国内外干细胞的研究进展

国内外干细胞研究进展

摘要 干细胞研究是近年来生物医学领域的热门方向之一，干细胞产业具有巨大的社会效益和市场前景，受到世界各国的高度重视。美国、欧盟、日本、韩国和中国在干细胞领域投入重金支持基础和临床研究，大力推动干细胞产业化发展。本文通过对比世界干细胞研究的热点领域，分析了中国在该学科取得的成绩和存在的差距，进一步提出了针对中国干细胞研究发展的政策建议。

关键词 干细胞；研究现状；前景与展望

Stem Cell Research between China and Foreign Countries Abstract: Stem cell research is one of the hot research fields in biomedicine nowadays. Many countries attach importance to the stem cell industry because of the great social benefits and market potential. USA， EU， Japan， Korea and China have increased the input of capital dramatically to promote the basic and clinical research of stem cell as well as stem cell industry. By comparing the situation of stem cell research at home and abroad， we found that， in recent years， an obvious progress has been made in stem cell research， however， the gap between China and the developed countries still exists. And further puts forward the policy suggestions in the development of stem cell research in China .

Key words: stem cells; research status; prospect

1.前言

干细胞（stem cells）是人体及其各种组织细胞的最初来源，是一类具有自我更新、高度增殖和多向分化潜能的细胞群体。在生命科学领域中，干细胞应该是近年来最能引起全社会广泛关注的热点之一。1999年末，美国《科学》杂志把干细胞研究成果列为当年十大科学进展之首，预示着21世纪生命科学时代提前到来。2001年末，《科学》又把干细胞研究列为2002年六大热门科技领域榜首[1]。进入2001年，美国及欧盟的许多国家已纷纷立法允许应用干细胞进行治疗性克隆的研究。干细胞研究被誉为新世纪生物和医学技术领域可能取得革命性突破的项目，具有非常广泛的应用前景。科学家们预测，如果此项研究进展顺利，那么在3-5年内将使糖尿病、肝病、血液病、角膜病、老年性痴呆症得到有效治疗。10年内，可以全面实施人体组织工程(治疗性人体器官克隆)，甚至实现人体器官模块化目标。干细胞生物工程为人类最终战胜疾病展现了曙光。有科学家乐观地估计，人类战胜疑难疾病，拥有健康将是完全可能的。

2.干细胞

干细胞(stem cell)是一类具有多分化潜能和自我复制功能的早期未分化细胞。在特

定条件下，它可以分化成不同的功能细胞，形成多种组织和器官。按其分化阶段不同，干细胞大致可分为胚胎干细胞(embryonic stem cell， ESC细胞)和成体干细胞(multipotent stem cell， ASC)。ESC是指当受精卵分裂发育成囊胚时内细胞团(inner cell mass)的细胞，这种细胞最大的特征便是具有无限增殖、自我更新的特性，最重要的是无论在体外还是体内环境，这种细胞都能被诱导分化为机体几乎所有的细胞类型。ASC是一类成熟较慢但能维持自我增殖的未分化的细胞，这种细胞存在于各种组织的特定位置上，一旦需要，这些细胞便可分化产生出一群具有有限分裂能力的细胞群。目前研究较多的干细胞除了ESC外，还有ASC如造血干细胞HSC、骨髓间充质干细胞MSC、神经干细胞NSC、肌肉干细胞、成骨干细胞、内胚层干细胞和视网膜干细胞等。

3.国外干细胞的研究现状

虽然早在1970年，小鼠胚胎干细胞就可以成功的在体外进行培养，但是干细胞的研究一直未引起人们足够的重视。20世纪90年代后期，《Nature》杂志先后发表了利用成体动物细胞核克隆绵羊“多莉”和克隆鼠的报道，使发育生物学理论有了革命性的突破。特别是1998年Thomson[2]实验室和Shamblott[3]实验室分别成功地建立了人体胚胎干细胞系，在全球掀起了继人类基因组计划之后的又一次生物医学的革命，使干细胞的基础和应用研究受到了世界各国政府和研究者的高度重视。为抢占这一科技制高点，世界各国纷纷投入大量的人力、物力和财力加紧研究开发，并取得应用性成果。

特别是近年来，国际上干细胞基础研究领域的新成果层出不穷，其中在若干方面还取得了重大突破，吸引了科技界、产业界和政府机构关注，并将成为今后相当一段时期的研究、开发和产业化热点。

3.1美国干细胞研究现状

在干细胞研究领域，美国保持着绝对领先的地位。从最初的骨髓移植算起，干细胞研究在美已进行了30多年。美国在该领域的进展较快，目前在美国已建立了16株人胚胎干细胞系[4]，在胚胎干细胞的诱导分化、基因调控以及相关组织工程上均取得了一大批研究成果和专利。2002年4月，美国国家卫生研究所决定拨款350万美元，资助4所机构进行人类胚胎干细胞研究。这是美国总统布什宣布允许有限支持人类胚胎干细胞研究以来，美政府向该领域投入的首笔大额经费[5]。2005年10月，美国食品和药物管理局(FDA)也已批准将神经干细胞移植入人体大脑。2006年财力雄厚的哈佛大学宣布正式启动通过克隆人类胚胎提取干细胞的研究项目，并投巨资建立美国最大的干细胞研究中心。2011财年，美国国立卫生院（NIH）将投入3.58亿美金支持成体干细胞研究[6]。

3.2英国干细胞研究现状

2001年1月，英国第一个将克隆研究合法化，允许科学家培养克隆胚胎以进行干细胞研究，并将这一研究定性为“治疗性克隆”[7]。2005年英财政大臣称将建立全国性干细胞研究网络，以巩固英国在该领域的领先地位，2006年，英国批准世界首个干细胞银行向各国科学家或实验室提供胚胎干细胞。2006年，欧盟议会通过干细胞研究拨款法案，干细胞研究在欧盟从此拥有“合法身份”，英国首相布莱尔在美国访问期间，努力推动英国和加利福尼亚洲加强干细胞研究合作。

3.3日本干细胞研究现状

日本把干细胞技术视作在生命科学和生物技术领域赶超欧美国家的绝好机遇，在2000年启动的“千年世纪工程”中，将干细胞工程作为四大重点之一，于第一年度就投入了108亿日元的巨额[8]。日本科学家在诱导性多能干细胞（iPS）领域处于世界领先地位，日本政府同样决定加强对日本研究所和大学从事iPS研究的支持，以便让他们在日本和其他国家为其应用技术方法和思路方面取得专利，保护日本的国家利益。鉴于日本缺少海外专利系统经验，其文部科学省鼓励聘用精通西方专利系统的知识产权、有海外工作经历的专家，对研究机构提供专利应用战略咨询。

3.4其他国家（除中国）干细胞研究现状

此外，德国、新加坡、澳大利亚等多个国家也把干细胞研究作为生物高技术研究的重点，不但制定了短期和长期的发展计划，而且投资建立了大批专业化干细胞工程技术研究中心。瑞典、巴西也于2005年通过立法继续支持干细胞研究。2000年新加坡、澳大利亚的Pera等也有培养成功人胚胎干细胞的相关报道[9]。2006年，澳大利亚众议院通过了一项新法案，通过了克隆人体胚胎干细胞研究的法令，从而令治疗性克隆研究合法化。韩国政府大力投资干细胞研究，计划到2015年，干细胞研究年度经费将从3300万美元提高到9800万美元，建立至少5个世界级研究团队。印度药品管理局（DCGI）批准了干细胞产品的第一个临床试验，通过一个联合的Ⅰ期和II期临床试验，干细胞产品能否使心肌梗塞和重症肢体缺血患者受益[10]。

4.我国干细胞的研究现状

在这场干细胞研究开发的国际竞争中，我国的反应较快。自20世纪90年代后期以来，干细胞研究一直受到我国政府和科学界的高度关注。1998年起，国家科技部和国家自然科学基金委员先后把干细胞研究作为我国科技发展的重点领域，并于2000年以来连续多年将其列入“863”、“973”、国家自然基金重点项目，投入大量资金资助。根据PubMed数据库的检索结果，以我国为第一承担单位发表的干细胞相关论文数由1998年仅占全世界总数的0.3%上升至2010年的7.5%。截至2010年3月，中国干细胞相关发

明专利申请量和作为专利优先权国家的专利数量分别位居世界第6位和第3位[11]。

1986年，中国医学科学院血液学研究所首次实行白血病患者自体干细胞移植[12]。2001年2月，国家“973”组织工程首席科学家、上海第二医科大学整形外科学教授曹谊林教授用干细胞在兔耳上培育出人耳[13]。2002年7月，中山大学第二附属医院干细胞中心终于在国内建立了第一个中国人胚胎干细胞系[14]，使我国胚胎干细胞的研究步入了国际先进行列。2009年，中国科学院动物研究所周琪研究员和上海交通大学医学院曾凡一研究员在世界上第一次获得了完全由iPS细胞制备的活体小鼠，有力证明了iPS细胞具有真正的全能性[15]。尤其是在神经干细胞临床应用领域，干细胞治疗糖尿病和股骨头坏死等方面的研究走在世界的前列。

目前，天津血液研究所、上海市第二人民医院在血液干细胞技术上也有比较突出的成就，正在开展其他应用的研究。北京中关村生命科技园也将干细胞研究列为首批入园的九大项目之一[16]。

5.我国干细胞的研究与国外相比存在差距

近年来，虽然我国通过大力支持干细胞研究，各方面已经取得了较大进展，但是对比美国等发达国家，我国的干细胞研究与产业化水平还存在较大差距。目前，我国干细胞基础研究发展水平与国外仍存在较大差距。据ISI Web of Science数据库统计，2009年，我国干细胞研究文献发表数量虽居世界第五位，而平均引用频次仅2.40次/篇，排名第九，远低于排名第一美国的5.30次/篇。据统计，2009年全球约有100多个重要干细胞中心，美国和加拿大有50个先进中心，英国大约有20个，欧洲其他地区大约25个，亚太地区约30个，主要集中在日本和韩国。我国基础研究能力和取得的成果不足以支撑该领域的迅速发展。

对2000－2010年收录的干细胞文献进行分析发现，美国发表的文献占干细胞研究总文献量的比例超过39%，以绝对的优势稳居全球干细胞研究领域的首位。这表明，尽管美国在奥巴马执政前一直限制政府研究经费资助干细胞的研究，但这丝毫没有降低美国研究人员对干细胞研究的兴趣。亚洲共有3个国家进入前10位，分别为日本、中国和韩国，其中中国位居全球第6位，亚洲第2位[17]。

近些年来，我国干细胞研究在iPS和胚胎干细胞、肿瘤干细胞与干细胞分化潜能等方面研究和世界主流方向一致；但在成体干细胞研究方面如神经干细胞、造血干细胞等方面，我国基础研究的工作还不够全面；在临床结合较紧密的领域如心脏病的治疗方面，研究还不够深入；在一些新兴领域如干细胞的调控网络方面，还没有大范围开展工作。深入寻找干细胞自我更新及分化机制，并更为安全地用于临床，我国还有相当多的工作

要做。

6.干细胞的研究前景及展望

目前，干细胞、尤其是胚胎干细胞的识别、分离、增殖、定向分化已成为细胞生物学乃至整个生命科学的主攻热点之一。在人类基因组工作框架完成之后，干细胞研究、组织工程研究将与后基因组计划相辅相成，成为21世纪生命科学研究领域的重中之重。从理论上讲，干细胞可以用于各种疾病的治疗，但是它的应用却受到社会伦理学的制约

[18]。虽然到目前为止，有关干细胞的研究已经做了大量的工作，但干细胞的研究中还有许多问题亟待解决[19]。目前，干细胞的识别、分离、增殖、定向分化已成为细胞生物学乃至整个生命科学的主攻方向之一，干细胞的医学应用更是对传统治疗方式的一场革命。正因为如此，以干细胞应用为主体的众多生物技术公司在西方国家迅速成立并得到人们的普遍关注。可以预见，干细胞特性的逐步阐明将把我们带入一个医学的新纪元。

6.1我国干细胞研究进展的建议[20]

(1)制定我国的干细胞长期发展规划，加强顶层设计。针对目前需要解决的科学问题，结合我国目前的发展现状，制定适合我国发展的战略规划，设计技术发展路线图。

(2)成立干细胞研究网络或中心。建立专业部、局主管的干细胞研究网络中心，设立专项资金，集中优势人才，针对急需解决的问题，设定特定的科研课题，进行攻关。

(3)建立我国的干细胞资源库。制定相应的共享机制，建立免费共享的干细胞资源库，实现资源共享、互惠互利，加快干细胞研究的进度和发展。

(4)加强干细胞的转化研究，重视跨学科研究。集成从事基础研究、医生、医药开发人员共同参与研究，促进干细胞技术的转化。

(5)加强人才的培养和引进。通过分析，可以发现尽管我国在个别研究领域具有一定的优势，但是在干细胞研究领域的体量上与美国和日本还有一定的差距，无论是文献量上，还是研究机构的数量上都存在这个问题。而从对国外的政策和研究现状分析看，无论是美国、日本、欧洲，还是韩国、印度都非常重视干细胞研究人才的培养及储备。因此应尽快制定政策、设定计划(如设立培养干细胞研究人才基金)加快对人才的培养和引进。

(6)重视知识产权保护。由于我国的知识产权立法较晚，发展薄弱，因此在知识产权保护方面意识较淡薄，而干细胞领域将来的发展对维护人类的健康具有重要的意义，必将形成一个巨大的产业，世界制药巨头公司已经开始介入干细胞领域。所以，在干细胞领域研究中应建立知识产权保护意识，应采取必要的行动加以保护。以“百人计划”等形式引进人才，全程参与干细胞的研究过程，确保最大程度保护该领域的知识产权。

(7)尽早制定干细胞临床应用的标准和规范。我国在干细胞尤其是成体干细胞的研究和应

用上处于世界领先水平，然而在临床应用上缺乏标准和规范，同时没有标准的临床毒理和药理的分析方法和指标。因此，应尽快建立干细胞临床应用的标准和规范。

参考文献

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