上多聚赖氨酸、聚乙烯亚胺等高分子聚合物，甚至是再连接上量子点荧光标记或者加上细胞穿膜肽等靶分子，使其成为一个“超级复合纳米载体”——可以大量装载DNA、RNA等外源基因，高效定向地进入有壁的植物细胞实现外源基因的稳定表达。

多细胞生物的起源篇3

化石研究表明，地球上最早的生命迹象出现于35亿年前，主要是单细胞的原核生物。之后，地球生态似乎没有多大的变化。直到将近30亿年之后的寒武纪，也就是距今6亿年前，地球生物出现一次爆炸性演化，一下子出现许多多细胞生物，生物进化由此加速。几亿年内出现了我们现在熟知的包括恐龙在内的各种各样的生物。然而，不少人还是质疑这种爆炸式的生物演化，认为在那30亿年的时间内不应该只有单细胞生物，还有一些原始的多细胞生物。

质疑归质疑，科学研究讲求的是证据。近年来，科学家逐步发掘出了一些这样的证据。此前，科学家在非洲发现了20亿年前的卷曲藻化石，这是一种多细胞真核生物。2008年，法国国家科学研究中心和普瓦提埃大学的研究人员在非洲又有了新的发现。他们在加蓬发现了一块独特的生物化石。起初，化石研究人员根据生物的组织结构初步认为，该生物是多细胞真核生物，出现于6亿年前。然而，经过进一步的研究，研究人员发现这块化石的形成年代居然是21亿年前。是否是6亿年前的生物进入了21亿年前的石头呢？研究人员经过X射线扫描等进行进一步分析，发现这块化石的形成时间的确源于21亿年前，也就是说化石中的多细胞真核生物的确曾经生活在21亿年前。

这些罕见的古老生物化石长度在10厘米到12厘米之间，堪称“大化石”。这些化石的总量也很多，有250多个。目前，研究人员已经研究了其中的100多个，从中已经发现了多种形态比较类似的多细胞生物，这些生物应该是同一类多细胞生物，但是有多种。普瓦提埃大学的研究人员艾尔・阿尔瓦尼说：“从远处看，这些化石像是具有不规则边缘的花式饼干。从近处看，这些化石有扇贝状外缘和辐射状条纹。”在进一步的分析中，研究人员利用离子探测器对化石中硫同位素的成分进行了测定，并借助特殊设备绘制了标本的立体图像。结果显示，该生物化石正是多种组织的结合体，而不是一些研究人员猜测的那样是多个细菌堆砌起来的，这进一步证实了化石中的生物是多细胞生物。研究人员表示，这是迄今为止发现的最古老的多细胞真核生物，比之前的卷曲藻化石还要早1亿年。

多细胞生物的起源篇4

1 口腔肿瘤术后下颌骨缺损及其并发症

1.1 口腔肿瘤术后下颌骨缺损

口腔颌面部具有一个丰富的淋巴系统，口腔癌一般都有下颌骨骨膜的侵犯。Sudhir对22例口腔癌是否侵犯下颌骨进行研究，分别用X线、CT检查，发现有21例均有下颌骨的侵犯，并且与术后组织学相对照，其阳性率是一致的［2］。Tsuchimochi等用99mTcMDP骨扫描显示肿瘤引起了下颌骨松质骨的侵犯［3］。因此从肿瘤外科原则出发，必须作下颌骨切除，势必会引起下颌骨的缺损。

1.2 下颌骨缺损的并发症

下颌骨缺损不仅仅影响面部美容，更重要的是可以引起如言语、吞咽、呼吸等功能的障碍。McConnel等对下颌骨切除后的病人进行口咽吞咽效率(OPSE)的检测，发现平均的OPSE值明显低于正常值，30个病例中有8例不能进食，其余只能进点流质［4］。Haribhakti也证实了下颌骨缺损可引起呼吸困难、睡眠质量差、下齿槽神经损伤的各种并发症，使患者的生活质量大大降低［5］。

2 组织工程学骨再造的主要研究进展

组织工程学(tissue engineering)是生物医学工程中的一个新的分支，是应用生命科学工程学的原理与技术，设计、构造、改良、培育和保养活组织，以修复或重建组织器官的结构，维持或改善组织器官功能的一门新兴的边缘学科。其基本方法是将体外扩增的正常组织细胞，吸附到一种生物相容性良好并可被机体吸收的生物材料上，然后植入机体缺损部位，细胞在生物材料逐渐降解吸收过程中形成新的组织，达到修复缺损，重建功能的目的。Vacanti［6］等运用组织工程技术在裸鼠身上再生软骨，国外已有较多的关于软骨组织的组织工程［7］；国内曹谊林教授首次采用组织工程技术在裸鼠体内再生了带血管的骨组织，并用于修复骨缺损，为骨组织缺损的修复提供了一条新的思路和途径。

骨组织的再生要求有三个基本的生物学因素参与，即细胞、生长和分化因子、细胞外基质材料，这也是当今组织工程研究中的三大课题。源细胞经过培养可以分化成成骨细胞；生长分化诱导因子可以促进成骨细胞的分化增殖，保持成骨细胞不衰老；生物可降解材料可作为细胞支架，支持细胞的附着、迁移和分化［8］。

2.1 种子细胞(成骨细胞)

2.1.1 来源的选择

理想的骨组织工程学种子细胞应具备下列特点：(1)取材容易，对机体损伤小；(2)在体外培养中易定向分化为成骨细胞和具有较强的传代繁殖力；(3)植入机体后能适应受区的环境并保持成骨活性，有以下四种来源［9］。

2.1.1.1 胚胎骨：

目前较多使用的是胚胎或新生动物骨或人胚胎骨。由骨分离出的细胞主要含有4种成分：骨内膜细胞、骨外膜细胞、骨细胞、未分化的间充质细胞。在体外培养中表现为两种形态：可贴壁的成纤维细胞样细胞和不贴壁的圆球型细胞。利用骨作为来源获得的细胞在体外较易定向分化为成骨细胞，且具有生长迅速，传代繁殖快的优点。但此法会对患者造成手术损伤且供源有限。

2.1.1.2 骨外膜：

骨外膜分为内外两层。其中内层含有较多的骨原细胞和成骨细胞。已有较多的研究证实［10］来源于骨膜的细胞具有很强的传代繁殖和定向分化成骨细胞的能力，植入机体后能适应受区的环境，保持成骨活性，并最终通过软骨成骨而修复骨缺损，是目前广泛应用的成骨细胞来源。

2.1.1.3 骨髓：

骨髓分造血和基质两大系统，其成骨能力来源于基质，骨髓基质细胞称作成纤维细胞集落形成单位，它具有多向分化潜能。骨髓具有取材方便、对供体损伤小、有流动性和可经皮注射等优点，具有广阔的发展前景。

2.1.1.4 骨外组织：

骨外组织如表皮细胞、成纤维细胞，这些起源于胚胎时期间充质的骨外部位的骨祖细胞称作诱导性祖细胞(IOPC)。此法取材容易，对人体的创伤较小，体外培养传代繁殖力较强，提供了一条新的成骨细胞来源。

2.1.2 成骨细胞与生物降解聚合物的体外培养

Attawia［11］等将成骨细胞种植在聚羟乙酸支架上，并在含10%胎牛血清的培养液中培养。7～10天后，成骨细胞粘附到聚合物支架上，并发生增殖，培养液中有钙化骨形成。Cooper［12］也进行了类似的研究，将成骨细胞分别种植到PMA、CPH、PMA/CPH共聚物上，2周的体外培养期间，成骨细胞发生了粘附、增殖，表达了较高的碱性磷酸酶活性，并有胶原合成。这些研究说明：种植到支架上的成骨细胞在合适的营养环境中，能与聚合物很好地结合，并保持其增殖和成骨功能。

2.1.3 成骨细胞形成骨组织的最佳细胞浓度

种子细胞的选择是组织工程修复缺损的关键步骤。适当的种子细胞浓度既可以直接修复缺损，又可以通过分泌细胞生长因子，促进间充质未分化细胞向种子细胞转化，加速愈合［13］。浓度过低，基质和细胞因子分泌不足，将限制细胞的生长。浓度过高，细胞之间将过早发生接触抑制，在取材上也有困难。夏万尧、曹谊林等的实验选择浓度从10×106/ml～70×106/ml的细胞进行研究，并作HE、Safranin染色观察，结果确定接种细胞浓度为50×106/ml时形成的软骨组织最佳［4］。至于骨组织形成的最佳细胞浓度尚有待进一步研究和探索。

2.1.4 成骨细胞与环境的关系

2.1.4.1 成骨细胞与细胞基质(ECM)的关系：

成骨细胞的ECM包括无机和有机两部分，无机盐以羟基磷在石形式存在，主要作用为增强骨组织的力学强度；有机成分以Ⅰ型胶原为主，还包括骨钙素，骨桥蛋白，骨连接蛋白，纤维连接蛋白，层粘连蛋白等无定形基质。目前认为有机成分在成骨细胞增殖、分化过程中发挥重要作用。Nolan［15］等证实成骨细胞在脱钙骨基质上有很强的粘附和增殖能力。其中Ⅰ型胶原可刺激多潜能间充质细胞向成骨细胞方向转化，并促进成骨细胞表达碱性磷酸酶。

2.1.4.2 成骨细胞与物理力的关系：

把细胞基质结合物放入铸模里，使它们承受减切力、张力和其他一些在生长过程中受到的已知力，这也是设计和组织工程所需要的。施加物理力是形成和推动基因活动的重要因素，研究证实机械应力可促进成骨细胞表达β1 Intergrin，从而增加成骨量［16］。

2.1.4.3 成骨细胞与血管内皮细胞的关系：在骨的改建过程中，成骨和血管化是密切相关的。血管内皮细胞可合成和分泌一系列可溶性的调节介质，包括生长因子和细胞因子，这些因子具有控制成骨细胞增殖、分化等作用；另一方面，Wang［17］等证实成骨细胞能分泌血管内皮细胞生长因子(VEGF)、FGF等促血管形成因子，作用于内皮细胞，促进血管形成。

2.2 生物可降解材料

生物可降解材料又称为细胞外支架材料，理想的材料应具备下列条件：(1)良好的生物相容性；(2)良好的生物降解性，材料可最终被受植床组织完全替代；(3)易加工成型，并具一定的强度，抑制后能保持原状；(4)材料表面易于细胞粘附且不影响其增殖分化。

组织工程中应用的材料有天然材料和人工合成的高分子聚合物材料。天然材料如胶原、脱矿骨等；目前最受人青睐的材料是一些合成的生物降解聚合物如聚乳酸(PLA)、聚乙醇酸(PGA)和PLA/PGA共聚物。PLA和PGA具有良好的生物相容性和生物降解性，其代谢产物可通过代谢途径或经肾脏排出体外。学者们对这类材料研究取得了较大的进展，如Whang等［18］采用层压技术将聚合物制成三维立体多孔结构，其孔隙率达90%，孔的平均大小在16～32 microm，组织形态学观察其成骨量要明显高于对照组，这样的微孔结构给种植细胞提供了较大的粘附面并有利于粘附的细胞与周围环境交换营养、气体和废物排泄。

最近有学者用脱乙酰的甲壳质(chitosan)和磷酸三钙(TCP)复合的海绵球作为成骨细胞培养的基质，发现该材料促进了成骨细胞的增殖和分化，有较高的碱性磷酸酶的表达及矿物化；光镜和电镜显示成骨细胞很好地附着在海绵球表面，并在14天时看到骨样物质的沉积［19］。

2.3 生长调节因子

生长调节因子主要是生长因子和细胞因子。在组织工程中，某些种子细胞在体外传代培养后，经过一段时间后，细胞极易衰老，而生长因子能调节骨种子细胞的增殖和分化。对成骨细胞起着重要调节作用的生长因子有转化生长因子β(TGFβ)，胰岛素样生长因子(IGF)，骨形态发生蛋白(BMP)，碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)，血小板衍生生长因子(PDGF)等。

成骨细胞本身可合成分泌TGFβ，细胞膜上有TGFβ的特异性受体，TGFβ作用于体外培养的成骨细胞，抑制其DNA的合成和AKP活性，促进胶原蛋白和非胶原蛋白的合成［20］。bFGF起着形态发生因子和促有丝分裂作用，刺激骨细胞的DNA合成，减弱OC、AKP的mRNA表达。PDGF可促进成骨细胞增殖，但对胶原合成无影响。BMP可诱导血管周围间充质细胞不可逆地向成骨细胞系方向转化，提高成骨细胞的AKP活性。IGF在骨组织中含量较高，约(1 mg/kg)，可刺激成骨细胞增殖，促进胶原蛋白的合成。

Strayhorn［21］等采用鼠成骨前细胞株MC3T3E1和Northern杂交分析法研究了各类生长因子对成骨细胞增殖及相关基因的表达，显示单用PDGF抑制IGF mRNA的表达，阻断了骨钙素基因的表达，而单用IGF及BMP增加相关基因的表达。研究同时发现PDGF/IGF合用明显增强增殖分化相关基因的mRNA表达，促进了骨的形成。由此可见，生长因子之间的协同或拮抗作用还是很明显的，单一生长因子的作用或其浓度和剂量的改变是否会影响成骨细胞的增殖分化尚待进一步研究。

2.4 临床前试验研究

临床前试验也即动物实验，其目的在于了解成骨细胞在体内的生长代谢、成骨情况以及生物材料的特性。

2.4.1 成骨细胞—生物降解材料复合物移植于皮下的成骨作用

Levy［22］等在体外培养研究的基础上，将成骨细胞—PGA复合体移植到裸鼠背部皮下观察其成骨情况。植入后6周观察有软骨形成，在侵入的血管周围有新生的骨组织；20周时，可见大块骨组织形成。由此可见，成骨细胞—生物材料植入体内后先形成软骨，然后经历血管侵入和形态发生而形成骨组织。

2.4.2 成骨细胞—生物降解材料复合物移植修复缺损

Lewandrowski［23］等用种植有成骨细胞聚合物修复骨缺损，以单纯聚合物植入作对照，发现实验组在术后1周即出现编织骨组织形成，至第4周时，新生骨组织渐趋成熟，至第8周时，缺损完全为骨组织充填，生物材料已完全降解吸收，未见免疫细胞浸润，Safrainin 0染色阳性。

用带血管蒂的骨修复骨质缺损有很多优点，但这种移植材料取材极有限，能否利用组织工程技术来制造这种带蒂的骨修复材料又是当今的一大热点。已有学者［24］从胎牛肱骨骨膜分离的成骨细胞种植到聚合物支架上，体外培养2周后，将成骨细胞—聚合物复合体移植到无胸腺大鼠的右股血管周围，术后9周形成了新生的骨组织，最终形成了带血管蒂的小梁骨。

3 组织工程学在颌骨缺损修复中的应用

下颌骨缺损的修复(尤其是肿瘤性的)一直是口腔颌面外科的难题，研究合适的骨缺损修复材料显得尤为必要。Henning［25］等在制作小猪下颌骨缺损模型的基础上，把聚乳酸和成骨细胞的复合物植入缺损区，再加上bFGF，采用三维模式观察骨组织的生长情况。结果发现新生骨组织均可在此支架上附着，并提出了较适宜的bFGF浓度为8 μg/ml。组织工程骨再造在颌骨缺损修复的临床前试验有待进一步研究。

4 组织工程骨再造的应用前景和存在问题

以细胞和生物降解聚合物复合移植来恢复、保持和改善组织功能为特征的组织工程学技术为骨的修复提供了新的方法［26］，与其他骨修复方法相比具有以下优点：(1)需要的供体组织少(细胞可在体外培养、增殖)；(2)可根据修复缺损的需要将植入物制成精确的三维形状。我们可以通过成骨细胞与生物降解材料的混合培养、骨的塑形及动物实验来进行特定形态骨再造的研究，以此可以修复大量的肿瘤性骨缺损的病例，其应用前景是光明的，但仍存在下列问题：(1)现有的合成性生物降解聚合物强度不足，受力时易变形，这样会损伤移植的细胞，材料性能有待进一步研究；(2)种子细胞的衰老问题，尚需进一步研究生长因子对成骨细胞的作用；(3)对于特殊解剖形态的颌骨部位，如何将细胞—生物材料复合体固定到骨缺损区也是一个重要问题。

参考文献

1.徐光炜.肿瘤外科历史回顾及未来憧憬.国外医学肿瘤学分册，2000；27(1)：1-2

2.Sudhir Bahadur.Mandibular involvement in oral cancer.The Journal of Laryngology and Otology，1990;104(12):968-971

3.Tsuchimochi M，Katagiri M，Maeda K，et al.Autoradiographic evaluation of 99mTcmethylene diphosphonate accumulation in oral cancer invading the mandible.J Oral Maxillofac Surg，1999;57(3):245-254

4.McConnel FM，Logemann JA，Rademaker AW，et al.Surgical variables affecting postoperative swallowing efficiency in oral cancer patients:a pilot study.Laryngoscope，1994;104(1 ptl):87-90

5.Haribkakti VV.The dentate adult human mandible:an anatomic basis for surgical decision making.Plast Reconstr Surg，1996;97(3):536-541

6.Vacanti JP，Langer R.Synthenic polymers seeded with chondrocytes provided a template for new cartilage formation.Plast Reconstr Surg，1991;88(5):753

7.Wakitani S，Goto T，Young RG，et al.Repair of large fullthickness articular cartilage defects with allograft articular chondrocytes embeded in a collagen gel.Tissue Eng，1998;4(4):429-444

8.Bruder SP，Fox BS，Tissue engineering of bone.Cell based strategies.Clin Orthop，1999;(367 Supple):S68-83

9.魏宽海综述.组织工程化骨组织中成骨细胞来源的选择.国外医学创伤与外科基本问题分册，1998；19(3)：155-157

10.Malekzaden R，Hollinger JO，Buck D，et al.Isolation of human osteoblastlike cells and in vitro amplification for tissue engineering.J Periodontol，1998;69(11):1256-1262

11.Attawia MA，Herber KM，Uhrich KE，et al.Proliferation，morphology，and protein expression by osteoblasts cultured on poly (anhydridecoimides).J Biomed Mater RES，1999;48(3):322-327

12.Cooper LF，Masuda T，Yliheikkila PK，et al.Generalizations regarding the process and phenomenon of osseointegration.Part Ⅱ.In vitro studies.Int J Oral Maxillofac Implants，1998;13(2):163-174

13.Vunjak NG，Obradovic B，Martin I.Dynamic cell seeding of polymer scaffolds for cartilage tussue engineering.Biotechnol Prog，1998;14(2):192

14.夏万尧，曹谊林，商庆新等.组织工程化软骨组织形成的最佳细胞浓度和最佳形成时间的实验研究.中国修复重建外科杂志，1999；13(4)：244-248

15.Nolan PC，Nicholas RM，Mulholland BJ，et al.Culture of human osteoblast on demineralized human bone.J Bone Joint (Br)，1992;74(2):284

16.Carval RS，Yen EH，Scott JE.The effects of mechanical stimulation on the distribution of betal intehrin and expression of beta1 integrin mRNA in TE85 human osteosarcoma cells.Arch Oral Biol，1995;40(3):257

17.Wang DS，Yamazaki K.Increase of vascular endothelial growth factor mRNA expression by 1，25dihydroxyvitamin D3 in human osteoblasts.J Bone Miner Res，1996;11(4):472

18.Whang K，Healy KE，Elenz DR，et al.Engineering bone regeneration with bioabsorbable scaffolds with novel microarchitecuture.Tissue Engineering，1999;5910:35-51

19.Lee YM，Park YJ，Lee SJ，et al.Tissue engineered bone formation using chitosan/tricalcium phosphate sponges.J Periodontol，2000;71(3):410-417

20.Blom EJ，KleinNulend J，Klein CP，et al.Transforming growth factorbetal incorporated during setting in calcium phosphate cement stimulates bone cell differentiation in vitro.J Biomed Mater Res，2000;5(1):67-74

21.Strayhorn CL，Garrett JS，Dunn RL，et al.Growth factors regulate expression of osteoblastassociated genes.J Periodontol，1999;70(11):1345-1354

22.Levy FE，Hollinger JE，Szachowicz EH.Effect of a bioresorbable film on regeneration of cranial bone.Plast Reconstr Surg，1994，93:307

23.Lewandrowski KU，Cartaneo MV，Gresser JD，et al.Effect of a poly (propylene fumarate) foaming cement on the healing of bone defects.Tissue Engineering，1999;5(4):305-316

24.Gray C.Advanced bone formation in grooves in vitro is not restricted to calcified biological materials.Tissue Engineering，1998;4(3):315-323

多细胞生物的起源篇5

关键词：心肌组织工程； 种子细胞。

组织工程是应用生命科学与工程学的原理与技术，在正确认识哺乳动物的正常及病理两种状态下的组织结构与功能关系的基础上，研究开发用于修复、维护、促进人体各种组织或器官损伤后的功能和形态的生物替代物的一门新兴学科。其核心是模拟体内组织发生的环境，在体外培养细胞，构建由细胞和生物材料组成的、具有特定功能的三维工程化组织。组织工程心肌主要涉及种子细胞来源，支架以及体外构建方式和移植。下面我们主要讨论重点是心肌组织工程种子细胞。

1心肌组织工程的细胞来源

构建工程化心肌组织的最佳细胞，应该是容易获得的、能增殖的、无免疫原性的、具有分化为成熟的有功能的心肌细胞的能力的细胞。遗憾的是，目前还没有发现这样的细胞。供体(异源的)细胞相对容易获得，但是具有免疫排斥反应的风险；而自体细胞虽然很难获得和扩增，但是没有免疫排斥的困扰。目前，已报道的应用于心肌组织构建的细胞包括胎儿心肌细胞、成纤维细胞、平滑肌细胞、骨骼成肌细胞、天然骨髓细胞、间充质千细胞和胚胎干细胞等。

1.1心肌细胞胎儿心肌细胞是研究的最早最广泛，被认为是目前干细胞研究领域的一个重要方面。Soonpa等［1］最早将胎儿心肌细胞移植到鼠的心肌。Scorsin等［2］将胎儿心肌细胞注射到心肌梗死模型鼠的左心室心肌，研究表明有50％的鼠的梗死边缘区有被注射的心肌细胞。胎儿心肌细胞移植能改善左心室功能，提高射血分数和心输出量。但胎儿心肌细胞作为种子细胞受到至少两个方面的限制：一是胎儿心肌细胞的来源，包括由于胎儿心肌细胞来源带来的伦理和法律问题；二是作为一种异体细胞移植而带来的免疫排斥问题。

1.2天然骨髓单核细胞天然骨髓单核细胞与其他细胞相比，这种细胞具有易获得、自体的和易扩增的优点。应用受限是由于它们很难转分化为心肌细胞或内皮细胞。

1.3骨骼肌成肌细胞骨骼肌成肌细胞不太可能成为心肌组织工程种子的原因是其分化后很难与宿主心肌发生电机械偶联。

1.4骨髓间充质干细胞干细胞被视为一种好的组织工程心肌种子细胞来源，是因为它们可再生能力强，高增殖能力和多能性。干细胞具有可以在一定条件下分化成心肌细胞的能力。因此多种心肌组织工程方法都是基于干细胞的运用。骨髓间充质干细胞具有多向分化潜能，在一定的诱导条件下，能分化为成骨细胞、肌腱细胞、脂肪细胞、内皮细胞，神经细胞和心肌细胞等。大量研究表明人骨髓间充质干细胞在适宜条件下也可向心肌细胞分化，除此之外，它还能分化成血管内皮细胞、血管平滑肌细胞等，对心肌细胞起着重要的支持作用［3］。Rangappa等［4］应用人骨髓间充质干细胞和人心肌细胞在体外共培养，结果表明人骨髓间充质干细胞向心肌细胞分化，有收缩蛋白和心肌特异基因的表达。Xu等［5］成功地进行了成人骨髓间充质干细胞的体外培养及向心肌细胞的诱导分化。苑媛等［6］报道，血管紧张素Ⅱ在体外可能经细胞外信号调节激酶通路诱导人骨髓间充质干细胞向心肌样细胞分化。动物实验显示，对实验动物的心脏梗死区移植经5一氮杂胞苷诱导的骨髓间充质干细胞，1个月后，骨髓间充质干细胞能在心肌梗死后心力衰竭的心肌及疤痕中存活并向心肌细胞分化，且改善受体的心功能［7］。骨髓间充质干细胞具有以下特点：（1）来源于自体，无免疫源性；（2）取材损伤小，仅行骨髓穿刺就可获得；（3）来源充足，可反复取材；（4）扩张能力强；（5）培养要求低。因此，骨髓间充质干细胞是心肌组织工程中前景广阔的细胞来源。

1.5胚胎干细胞胚胎干细胞有和骨髓间充质干细胞很类似：胚胎干细胞的来源不受限制，具有无限扩张能力，而且已证实了具有心肌分化潜能。但它来源于异体，但是目前研究发现，胚胎干细胞及其子代细胞具有免疫源性，另外人类胚胎干细胞的移植还涉及伦理方面的问题。申请临床应用受阻的主要原因也是人们对于同种异体来源导致潜在致癌性的担虑。

1.6诱导多能干细胞最近的一个克服上述问题的方法是将不成熟的基因（如卵母细胞）整合在成熟自体的干细胞。这种全新的概念叫做核移植，并且可以产生自体多能干细胞系。这种细胞被称为“诱导多能干细胞（iPS）”。Mitalipov’s group报道已经成功通过核移植的方法改编哺乳动物的成体上皮细胞，得到了多能干细胞［5］。就在同时，京都的研究人员将带有4种确定转录因子(Oct3/4,Sox2,Klf4,and c-Myc)的人皮肤成纤维细胞转导产生了一个多能干细胞系［8］。这些细胞表达人ESC的表面标志，具有正常的核型，并且表达端粒酶，满足多能性的标准。核移植也许对将来的心肌组织工程具有相当重要的意义。比如在组织工程化组织窦房结，组织工程化心肌等方面，能制造出理想的种子细胞。

1.7心脏自身干细胞由于免疫方面的顾虑阻碍了做关于人类心脏组织工程的研究。最近发现人类固有的心脏自身干细胞能够分化成有有功能的心肌，这无疑给人类心肌组织工程带来了新的希望。人类心脏一直被认为是终末分化的器官。10年前，研究人员在成年大鼠心脏里面发现存在固有心肌干细胞［9-12］。最近在人类心脏中也发现了类似的干细胞［13-15］。将其和正常心肌细胞混合培养后，注射到心梗区域，这些细胞能够产生新的心肌组织并且修复心脏的功能。现在已经找到该细胞的数种细胞表面标志物，比如c-kit,sca-1,isl-1，以及ABC载体（Abcg2）。但都还缺乏特异性，要如何准确筛选该细胞依旧还是没有解决的问题。

2总结

构建工程化心肌组织的最佳种子细胞，必须是能够容易获得的、能增殖的、无免疫原性的、具有分化为成熟的有功能的心肌细胞的能力的细胞。遗憾的是，目前还没有发现兼具这样优点的细胞。制造或再生心肌组织去替换或是修复因损伤、衰老、疾病或基因变异而丧失功能的心肌组织目前大量研究表明是可行的。但是，心肌组织工程领域仍然面临巨大的困难和挑战，如何获得足够数量的种子细胞就是其中之一。并且工程化心肌组织移植到体内后，还需要维持其结构和功能，并与宿主心肌建立机械和电偶联，此外还要解决免疫排斥以及潜在的致瘤性等问题。这些问题都是我们需要一一攻破的。除了实验室培育的心肌结构外，更多研究理所当然地应该放在原位再生具有功能的心肌上。如上文所说的越来越多的资料证据开始打破我们的传统观念，表明心脏是具有自我再生能力的。将来的研究应该是进一步找到心脏祖细胞的特殊标志，以及控制心肌组织再生的其他因素的潜力。如果成功的话，这些策略将解决供体器官短缺的问题，而且还能用于梗死心肌或先天性心脏病的外科修复。而需要实现这些，都需要我们在大量实验中细细探究。

【参考文献】

多细胞生物的起源篇6

1990年， bos等[1]提出皮肤免疫系统（ sIS）的概念，1993年， nickoloff等[2]进一步提出真皮免疫系统（ dIS），对 sIS作了重要的补充。近年对真皮免疫细胞功能和特点的研究又取得了许多新的成果，本文对其研究进展综述如下。

一、真皮免疫系统的细胞

真皮内参与免疫应答的细胞主要集中于真皮浅层微血管丛周围，有树突状细胞（包括郎格罕细胞和单核巨噬细胞）、血管内皮细胞、 t淋巴细胞、肥大细胞等。近年研究发现，参与真皮免疫反应的成分除上述细胞外，还有成纤维细胞，多种结缔组织成分及细胞因子，它们对于免疫细胞的活化、游走、增殖分化、免疫应答的诱导及炎症损伤和创伤修复均具有重要作用。

（一）树突状细胞：真皮树突状细胞为组织树突状细胞。目前关于树突状细胞的来源尚未统一，因真皮树突状细胞既表达凝血因子ⅩⅢ a，也表达白细胞分化抗原（ cD）34，故有人提出它可能来源于真皮 cD34+间叶干细胞[2]。但目前大部分证据支持树突状细胞起源于骨髓，经血液循环进入各组织器官。如巨噬细胞前体为血液中的幼单核细胞；人类外周血中 cD34+CLA+树突状细胞[CD71（ low）/CD11a+/CD11b+/CD49d+/CD45RA+]体外经粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子和肿瘤坏死因子（ tNF）-α诱导可分化为郎格罕细胞， cD34+CLA-树突状细胞[CD71+/CD11a（ low）/CD11b（ low）/CD49d+/CD45RA（ low）]则仅分化成树突状细胞[3]。树突状细胞的游走及吞噬功能可能与其表面 cD44分子有关。接触抗原后，郎格罕细胞和树突状细胞上调 cD44的表达，抗 cD44表位的抗体抑制郎格罕细胞的迁移，阻止活化的郎格罕细胞和树突状细胞与淋巴结内 t淋巴细胞区结合，抑制迟发型超敏反应[4]。树突状细胞受刺激后除分泌 tNF-α、白介素1（ iL-1）、干扰素（ iFN）等多种细胞因子外，最近研究发现，其经脂多糖处理后，细胞内编码巨噬细胞炎性蛋白γ、巨噬细胞炎性蛋白α、 c10、 iL-1β的 mRNA增多[5]，这些因子为免疫应答的诱导及调节提供了有利的微环境。

（二）内皮细胞：虽然内皮细胞不直接参与免疫反应，但内皮细胞的活化是免疫反应答起动的重要前提。内皮细胞在 iL-1、 tNF-α等作用下活化，引起形态和功能的改变；①由上皮型转变为纺缍型并伴有波形蛋白丝（ vimentin filaments）的重组；②内皮细胞表面标志逐渐减少直至消失；③被覆胶原后形成管状结构的能力增加[6]；④表达主要组织相容性复合体（ mHC）Ⅱ类抗原及 e-选择蛋白，增加细胞间粘附分子（ iCAM）-1的表达，粘附白细胞能力增加，这是炎症细胞在皮肤中聚集的关键。内皮细胞经 iL-1β、 tNF-α、 iFN-γ等刺激，可合成单核细胞趋化蛋白（ mCP）-1、 iL-8、一种“调控正常 t细胞活性、表达和分泌”的趋化因子（ rANTES）、 iL-10等多种白细胞趋化因子[7]。内皮细胞结构和功能异常亦会给机体带来危害。皮肤淋巴瘤晚期，内皮细胞通过细胞因子介导机制表达 iCAM-3，该分子可能与淋巴瘤的全身性播散有关[8]。

（三）淋巴细胞：淋巴细胞中只有 t淋巴细胞能进入皮肤器官，目前已发现多种分子与 t淋巴细胞归巢至皮肤有关。正常皮肤中40%T淋巴细胞表达皮肤淋巴细胞相关抗原（ cLA），而机体其它部位只有极少数 t淋巴细胞表达该分子[9]，&n bsp;cLA与 e-选择蛋白结合对 t淋巴细胞外渗具有十分重要的作用[10]。因此多数学者认为 cLA可能为皮肤特定的归巢受体[9-12]。最近研究发现， t淋巴细胞和内皮细胞结合及其在皮肤炎症区聚集与 cD73分子有关。外周血淋巴细胞中， cD73+者占13%， cLA+者占9%，同时表达 cD73和 cLA者仅占1%，而浸润皮肤的淋巴细胞大部分同时表达这两种分子。若用 cD73单克隆抗体4G4处理外周血淋巴细胞，其结合炎症区内皮细胞的能力70%被抑制[12]。此外，极迟活化抗原-4/血管细胞间粘附分子-1（ vCAM-1）及淋巴细胞功能相关抗原-1（ lFA-1）/ICAM-1的相互作用亦参与 t淋巴细胞的归巢活动[10]。 t淋巴细胞识别抗原多肽及自身 mHC分子，并在协同刺激分子作用下活化、增殖、产生免疫应答。一方面杀伤靶细胞及肿瘤细胞，清除抗原，发挥保护作用；另一方面也可引起组织损伤。如皮肤慢性溃疡边缘有大量 cD45RO+T淋巴细胞浸润聚集，其释放的细胞因子和生长因子使创伤趋于慢性化，不易愈合[13]。

（四）肥大细胞：真皮内肥大细胞属结缔组织肥大细胞，内含中性蛋白酶、类胰蛋白酶及食糜酶。肥大细胞起源于骨髓内 cD34+多能干细胞，进入循环系统后表面标志为 cD34+、 fcε rⅠ—、 kit+，形态上与其它单核细胞无法区别。肥大细胞表面 cD11a/CD18、 cD11b/CD18、 cD11c/CD18等β2整合素家族粘附分子可能在其迁移过程中起主要作用[14]。迁移至组织内的肥大细胞在干细胞因子及其它局部细胞因子作用下发育成熟，干细胞因子缺乏时，肥大细胞将发生凋亡[15]。肥大细胞表面存在多种膜受体，其中 fcε rⅠ通过 igE桥联变应原是Ⅰ型变态反应的主要机理。真皮内的肥大细胞受到免疫或非免疫性刺激后较肺及粘膜内的肥大细胞更容易活化，导致脱颗粒反应。产生并释放多种生物活性物质：“一类预合成并贮存在颗粒内，包括组胺、肝素、中性粒细胞及嗜酸粒细胞趋化因子、各种蛋白酶类；另一类为新合成的物质，如前列腺素和白三烯。这些物质释放后导致局部水肿（风团）或血管舒张及白细胞浸润。肥大细胞亦是产生 tNF-α的主要细胞，该因子即可贮存在颗粒内，又可在受刺激后合成。 tNF-α能诱导合成 iL-1、 iL-6、 iL-1β、粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子等。另外，肥大细胞自身还可合成 iL-1、 iL-3、 iL-4、 iL-5、 iL-6、粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子，其释放的介质以及由这些介质诱导产生的细胞因子构成一复杂的调节网络，以维持、恢复局部的平衡状态[2]。

（五）成纤维细胞：实验发现，真皮成纤维细胞可合成人及鼠各类 t淋巴细胞亚群最适活化所必需的多种基质蛋白。成纤维细胞可通过粘附分子 cD44、 lFA-3、 iCAM-1与 t淋巴细胞结合，其产生的因子可延长正常及病理状态下皮肤内 t淋巴细胞的存活时间。成纤维细胞还可产生许多细胞因子如 iL-1α、 iL-6、 iL-8、 iFN-β、单核细胞趋化/活化蛋白、 b因子、 c3粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子、转化生长因子-α、转化生长因子-β等，这些因子对皮肤内的免疫反应及炎症反应具有重要的调节作用[2]。最近研究表明，损伤的皮肤组织内外周血来源的一种纤维细胞表达 mHC-Ⅱ类抗原，可能在局部作为抗原呈递细胞具有激活 t淋巴细胞的功能[16]。关于成纤维细胞在免疫反应中的作用尚有待于进一步研究。

二、真皮免疫系统细胞间相互作用

正常皮肤中，上述各类细胞集中分布于以表浅真皮微血管丛为中心的区域，围绕血管形成“套袖”样结构，据此， sontheimer提出了真皮微血管单位（ dMU）的概念[17]，它包括真皮微血管内皮细胞（ dMVEC）、真皮血管周围 t淋巴细胞、真皮血管周围树突状细胞（ dPDC）、真皮血管周围肥大细 胞（ dPMC）。 dMU形成的原因可能为：

1．骨髓来源的细胞（ dPTC来源于胸腺）进入皮肤组织，血管周围区域是其必经之路。

2．通过如下几种方式锚定于血管周围：①与血管外膜结缔组织中粘附分子结合；②局部趋化因子的趋化作用；③细胞间通过树状突起相互连接。这些以血管为中心分布的细胞群在功能上可能作为一免疫学单位，完成皮肤内的保护性和（或）病理性免疫反应[2]。

（一） dPDC-DPTC： dPDC作为抗原呈递细胞，与记忆型 cD4+DPTC作用引发局部 t淋巴细胞介导的迟发型超敏反应如接触性皮炎等。 dPDC产生的细胞因子如 tNF-α、 iL-1在 dPTC的激活过程中起作用。 dPTC产生的 iFN-γ可诱导巨噬细胞表达凝血因子ⅩⅢ a。活化 t淋巴细胞产生的 iL-2可增强树突状细胞的游走性并促进其在肺部及皮肤中聚集[18]。

（二） dPDC-DMVEC：炎症反应中 dPDC产生的 tNF-α和 iL-1可使 dMVEC增加 mHC-Ⅱ类抗原及 iCAM-1的表达并可产生新的粘附分子 e-选择蛋白、 vCAM-1，辅助 lFA+及 cLA+T淋巴细胞的渗出。

（三） dPDC-DPMC：肥大细胞前体与单核细胞形态非常相似，活化 dPMC可产生粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子促进巨噬细胞分化， tNF-α则有诱导 dPDC产生 iL-1的能力； dPDC产生的 iL-1等细胞因子可增强组织胺诱导的内皮细胞释放前列环素的使用。

（四） dPTC-DPMC： dPMC产生的 tNF-α作用于 dMVEC辅助 t淋巴细胞的粘附渗出。体外实验显示， dPTC产生的组胺释放因子可使肥大细胞、嗜碱粒细胞脱颗粒，释放的介质又吸引、活化其他免疫细胞，形成炎症循环。组胺局部浓度增大时，通过诱导单核细胞产生组胺释放抑制因子或通过与 h2受体结合，活化局部抑制性 t淋巴细胞亚群。

（五） dPTC-DMVEC： dPTC-通过与内皮细胞粘附分子 e-选择蛋白等结合渗出血管。内皮细胞产生的趋化因子 iL-8与其 b型受体结合可控制 cLA+T淋巴细胞的迁移[10]。活化 t淋巴细胞分泌的细胞因子如 iFN-γ可增加 dMVECⅠ a类抗原及粘附分子如 iCAM-1的表达。 t淋巴细胞产物对维持 dMVEC在淋巴细胞归巢中的“预激活”状态是十分重要的。

（六） dPMC-DMVEC： dPMC释放的组胺与 dMVEC上 h1及 h2受体结合使血管通透性增加，体外，组胺与 h1受体结合可促进内皮细胞增殖。 dPMC产生的肝素附着在内皮细胞表面可为其他内皮细胞生长因子提供结合位点。 dPMC产生的 tNF-α可使 dMVEC表达多种粘附分子以起动内皮细胞-淋巴细胞间的相互作用及随后的免疫反应。

（七）免疫细胞与结缔组织细胞的相互作用：淋巴细胞与内皮细胞上粘附分子结合可介导淋巴细胞归巢，与成纤维细胞上粘附分子结合则对淋巴细胞起定位作用，使免疫反应局限化。免疫细胞产生的 iL-1和 tNF-α可通过不同途径刺激或抑制成纤维细胞的增殖及胶原合成；转化生长因子-β、 tNF-α、 iL-4等则对成纤维细胞具有趋化作用。

研究证实，在免疫细胞上还存在有儿茶酚胺、 aCTH、β-内啡肽、 p物质、血管活性肠肽、多巴胺等的受体；内源性或注射入真皮内的 p物质引起局部皮 肤潮红、风团与 p物质诱导的肥大细胞脱颗粒有关；无髓神经纤维可通过轴索-肥大细胞-内皮细胞轴触发或促进细胞免疫反应。可见皮肤内的免疫反应亦受神经-内分泌系统的调节[2]。相信随着免疫学、分子生物学的发展及研究的深入，必将会促进皮肤免疫系统概念的进一步更新。同时，将对皮肤免疫性疾病有更深入的了解。

本文所用缩写：CD：白细胞分化抗原，CLA：皮肤淋巴细胞相关抗原，TNF：肿瘤坏死因子，IL：白介素，IFN：干扰素，ICAM：细胞间粘附分子，VCAM：血管细胞间粘附分子，LFA：淋巴细胞功能相关抗原，FcεRⅠ：IgEⅠ型受体，DMVEC：真皮微血管内皮细胞，DPTC：真皮血管周围T淋巴细胞，DPDC：真皮血管周围树突状细胞，DPMC：真皮细胞周围肥大细胞

参考文献

1 Bos JD. Skin Immune System (SIS). Ist ed， Florida: CRC press， 1990.1

2 Nickoloff BJ. Dermal Immune system (DIS). 1st ed， Florida: CRC press， 1993. 1

3 Strunk D et al. J Exp Med， 1997;185(6):1131-1136

4 Weiss JM et al. J Cell Biol， 1997; 137(5):1137-1147

5 Mohamadzadeh M et al. Arch Dermatol Res， 1997;289(8):435-439

6 Romero LI et al. J Cell Physiol， 1997;173(1):84-92

7 Goebeler M et al. J Invest Dermatol， 1997;108(4):445-451

8 Gommann SN et al. Am J Dermatopathol， 1997;19(4):391-395

9 Bos JD et al. Arch Dermatol Res， 1993; 285(4):179

10 Santamaria Babi LF et al. Immunol Res， 1995;14(4):317-324

11 Picker LJ et al. Am J Pathol， 1990;136(5):1053-1068

12 Arvilommi AM et al. Eur J Immunol， 1997;27(1):248-254

13 Moore K et al. Br J Dermatol， 1997;137(2):188-194

14 Weber S et al. Scand J Immunol， 1997;45(5):471

15 Nilsson G et al. Allergy Asthma Proc， 1996;17(2):59

16 Chesney J et al. Proc Natl Acad Sci USA， 1997;94(12):6307-6312

多细胞生物的起源篇7

【摘要】自然界看起来是多么绚丽多彩，这一切大部分都归结于色素，我们看到脊椎动物的羽毛、毛发和皮肤的颜色，主要是由黑色素细胞所决定，此外类胡萝卜素和血红素对于颜色也有一定的作用。本文概述了毛囊黑色素细胞的发育，黑色素的表达与基因调控，以及色素的合成与紊乱。最后，我们对于黑色素细胞生物学的所遇到的问题和未来的发展前景做出了初步的概述和展望。

【关键词】色素；黑色素；黑色素细胞；毛囊黑色素细胞引言

脊椎动物黑色素(Melanin)由黑色素细胞（Melanocyte）分泌和表达，是决定人类皮肤、眼睛和头发颜色的重要因素。人类黑色素表达的基因调控是非常严谨和复杂的，其中任何一个环节发生变化，都会导致色素的表达异常，从而可能引发疾病。诸如黑色素的过量表达，则可引起色素的过度沉淀，导致雀斑、褐斑、黑斑、老年斑、黑色素细胞瘤等；而色素表达过低或者没有色素产生，则引起衰老性白发，诱导性白发、白癜风和白化病等。这些病理现象所产生的原因，有的是由外源刺激产生的，而有的则是由先天遗传造成的。由此而产生的对人的伤害，有社会方面的，严重影响着人们的审美观；有个体方面的，对人们的心理以及身体健康，产生严重的损害。随着现代生物技术的发展，人们试图人为的参与这个系统，通过生物学手段来解决这些问题，并取已经得了很大的成果，本文概述了黑色素细胞的起源与分化、基因调控以及色素的合成与色素紊乱，对于该领域的研究成果和未来的发展做了初步的概述和展望。

1毛囊黑色素细胞的发育

在哺乳动物中，成体中所有的黑色素细胞的发育，除了视网膜色素细胞外[1]，都起源于胚胎时期的神经嵴细胞（Neural Crest Cell，NCC），在胚胎发育过程中，NCC从背侧神经管出发，在成纤维生长因子FGF-2等多个细胞因子的调控下，沿着特殊的途径迁移到其特定的组织，再分化为各种组织特异型细胞，在这些细胞当中，黑色素前体细胞就包括在其中[2]。随后，黑色素前体细胞先分化为KIT(+)细胞，再分化为多巴胺阳性（DOPA+）细胞， 最后才分化为成熟黑色素细胞，具有分泌和表达黑色素的能力[3]。在皮肤的表面，表皮黑色素细胞与表皮的其他细胞紧密结合，形成一个有序的有机体，其中表皮黑色素细胞与数个或数十个角质形成细胞角质相互作用，形成一个功能单位，对黑色素信号的传递、分泌、调节起着重要的作用。对于构成该功能单位的黑色素细胞与角质细胞数目的比例与相应的物种有关 [4]。

毛囊中的黑色素细胞的发育，贯穿于毛囊发育的整个过程[5]。在胚胎发育时期，小鼠黑色素干细胞在毛囊突起部分（bulge）聚集，但是在出生数天后，毛囊黑色素干细胞从毛囊突起部分消失，由于没有特定的黑色素标记跟踪，因此，我们至今还在迷惑：毛囊再生中的黑色素细胞到底来自于哪里？毛囊黑色素细胞分2种亚型，一种为位于毛囊毛母质与漏斗部具有黑色素合成能力的黑色素细胞，另一种为位于生长期毛囊外根鞘中的无合成黑色素能力的黑色素细胞，我们有理由认为后者可以迁移到DP，并分化为前者，为持续的黑色素表达提供细胞来源[6]。二者同样来源于NCC细胞分化而来的间充质细胞，与表皮黑色素细胞的来源相同，毛囊中的黑色素细胞同样与角质形成细胞形成配合的功能单位，负责黑色素的表达、分泌和信号调控[7]。与皮肤黑色素细胞不同的是，毛发黑色素细胞表达黑色素细胞是阶段性的，只在毛发生长期合成黑色素，不像表皮黑色素细胞一样，能持续表达黑色素。至于毛发黑色素细胞的再生问题，一直是人们无法搞清楚的难点，当成年的小鼠受到创伤而失去皮肤和毛囊时，可以再生出皮肤、白色的毛发但是没有色素，表明黑色素细胞可能与毛囊干细胞迁移模式可能存在差异[8]。

色素系统是相当复杂的，其细胞在构成上，也不是简单的由某一种细胞组成，而是由黑色素细胞、角质形成细胞和成纤维细胞等组成，以旁分泌或自分泌的形式，来调节黑色素细胞的形态和生物学功能。当然，毛囊黑色素细胞不是简单的分泌色素，它们对毛发的生长，也具有重要的意义，例如毛囊黑色素细胞在发育过程中，毛囊黑色素细胞主要分泌的的信号分子有：c-KIT，MITF，SCF，bFGF，α-MSH，ET3，BMP家族，Wnt家族等蛋白，对于毛囊的形态建成具有重要的意义。其中相当一部分基因调控构成一个独立的系统，任何一个信号分子突变，都可能导致严重的后果，如瓦登伯革氏症候群（Waardenburg Syndrome），其病理机制就颇为复杂，涉及的基因众多，目前已知的有PAX3 、MITF 、EDN3 、EDNRB 及SOX 10 等多个基因的参与协同运作，其中任何一个基因有缺陷，均会造成瓦氏症候群。

2黑色素细胞表达黑色素的基因调控

黑色素的表达主要由黑色素细胞、角质形成细胞和成纤维细胞共同调控，目前已经发现约有127个基因直接或者间接的参与其中，其中至少有25个基因直接参与了黑色素体的黑色素表达调控，在复杂的调控系统末端，几个特异性的酶和结构基因合成黑色素。当外源刺激物刺激黑色素细胞、角质形成细胞或者成纤维细胞时，黑色素细胞提过两种途径进行信号传导，一方面，黑色素细胞通过c-KIT，MC1R，ETBR，PAR2，FGFR等受体从角质形成细胞接收并传递信息；另一方面，则通过c-MET，FGFR，c-KIT，Wnt受体从成纤维细胞接收与传递信息。尽管信号错综复杂，但是其中只有MC1R是控制色素产生的主效基因，该受体的正调控配体为ACTH和α-MSH配体， 而ASP为负调节因子，它们相互竞争，竞争的结果使宿主具有不同的颜色。但是ASP本身的具体受体不明，竞争导致毛色变化的机制也就不是很清楚，而且因为物种的不同而毛色调节的具体机制也就比较模糊。MC1R基因主要通过cAMP 信号通路，激活PKA激酶，还有通过某些未知的途径，导致小眼相关转录因子(microphthalmia-associated transcription factor，MITF)表达的上调，MITF 结合并激活黑素原生成基因、TYR 与酪氨酸酶相关蛋白-1(tyrosinase related protein 1，TRP-1)的启动子，刺激这些基因的转录，促进黑色素的表达而增加黑色素的合成。

最近，人们发现一个新的基因，SLC24A5，一种Ka+-Na+依赖性的Ca+通道蛋白，调节色素的沉淀。该蛋白拥有两个变体，如果该基因突变，使色素调控系统产生突变，突变的结果导致了人类亚洲人、欧洲人、非洲人皮肤，头发颜色的不一样，而欧洲的SLC24A5突变产生的负面影响更大，从病理上看，可以将他们划为第五类白化病人，因此该人种在皮肤疾病的抵御方面，要差于其他人种。目前该基因调控色素的具体机制同样不是很清楚。

3黑色素的合成、转运

黑色素细胞内有多种酶催化合成黑色素．其中酪氨酸酶(Tyrosinase)、TPR1和TRP2的影响最为重要，在三者中，酪氨酸酶又是最关键的主导蛋白，该酶在内质网合成，然后通过高尔基体经过系列修饰而活化，该酶的活性中心含有2个Cu2+，因此，任何Cu2+螯合剂，或者其他Cu2+竞争性离子，都可以影响该酶的生物学活性[22，23]。黑色素基本上分两种，即真黑色素(Eumelanin)和脱黑色素(Phaeomelanin)两种，它们都来源于黑素体，细胞内酪氨酸在酪氨酸酶的作用下，生成DQ(Dopaquinone)，然后进入两条不同的之路，一条是DQ在酪氨酸酶等作用下，通过系列酶促反应直接生成真黑色素；另一条是在含硫化合物半胱氨酸(Cysteine)参与合成时，生成脱黑色素。

纯净的色素是可溶性质的，但是我们很少看到动物的毛色在有机溶剂中掉色，原因是黑色素在合成过程中，与细胞内的其他物质，如蛋白质等形成一个复杂的有机体，阻止了黑色素直接暴露于外界而掉色。黑色素细胞通过高尔基体或其他途径，形成黑素体亚细胞结构，在黑色素体内，黑色素通过系列的酶促反应，黑色素与蛋白质基质结合，形成排列规则的黑色素粒，该颗粒通过色素传递系统传递到相应的细胞。在毛囊黑色素的转运过程中，黑色素在黑色素细胞中以黑素体为单位，将黑色素由黑色素细胞转往毛囊的角质细胞，该过程由毛囊黑色素细胞，角质细胞，毛乳突成纤维细胞组成黑色素的转运系统。其中涉及多种信号分子，可能通过受体依赖与非依赖性途径等途径进行细胞间色素传递。成熟的黑色素体在驱动蛋白的作用下，沿微管运往黑色素细胞的树突，再通过某种途径进入角质细胞，其具体机制还有待于进一步研究。同时，有人发现毛发生长中期的毛囊中具有很多具有黑色素颗粒的朗格罕氏细胞（Langerhans cell），据此推断这可能也是毛发生长中期毛发色素的一种转运机制。

色素转运完成后，接收细胞对黑色素的处理是不同的，在表皮细胞中，角质细胞接收到黑色素后，迅速降解黑色素。而在表皮角质细胞中，毛囊的角质细胞接收到黑色素后，降解的程度很低，因此，毛干总是黑色而表皮的角质层却是透明的。

4色素紊乱

在先天性角度来看，黑色素细胞的迁移、分化、成熟黑色素细胞的黑色素表达与运输，及已知涉及到的127个相关基因，任何一个环节异常、基因的突变，都可能影响黑色素的表达与正常定位。如前面提到的瓦登伯革氏症候群（Waardenburg Syndrome），就是由多个基因突变而引发的疾病。再有，如白化病，与多基因的突变是分不开的，从而导致同一个病理现象，却有着不同的分子机制。如I型白化病是由于酪氨酸酶受到了异常的降解，从而导致黑色素合成受阻，具体机制未明。P（pink-eyed dilution）和 MATP（membrane-associated transporter protein）蛋白是TYR进入黑色素体的关键的转运蛋白，对于皮肤，毛发，眼睛的色素的正常起着重要的作用，在白化病II中，主要是由于P蛋白的缺乏而引起色素转运紊乱。白癜风同样由多基因病变所引发，目前大多从自身免疫角度来解释其病因，认为白癜风是由于自身免疫缺陷导致的疾病，由于黑色素细胞受到免疫细胞的攻击，而缺乏色素的沉淀引起的疾病。所有这些遗传因素引起的病症，至今为止，由于因素众多，还没有一个完整清晰的机制来解释。同样，当某种调控细胞色素表达的蛋白，被机体确认为异源蛋白而产生抗体进行封闭，导致信号无法下传，也可以导致色素合成受阻。当然，也有很多毛发色素基因的表达或者突变是无害的，如动物身上的花斑、条纹，颜色等，为多姿多彩的生物世界提供了很大的帮助。

随着现代药物科学的发展，越来越多的药物投入使用，其中相当一部分药物被发现涉及色素的紊乱，在这些药物当中，有抗癫痫类药物苯妥英钠，抗类风湿药物青霉胺等药物引起毛发色素过度表达，也有的药物如抗疟疾药物氯喹，磺胺类药物、肾上腺激素和二巯基丙醇等药物导致毛发白发。维A酸和壬二酸(Azelaic acid)可以阻断黑色素在黑色素细胞内的正常运输，从而阻止黑色素与蛋白质基质的自由结合，减少黑色素粒的形成。总之，影响色素的相关药物通过扰乱黑色素基因调控系统、转运系统、损伤黑色素细胞或者抑制酪氨酸酶的生物学活性，从而影响了黑色素的产生。抗肿瘤药物是近年人们研究的重点，并取得了重大的成就，但是，很多抗肿瘤药物的副作用日益明显，其中对色素系统的影响尤为显著，大多数抗肿瘤药物导致黑色素细胞凋亡，使毛发脱落或白化。

环境的条件，也可以导致毛发的色素发生改变，如电离辐射、Cu2+等金属离子及其螯合剂，都可以影响色素的合成。自由基是目前衰老生物学研究的热点，也是老年性白发的研究基础，其中最直接的实验是H2O2可以导致白发，可以作为自由基理论的有力证据。

5结论与展望

皮肤和毛发色素与人类美容、社会心理健康以及疾病息息相关，研究其表达与调控对于人类了解自身具有非常重要的意义。然而，作为研究对象，毛发与皮肤色素的调控机制则相当复杂，所涉及的基因数目、信号网络与其他大型组织一样复杂，研究难度远远超出了人们的想象，要解决这些问题，将是一个长远而具有挑战的过程。

参考文献

[1]C. LaBonne， M. Bronner-Fraser， Induction and patterning of the neural crest， a stem cell-like precursor population， J Neurobiol 36 (1998) 175-189

[2]S. Dutt， M. Matasci， L. Sommer， D.R. Zimmermann， Guidance of neural crest cell migration： the inhibitory function of the chondroitin sulfate proteoglycan， versican， ScientificWorldJournal 6 (2006) 1114-1117

[3]T. Hirobe， Histochemical survey of the distribution of the epidermal melanoblasts and melanocytes in the mouse during fetal and postnatal periods， Anat Rec 208 (1984) 589-594

[4]N.K. Haass， M. Herlyn， Normal human melanocyte homeostasis as a paradigm for understanding melanoma， J Investig Dermatol Symp Proc 10 (2005) 153-163

[5]E.M. Peters， D.J. Tobin， N. Botchkareva， M. Maurer， R. Paus， Migration of melanoblasts into the developing murine hair follicle is accompanied by transient c-Kit expression， J Histochem Cytochem 50 (2002) 751-766

[6]E.K. Nishimura， S.A. Jordan， H. Oshima， H. Yoshida， M. Osawa， M. Moriyama， I.J. Jackson， Y. Barrandon， Y. Miyachi， S. Nishikawa， Dominant role of the niche in melanocyte stem-cell fate determination， Nature 416 (2002) 854-860

[7]J.P. Ortonne， G. Prota， Hair melanins and hair color： ultrastructural and biochemical aspects， J Invest Dermatol 101 (1993) 82S-89S

多细胞生物的起源篇8

    1新型干细胞

    1.1诱导多能干细胞(iPS)

    2006年日本京都大学Ya-manaka等[1]率先报道了iPS细胞的研究。他把Oct3/4,Sox2、c-Myc和Klf4这4种转录因子基因克隆入病毒载体,然后引入小鼠成纤维细胞,发现可诱导其发生转化,产生的iPS细胞在形态、基因和蛋白表达、表观遗传修饰状态、细胞倍增能力、类胚体和畸形瘤生成能力、分化能力等方面都与胚胎干细胞相似[2]。2007年体细胞转变成“iPS细胞”的成果发表。Hanna等[3]用来自患病小鼠尾巴的皮肤细胞产生了iPS细胞,然后用健康的基因取代了涉及镰刀形红细胞贫血症的基因,研究人员将它们输给供体小鼠,这些细胞在小鼠身上开始产生健康的血细胞,这些小鼠的疾病症状因此有了改善。将实验鼠皮肤细胞改造成iPS细胞,然后成功使其分化成心肌细胞、血管平滑肌细胞及造血细胞[4]。2009年,中国科学家利用iPS细胞克隆出活体实验鼠,首次证明iPS细胞与胚胎干细胞一样具有全能性[5]。因干细胞技术和体细胞核移植技术不同,iPS技术不使用胚胎细胞或卵细胞,因此没有伦理学的问题。利用iPS技术可以用患者自己的体细胞制备专用的干细胞,因此不会有免疫排斥问题。然而,iPS的研究还只是起步阶段,有许多技术难题有待解决。例如现在的iPS技术主要采用病毒载体引入细胞因子,这些病毒随机插进基因组后存在着激活致癌基因或抑制抑癌基因的可能性,许多方法中还使用了c-Myc原癌基因,因此存在较大的致瘤风险。

    1.2SP细胞

    利用Hoechst染料进行造血干/祖细胞的流式细胞仪分析时,常会发现一群分布特殊的细胞,经过紫外激发后用双波长(450nm和675nm以上波长)监测,观察到这群细胞发出微弱的蓝色和红色荧光,在流式二维分析点阵图上,呈彗星状分布在造血干/祖细胞主群的一侧,因此被称为侧群(SP)细胞。随着对SP细胞研究的不断深入,人们对SP细胞的分布、生物学特征、表型标记、信号转导机制及其与肿瘤发生的关系等方面的认识都取得了较大进展。近年来大量研究显示,除了造血系统和血液外,SP细胞在人和动物的许多重要组织器官,如肝、肺、脾、肾、脑、神经等均有广泛分布,其功能除了参与造血系统的重建外,还与相应组织更新与再生、器官系统的自我重建以及成体干细胞的多器官可塑性有关。SP细胞作为干/祖细胞的一种特殊类型,其发育和分化状态可能介于胚胎和成体干细胞之间,因此仍具有很强的多向分化潜能和增殖特性;同时,由于SP细胞广泛分布于各种组织器官中,含量丰富,又具有较明确的表型标记和分离纯化方法,所以较好地解决了其来源问题,这对推动干细胞理论研究与发展具有重要的意义,可在应用研究方面为组织工程和细胞治疗提供新的干细胞材料来源,也为组织再生修复与原位重建提供了新思路。

    1.3Muse细胞

    日本学者出泽真理和藤吉好泽率领的研究小组发现的新型干细胞被命名为“Muse细胞”[6]。由于这种干细胞是天然细胞,所以不容易癌变,安全性高于培养时需要植入基因的iPS细胞。存在于成人皮肤和骨髓组织中,含有“SSEA-3”蛋白质的细胞,它们能够发育成神经、平滑肌、骨骼肌、肝脏等各种组织。将这种细胞移植到实验鼠受损的皮肤和肝脏以后,这种细胞就与患部结合,成长为受损组织特有的细胞。具有多潜能细胞的特性,但其增殖性不高。这些细胞保留体内的分化能力,与胚胎干细胞不同的是,对免疫缺陷小鼠不构成睾丸畸胎瘤。因为这些细胞很容易获得,能进入细胞的分化与所有三个胚层的特性,而不需要导入外源基因。因此,对这些细胞为基础的治疗和生物医学研究具有巨大潜力。

    2新型干细胞在心血管疾病方面的应用

    2001年有学者首次报道将骨髓干细胞移植到梗死小鼠的心脏中,局部骨髓干细胞能够分化产生新的心肌细胞,提高心脏功能。随后有学者报道将骨髓单个核细胞移植到梗死缺血的心脏上,可以提高心肌梗死(MI)患者的心脏功能。此后,心肌再生疗法治疗成为当今全球的主要热点。

    2.1治疗冠心病

    干细胞疗法为MI的治疗带来了希望。在过去10年进行临床前和临床试验表明,几种类型的干/祖细胞可以减少梗死面积,改善心脏收缩功能。其机制包括:(1)新血管的形成,(2)介质的释放有利于血管生成和抗炎因子的释放,(3)心肌细胞功能恢复。心脏祖细胞和多能干细胞具有不容置疑的分化成心肌细胞和其他相应细胞的能力。因此,以促进细胞的存活及体内植入的干细胞疗法是极其重要的发展战略。目前已完成两种细胞类型的Ⅲ期临床试验:即骨骼肌成肌细胞和骨髓单核细胞(BM-MNCs)。在前者,由于骨骼肌成肌细胞增加了心律失常的风险,使得它的益处受到影响。多数研究表明,BM-MNCs治疗组对照组比较疗效显着。iPS细胞被广泛地应用于各种疾病的研究。由于它具有胚胎干细胞的特性,所以可以被诱导分化为心肌细胞,血管内皮细胞甚至是窦房结细胞。Gai等[7]报道,将人皮肤中成纤维细胞进行基因编程后制作出iPS细胞,在活体上形成与胚胎干细胞一样的能够跳动的心肌细胞。iPS细胞可以从患者自身提取,可将基因重新编程,因此对于基因遗传性心脏病,如心肌病、长QT综合征、Brugarda综合征等疾病重新编程,从而治疗该类疾病。它的应用不受伦理限制,无免疫排斥反应,具有其他移植细胞不具备的优点。但由于是病毒载体转染基因,有可能将病毒转染到宿主细胞,引起宿主病毒感染,甚至有畸胎瘤的风险。目前iPS细胞还用于基础研究中,尚未在临床应用。心脏SP细胞(CSP)可分为SCA1(+)/CD31(-)和SCA1(+)/CD31(+)SP细胞。利用荧光激活细胞分选,逆转录聚合酶链反应,检测细胞的增殖、分化和迁移等方法,在小鼠MI模型上SCA1(+)/CD31(+)CSP细胞表达干细胞和血管内皮细胞的特定基因,并驻留在血管中。这些细胞在体外和体内均能够增殖、分化、迁移和血管化。SDF-1α体外诱导这些细胞的迁移。更重要的是,MI后,SCA1(+)/CD31(+)SP细胞可以从非缺血区迁移到缺血区心肌,并形成筒状血管的结构[8]。研究结果表明,SCA1(+)/CD31(+)的心脏SP细胞能够从非缺血性心脏部位迁移到受损的心肌急性缺血性损伤的心肌细胞。SDF-1α/CXCR4系统可能会在这些细胞的迁移中发挥的重要作用[9]。

    2.2治疗心力衰竭

    目前心力衰竭的治疗方法有限,细胞疗法是一种很有前途的战略。心肌干/祖细胞具有的各种潜力,修复受损的心脏组织,包括更换(组织移植)、恢复(激活原位心肌祖细胞,旁分泌作用)和再生(干细胞植入形成新的细胞)。治疗心力衰竭的目的是补充收缩失败的心肌单元,但能够被成功诱导出cardiomyogenesis的数量有限,因此改善心功能程度较小,此时旁分泌机制可能更重要。目前对于治疗最有效的细胞类型仍不清楚,iPS细胞具有很大的潜力。宿主心肌细胞融合和结合的途径仍然有争议。作用机制、细胞类型或交付方式,时间效力和细胞治疗,药物治疗或辅助治疗剂量,以及最佳的细胞类型等还需要更多的研究。有研究表明,啮齿类动物和人类骨髓来源的SP细胞均能够在心肌上存活,人类骨髓衍生的SP细胞在增强左室收缩功能方面优于普通骨髓单个核细胞[10]。有关SP细胞的研究目前还在基础研究中,其是具有研究和开发潜力的一类新型干细胞。

    2.3治疗心律失常

    起搏生物基因疗法治疗病态窦房结综合征,心脏传导阻滞等缓慢性心律失常已经取得了长足进步[11-12]。此外,人类iPS细胞已被核实为药物筛选有用的工具。很多个体对心脏活性药物的反应有差异,利用ES细胞源性心肌细胞或iPS细胞来源的心肌细胞,筛选出个性化定制的抗心律失常药物,可以个体化治疗心律失常患者。

    2.4心脏瓣膜的组织工程

    组织工程心脏瓣膜的三大要素有种子细胞,细胞支架材料和细胞支架的复合,重构。应用生物可降解聚合物支架构建组织工程心脏瓣膜,已在动物实验中取得初步结果,为心脏瓣膜研制开辟了新途径。用于组织工程心脏瓣膜的种子细胞有内皮祖细胞、骨髓间充质干细胞以及ES细胞。组织工程心脏瓣膜研究已经取得了很大进展,但是还有很多问题尚待解决和克服。如如何进一步提高种子细胞与支架的黏附力,干细胞定向分化中是否会引起基因突变和肿瘤等问题。然而,随着干细胞技术和组织工程技术的日益发展,这些难题终将得到解决。

    2.5治疗肺动脉高压

多细胞生物的起源篇9

关键词：家禽抗肿瘤 抗病素 感染新制剂 干扰素

前言

家禽是否存在干扰素及是否存在有类似于哺乳动物的各类干扰素，一直是近年来有争议的问题。1994年。Sckellick等克隆到鸡胚成纤维细胞干扰素基因。该cDNA编码区全长579bp。编码162个氨基酸。前31个为信号肽。成熟的IFN含有131个氨基酸，分子量为14.5KU。其DNA与哺乳动物Ⅰ型IFN只有43%的序列同源性，与IFN－Ⅴ的同源性为31%。1997年Lamdrecht等根据Sckellick发展的干扰素序列设计引物，通过PCR扩增得到丝裂原刺激的鸡脾淋巴细胞产生的干扰素基因，在大肠杆菌及真核细胞内表达可产生具有生活活性的IFN。

1干扰素的产生

IFN－α和IFN－β有许多相似之处：①两种IFN基因来自同一个祖先基因（commonancester gene）；②由产生；③结合相同的受体并发挥相似的生物学作用。IFN-α/β以往称为Ⅰ型IFN，主要由白细胞、成纤维细胞等在细菌、DNA或RNA病毒、多聚肌苷酸、多聚胞苷酸（polyI-C）、多核苷酸等刺激物诱导下产生。IFN-γ主要由活化的T细胞产生，在小鼠。由ThI亚群产生。当抗原、PHA或ConA刺激后、T细胞分泌IFN-γ，通常与白细胞介素-2（IL－2）的产生相一致、目前认为巨噬细胞活化因子（MAF）的主要活性存在于IFN-γ中。此外，活性NK细胞亦可产生IFN－γ。

2干扰素的分子结构和基因

IFN-α和IFN－β基因位于人9号染色体和小鼠的4号染色体。并连锁在一起。IFN-α基因至少有20个，成串排列在一个区域，元内含子。同一种属IFN-α不同基国产物其氨基酸同源性≥80%。人和小鼠IFN-β基因只有一个，无内含子，与IFN－α基因连锁在一起。IFN-β与IFN-α氨基酸组成的26%-30%同源性。IFN－α由两个亚族组成，分别称为IFN－α1和IFN－α2，其中IFN-α1至少由20个有功能的基因成员。目前只有90%左右的同源性，IFN－α2亚族有5－6个基因成员，目前只发现l个有功能的基因，其余是假基因。人和小鼠IFN－γ在DNA水平上，有65%左右的分子由143个氨基酸组成，糖蛋白以同源双体存在，分子量为40Kda，其生物学作用有严格的种属特异性。

3干扰素的受体

一般认为，IFN-α和IFN-β结构相同的受体，IFN-α/βR基因定位于21号染色体。受体的亲和力Kd?0-9—10-10M之间。受体膜外结构属细胞因子受体中干扰素受体素族。IFN－α/β受体分布相当广泛。包括单核细胞、巨噬细胞；多形核白细胞、B细胞、T细胞、血小板、上皮细胞、内皮细胞和肿瘤细胞等。IFN－γR基因定位于第6号染色体小鼠在第10号染色体，IFN－γ受体分布广泛。受体阳性细胞每个细胞约表达100—1000个受体。亲和力Kd在10-9—5×10-10M。裸肽分子量50Kda，糖基化后90Kda，其N末端与IFN－α/β受体有一定的同源性，具有种属特异性。目前认为。IFN-γR可能存在着第2条链。

4 干扰素的生物学作用

4.1 INF-α/β的生物学作用

4.1.1 抗病毒作用：IFN-α/β具有广谱抗病毒作用。其作用机理是：①通过抑制某些病毒的吸附、脱壳和最初的病毒核酸转录，病毒蛋白合成以及成熟病毒的释放等不同环节；②通过NK、巨噬细胞和CTL杀伤病毒感染相细胞。

4.1.2

抑制某些细胞的生长（cytostaic）：如抑制成纤维细胞，上皮细胞、内皮细胞和造血细胞的增殖，其机制可能通过使细胞停留在GO/CI期，降低DNA合成，下调C-MYC、C-FOS等细胞原癌基因转录水平。下调某些生长因子受体表达，如EGF、R、胰岛素-IR和M-CSFR等。

4.1.3

免疫调节作用；促进大多数细胞MHCI类抗原的表达，活化NK细胞和CTL。

4.1.4

抑制和杀伤肿瘤细胞；IF－Nα/β杀伤肿瘤细胞主要是通过促进机体免疫功能，提高巨噬细胞、NK和CTL的杀伤水平。

4.2 IFN-γ的生物学作用

4.2.1 诱导单核细胞、巨噬细胞、树突状细胞、皮肤成纤维细胞、血管内皮细胞和星状细胞等MHCIT类抗原的表达，使其参与抗原提呈和特异性免疫的识别过程。此外，IFN-γ克上调内皮细胞Ⅰ-CAM-1（CD54）表达，促进巨噬细胞FcrR表达，协同诱导并促进巨噬细胞杀伤病原微生物。

4.2.2

促进LPS体外刺激小鼠B促进T细胞IL－2R表达。

4.2.3

协同IL-2诱导LAK活性，促进T细胞IL-2R表达。

4.2.4

诱导急性期蛋白合成，诱导髓样细胞分化。

5 干扰素抑制病毒复制的作用机理

有很多类型的细胞在被某些病毒感染几小时内就能产生干扰素，几天内就能达到高浓度，能在初次免疫反应尚未形成之前。发挥兔疫作用。干扰素有宿主细胞的基因编码。病毒感染细胞后、病毒遗传物质和宿主细胞核糖体作用。使靶细胞产生干扰素的编码基因去抑制，产干扰素。干扰素细胞内释放出来可保护与其接后的其他细胞下受感染。干扰素对未感染细胞的作用是通过对它们的DNA去抑制作用而实现的。由于这种去抑制作用，未感染细胞产生一种称作翻译——抑制——蛋白质（TIP）的物质，它可以阻止病毒RNA侵占细胞核糖体，本文来自范文中国网fw789.com。因此抑制病毒的复制。病毒进入细胞病毒RNA附着于宿主细胞核糖体使形成干扰素mRNA的宿主细胞DNA顺反子去抑制干扰素mRNA刺激干扰素产生干扰素进入细胞使形成翻译抑制蛋白质。mRNA的细胞DNA顺反子去抑制TIP形成并结合到核糖体TIP阻止病毒RNA结合到核糖体

6 干扰素的临床作用

IFN是第一个应用于临床的基因工程产品；目前IFN－α、IFN-β、IFN－γ都有基因工程产物，40多个国家使用干扰素制剂。治疗30多种疾病、但主要是用于临床肿瘤和病毒性感染等治疗。与之相类似。IFN在家禽肿瘤和病毒性疾病的临床治疗上也有极其广泛的应用前景，（见表1）主要表现在以下两方面：

多细胞生物的起源篇10

关键词：神经干细胞临床应用

1NSC的来源

据来源部位的不同，可分为胚胎来源及成体来源，分别称为胚胎干细胞(EmbryonicStemCell，ESC)及成体干细胞(AdultStemCell，ASC)。ESC来源于胚胎胚泡阶段，即胚胎发育过程中植入于宫壁内之前阶段。ASC来自于成体组织，能在很长一段时间内准确复制自己，进行自我更新，能生长成成体的细胞类型，具有一定形态特征和指定的功能。由于ESC研究与应用面临伦理、宗教、法律、免疫排斥和潜在致瘤性等问题，在实际操作上仍有一定困难。而ASC“可塑性”的发现及相关研究在不同程度上避免了这些问题，是细胞替代治疗和基因组织工程研究的热点之一。

2临床应用

对于神经系统退行性病变及严重损伤，NSC移植有可能替代衰老、变性和死亡的神经细胞，重建神经网络，恢复受损的脑功能。这种治疗方法具有以下的特点：a.NSC在脑中能根据周围环境的诱导而分化成相应的细胞类型，其形态功能与附近原有细胞非常类似。b.免疫源性弱，免疫反应小。c.低毒性，致瘤性弱。

3细胞替代治疗

传统观点认为中枢神经系统神经元的产生只发生于胚胎期及出生后的一段时间，成熟的神经元很难或不能分裂，各种原因造成神经元的变性坏死，其缺失将是永久性的，只能由胶质细胞来替换。

NSCSHASC可朔性的发现，使神经系统疾病的治疗进入了新的时代。细胞替代治疗策略包括：a.利用调控手段刺激、促进内源性NSC更新修复，产生神经细咆替代变性、坏死的神经细胞，从而达到修复神经功能的目的。b.移植外源性和内源性NSC，使其生长、分化为神经元和神经胶质细胞进行修复。需要说明的是这两种方法并非孤立，而是可以同时使用并互相促进的。NSC移植方法包括：a.细胞悬浮液立体定位注射法；b.胶原基质包埋移植法；c.生物材料(PGA、PLA等)吸附移植法；d.静脉内细胞悬液输入法；e.脑室内或腰穿细胞悬液注射法。从来源上看，细胞替代治疗包括以下几方面。

3.1ESC：主要来源于早期胚胎(桑椹胚一胚泡)，在有分化抑制因子的条件下分化为NSC。

3.2异体NSC：主要来自流产的胎脑室管膜组织，越早期的胎儿NSC的比例越高。

3.3自体NSC：临床志愿者术中脑组织碎片分离得到的NSC或是收集脑室周围的NSC在体外培养扩增后植入患者体内，或是运用药物刺激内源性NSC增殖分化(如把TGF-a注射到帕金森病模型中，发现动物侧脑室和海马齿状回的NSC增殖并迁移到受损区域，分化为多巴胺神经细胞，引起症状的改善)。

3.4MSC：来源广泛，免疫源性弱，注入人体后，无明显的炎症反应和淋巴细胞浸润，同时植入后没有观察到神经胶质细胞增生和肿瘤细胞的发生。

3.5HSC：用于造血系统疾病的治疗已取得了满意的效果。研究发现HSC在星形胶质细胞条件培养液中分化的细胞GFAP、NSE和Nestion阳性表达。Borila等发现成人骨髓的HSC在体外培养条件下可分化为不同的神经细胞，将HSC移植入新生儿体内，一个月后在脑室区和脑室下区检测到了NSC，并进而分化为功能性的少突胶质细胞和神经元。

4基因或药物治疗

载体NSC的应用中枢神经系统损伤后神经修复困难的原因之一，是中枢神经系统内没有稳定的适合神经元轴突再生的微环境，包括胶质细胞增生形成疤痕，对神经元轴突再生形成空间障碍、促神经生长因子或神经营养因子的缺乏和神经元轴突生长抑制因子的存在等。NSC作为基因载体是近几年研究的新方向，其独有的生物学特性：a.良好基因可操作性，可携带多个外源基因，转染后可在体内、外稳定表达；b.具有远距离迁徙能力；d.对外源性基因容受性强；e.免疫源性弱；f.体外易于保持微分化状态；g.随微环境作相应分化的特点能实现神经移植区域的细胞替代等，使其成为中枢神经系统疾病基因治疗的理想载体。转基因NSC一方面分泌细胞因子，产生对NSC和神经元的营养、保护、抗凋亡作用；另一方面，NSC分化的细胞将产生神经元、神经胶质细胞等，有望实现受损细胞结构的重建与替代。同时，作为基因载体，NSC还可通过基因修饰产生特殊的蛋白质，用于神经系统肿瘤和其他疾病的治疗。

5组织培养在适当的条件作用下，NSC有可能在体外培养体系中形成神经组织，如果此目标实现，将大大推进NSC的临床应用。

6病毒致神经疾病机制研究NSC已用于鼠的致肿瘤病毒的神经疾病发病机制的研究。通过将病毒转染到NSC中，利用NSC的生物学特性，使病毒在试验动物脑内扩散，观察其神经毒力。

7NSC联合生物材料应用通过在损伤的神经组织中植入生物材料“支架”，保护了神经组织不受进—步的损害，减少疤痕和空洞的形成，在一定程度上促进和引导了神经轴突的再生和延伸。Suzuki等使用藻酸盐为载体填充损伤的脊髓后，将胚胎海马源性的NSC植入损伤部位，2周后发现NSC明显移行，并整合入受者脊髓中；不使用藻酸盐，移植细胞成活很少。目前这方面的研究不多。可应用的生物材料主要有：a.天然聚合物：藻酸盐水凝胶、Ⅰ型胶原等；b.合成生物可降解材料：聚乳酸等；c.合成生物非降解聚合物：聚甲基丙烯酸羟乙酯等；d.可降解材料复台物：聚羟基丁酸盐与藻酸盐水凝胶复合物等；e.非降解材料复合物导管：丙烯酸聚合物或PNA/PVC的共聚物制成的导管。Borgens等报道，用聚乙烯二醇能使脊髓损伤部位的神经冲动传导恢复，从而恢复脊髓功能。

8问题和展望

虽然NSC应用于临床有广阔的前景，但目前仍有很多问题急需解决，如ESC研究引起法律、生物医学、神学、社会学和伦理道德方面的争议。以及其致畸性，制约着ESC的基础研究和应用。NSC的定向诱导分化，永生化NSC的致瘤性，转染的目的基因长期稳定表达及调节，iNSC迁移的机制和调控，以及基因工程细胞技术中如何选择合适的启动子、基因和移植物以及移植位点的确定等等。但这些并没有影响其临床应用的步伐，相信随着NSC基础和临床研究的不断深入，NSC在临床上的应用将取得突破性的进展。

参考文献

[1]冯定庆.神经干细胞的基础研究进展及应用前景[J];解剖学研究;2004年01期.