How stem cells work and develop ?

How stem cells work and develop ? 幹細胞的運作與發展

2010-12-17公視晚間新聞 (胚胎幹細胞研究 中研院進展大)

中研院幹細胞的研究團隊，在兩年前發現了兩種乳癌腫瘤細胞內才會出現的醣脂結構，這種結構同時在胚胎幹細胞上也會出現，其中的 glogo H 已經技術轉移給業者，做成乳癌治療疫苗，進入第2、3期的人體臨床試驗，研究團隊再接再勵，在人類胚胎幹細胞中，找到了更多可能與癌症相關的醣脂。

游正博解釋，腫瘤就像是一個已分化細胞退化為原始細胞的標的，當人類受到基因、環境、壓力、飲食、生活習慣等致癌因子影響，這些原本已經消失的醣脂，又重新出現在惡性腫瘤­中。未來，藉由醣脂的研究，有機會能直接對付癌細胞。

‧醣脂 (GSL) - 直接抑制癌細胞

‧人類胚胎幹細胞表面有獨特的醣蛋白及醣脂結構

‧85%的細胞膜蛋白質帶有醣鏈

‧醣脂結構新發現 - 用以研發乳癌疫苗

‧多醣抗原物質重大突破

‧已找到七個醣脂化合物，其中三個在腫瘤幹細胞及乳癌的細胞有表現 

胚胎幹細胞研究 中研院進展大

瑞士利用羊水中的幹細胞培植出心臟瓣膜

蘇黎世大學的科研人員首次利用孕婦羊水中的幹細胞培植出人類心臟瓣膜。這種新培植出來的心臟瓣膜可以在手術中移植給心臟不健全的病人，以此免除了因幹細胞而引起有關倫理道德的爭議。

蘇黎世心臟專家在攻破了心臟鼓風組織和血液循環系統的再生之後，又有了新的發現。

這一新的科研成果可以讓人類有朝一日有能力製造出心臟瓣膜，也就是說，在人還未來到這個世界之前，他的心臟已經開始跳動了。

蘇黎世大學這一實驗的目的在於，在實驗室中提取孕婦羊水中的幹細胞培養心臟瓣膜，這樣如果新生兒出現先天性心臟病狀況，則可將培植出的心臟瓣膜移植給嬰兒。

幹細胞激活療法

幹細胞是人體內的後備細胞，也是原細胞的一個統稱。幹細胞在人體內分好多種，有肝臟幹細胞、神經幹細胞、心臟幹細胞、間質幹細胞等。人體每個組織都由細胞組成，每個細胞都有一定的生命週期，當生命週期過後細胞便會淍亡，要維持整體器官的正常運作，身體組織就要不斷產生新細胞去替代死亡的細胞或受傷害細胞，這就是幹細胞的主要功能。

什麼時候幹細胞需要演變、複製產生新的組織細胞呢？就要等待接受到組織內的指示。這些指示牽涉一連串的細胞訊息傳遞，過程牽涉很多個步驟及很多負責不同傳遞訊息的分子，目前已知的已經有超過120種分子可以激活、啓動幹細胞的演變，其中包括很多種不同的生長因子 Growth Factors、細胞因子 Cytokines、訊息因子 Messenger Molecules，這些分子就掌管了細胞、組織內部的修復功能，互相協調、互相牽制，就像管弦樂圑協奏一樣，各種分子各司其職。

幹細胞倫理道德之考慮

★ 最新訊息：

     美國總統歐巴馬 2009年3月9日簽署行政命令，宣佈解除對用聯邦政府資金支援胚胎幹細胞研究的限制。

雖然人類胚胎幹細胞技術已被發展成功，但由於此技術牽涉到人類胚胎之利用，其所引發之倫理爭議不下於一九九七年桃麗羊複製技術成功時，世人之憂慮。由於美國聯邦政府之規定（一九九五年國會通過），禁止政府經費支助人類胚胎之研究和應用，故上述Dr.JohnGearhardt 和 Dr.JamesThomson 之研究經費均來自一家私人的生技公司（GeronInc.）。

當此二篇研究報告刊出後，的確引起社會和科學界不小的騷動。美國各大小報，甚至連CNN均引述專家的話，言此技術可解決人類所有器官短缺和移植的問題。由於幹細胞的確可能具有無限的研究和應用之潛力，美國國家衛生研究院（NIH）院長特別于一九九九年一月二十八日和一九九九年四月二十一日，召開二次公聽會說明幹細胞的發展經過和其可能之應用發展，最重要的是對目前學術和產業界之衝擊，若政府不加以規範並適當支助和輔導，很有可能美國在進入西元二千年後，整個生物技術和生命科學龍頭寶座將立刻易主。

何謂幹細胞？

幹細胞（stemcells）乃指具有無限制分裂能力，同時亦可分化成特定組織細胞，在細胞生物發育階段屬於較原始期階段之細胞稱之。依幹細胞可分化之能力限制，又可分為全能性幹細胞（totipotentstemcells）和多能力性幹細胞（pluripotentstemcells），如(圖一)。

( 圖一 ) 人類之發育和幹細胞之來源

全能性幹細胞（totipotentstemcells）: 

totipotent 一字乃指具有完全能力的，totipotentstemcells 每一個細胞均可發育成一個完整的生物個體。在生物發育學裏，當精子和卵子結合成為受精卵後，一個受精卵分裂成為二個完全相同的細胞，二個細胞分裂成為四個細胞、八個細胞，在此時期此八個細胞中任何一個細胞單獨放入成熟女性子宮中均可發育成為單獨且完整之個體，此種細胞即稱為 totipotentstemcells。事實上，所謂同卵雙胞胎、三胞胎、四胞胎，即為受精卵分裂成二個或四個 totipotentstemcells後，每個細胞單獨分開發育，故成為雙胞胎或四胞胎，至於三胞胎則為四個 totipotentstemcells中的一個在發育過程中不幸未能成熟之故。 Totipotentstemcells 時期大約僅維持四天，即進入下一階段之發育，形成特殊分化細胞，稱為原始胚囊體（blastocyst）。

多能力性幹細胞（pluripotentstemcells）:

pluripotent 一字乃指具有能力的，但有部份限制，而非完全的。 Pluripotentstemcells 並不能像totipotentstemcells 一樣，可發育成為完整之生物個體，因為有部份之缺失。在 blastocyst 時期，細胞已可被區分成外層之滋養層細胞（trophoblastcells）和內層之內細胞團（innercellmass），中間具有一個囊腔。滋養層細胞將來和子宮壁結合發育成為胎盤，供應胚胎發育所需之營養。內細胞團則發育成為真正人體的所有組織和器官，如外胚層（將來發育成為神經系統）、中胚層（將來發育成為骨骼、血液、肌肉等）和內胚層（將來發育成為內臟器官）。由於此些內細胞團具有可發育成為許多身體組織細胞之能力，但不是胚胎，故稱為 pluripotentstemcells。 

Pluripotentstemcells 可分化成為特定組織的幹細胞，如血液幹細胞（heamatopoitentstemcells）、神經幹細胞（neuralstemcells）、皮膚幹細胞（skinstemcells）等等。這些特定之幹細胞僅能發育成為特定組織之分化細胞（end-differentiationcellsorterminalcells），例如血液幹細胞除可不斷分裂成為相同之血液幹細胞外，亦可接受不同刺激分化成為骨髓細胞和淋巴細胞；骨髓細胞則可進一步分化成為紅血球、血小板、嗜中性球、嗜酸性球、嗜鹼性球和巨噬細胞等；而淋巴細胞則可分化成為Ｂ淋巴球和Ｔ淋巴球以及自然殺手細胞等。簡言之所有血液細胞均由血液幹細胞進一步分化而來。神經幹細胞之發育，亦如血液幹細胞，除可不斷分裂成為具有相同功能之神經幹細胞外，亦可分化成為神經膠母細胞（glioblast）和神經母細胞（neuroblasts），神經膠母細胞則可產生神經膠細胞（gliacells），神經母細胞產生神經元（neurons）和其他 granulecells。

Pluripotentstemcells 在早期胚胎發育上極為重要，但在小孩和成人身上仍然可以發現它們的存在，例如血液幹細胞在每一個小孩和成人之骨髓中大量存在，即使周邊迴圈之血液中仍可被檢測出有血液幹細胞，僅是其含量非常稀少。目前外科手術使用之骨髓移植，主要就是將HLA-typing 相同（避免發生免疫排斥）之骨髓細胞，由健康人身上移植至病患身上，恢復病患之造血和免疫功能。

幹細胞之研究與應用

幹細胞的發展，尤其是人類胚胎幹細胞之成功分離與培養，被喻為人類生命科學繼一九九七年桃麗羊複製成功後，又一偉大的成就。而幹細胞的研究領域，顯示出人類生命科學一項跨越式的里程碑，將來在醫學技術與生物技術產業之發展，更具有深厚潛力的無限商機。

有關幹細胞之研究和成果，並非始自今日，老鼠胚胎幹細胞的分離培養和特殊基因植入、剔除等均早已有豐碩的成果且成為許多研究之必備工具，然而直到人類胚胎幹細胞培養成功被真正發表後，才引起科學界和社會上普遍的認知和注意。人類胚胎幹細胞和組織幹細胞培養成功，將來細胞之來源必有一番革命性的改變。