胚胎干細(xì)胞（embryonic stem cell，ESCs，簡稱ES或EK細(xì)胞。）胚胎干細(xì)胞是早期胚胎（原腸胚期之前）或原始性腺中分離出來的一類細(xì)胞，它具有體外培養(yǎng)無限增殖、自我更新和多向分化的特性。無論在體外還是體內(nèi)環(huán)境，ES細(xì)胞都能被誘導(dǎo)分化為機(jī)體幾乎所有的細(xì)胞類型。胚胎干細(xì)胞研究在美國一直是一個(gè)頗具爭議的領(lǐng)域，支持者認(rèn)為這項(xiàng)研究有助于根治很多疑難雜癥，是一種挽救生命的慈善行為，是科學(xué)進(jìn)步的表現(xiàn)。而反對(duì)者則認(rèn)為，進(jìn)行胚胎干細(xì)胞研究就必須破壞胚胎，而胚胎是人尚未成形時(shí)在子宮的生命形式。由胚胎來源的原始（未分化）細(xì)胞，它們具有分化成為眾多特異細(xì)胞類型的潛質(zhì)。

簡介

胚胎干細(xì)胞（embryonic?stem?cells，ESCs）是指當(dāng)受精卵分裂發(fā)育成囊胚時(shí)內(nèi)細(xì)胞團(tuán)（Inner?Cell?Mass）的細(xì)胞，它具有體外培養(yǎng)無限增殖、自我更新和多向分化的特性。無論在體外還是體內(nèi)環(huán)境，ES細(xì)胞都能被誘導(dǎo)分化為機(jī)體幾乎所有的細(xì)胞類型。

胚胎干細(xì)胞（ES細(xì)胞）是一種高度未分化細(xì)胞。它具有發(fā)育的全能性，能分化出成體動(dòng)物的所有組織和器官，包括生殖細(xì)胞。研究和利用ES細(xì)胞是當(dāng)前生物工程領(lǐng)域的核心問題之一。ES細(xì)胞的研究可追溯到20世紀(jì)五十年代，由于畸胎瘤干細(xì)胞（EC細(xì)胞）的發(fā)現(xiàn)開始了ES細(xì)胞的生物學(xué)研究歷程。?

形態(tài)學(xué)特征

ES細(xì)胞具有與早期胚胎細(xì)胞相似的形態(tài)結(jié)構(gòu)，細(xì)胞核大，有一個(gè)或幾個(gè)核仁，胞核中多為常染色質(zhì)，胞質(zhì)胞漿少，結(jié)構(gòu)簡單。體外培養(yǎng)時(shí)，細(xì)胞排列緊密，呈集落狀生長。用堿性磷酸酶染色，ES細(xì)胞呈棕紅色，而周圍的成纖維細(xì)胞呈淡黃色。細(xì)胞克隆和周圍存在明顯界限，形成的克隆細(xì)胞彼此界限不清，細(xì)胞表面有折光較強(qiáng)的脂狀小滴。細(xì)胞克隆形態(tài)多樣，多數(shù)呈島狀或巢狀。小鼠ES細(xì)胞的直徑7μm～18μm，豬、牛、羊ES細(xì)胞的顏色較深，直徑12μm～18μm。

特性

①胚胎干細(xì)胞具有多向分化潛能和發(fā)育的全能性，可長期增殖培養(yǎng)并保持高度未分化狀態(tài)。

②可在體外培養(yǎng)條件下建立穩(wěn)定的細(xì)胞系，并保持穩(wěn)定的二倍體核型，在體外長時(shí)間培養(yǎng)、誘導(dǎo)分化后，仍能分化形成3種胚胎生殖層。

③胚胎干細(xì)胞具有種系傳遞功能。若將其與受者囊胚混合后，可形成嵌合體或嵌合動(dòng)物，結(jié)合基因工程技術(shù)，可以克隆出大量優(yōu)質(zhì)轉(zhuǎn)基因生物。

④胚胎干細(xì)胞在體外可以進(jìn)行遺傳及改造操作，包括基因重組、誘導(dǎo)基因突變、轉(zhuǎn)基因動(dòng)物等方面。

來源

胚胎干細(xì)胞的來源一般有5方面：①囊胚的內(nèi)細(xì)胞團(tuán)細(xì)胞；②胚胎生殖嵴處的胚胎生殖細(xì)胞；③終止妊娠的胎兒組織中分離出多能干細(xì)胞；④在體外用體細(xì)胞核轉(zhuǎn)移技術(shù)獲得胚胎干細(xì)胞；⑤從惡性胚胎腫瘤或畸胎瘤細(xì)胞獲得。

體外培養(yǎng)

在胚胎干細(xì)胞的培養(yǎng)過程中，用于分離和培養(yǎng)胚胎干細(xì)胞的體外培養(yǎng)系統(tǒng)必須能夠促進(jìn)胚胎干細(xì)胞增殖并保持胚胎干細(xì)胞處于未分化狀態(tài)。胚胎干細(xì)胞培養(yǎng)方法包括有飼養(yǎng)層培養(yǎng)法和無飼養(yǎng)層培養(yǎng)法，大多數(shù)胚胎干細(xì)胞都是飼養(yǎng)層依賴的。常用的飼養(yǎng)層細(xì)胞有鼠胚成纖維細(xì)胞和STO細(xì)胞株，這兩種飼養(yǎng)層在貼壁能力和內(nèi)細(xì)胞團(tuán)增殖上無顯著的差異，但在促進(jìn)胚胎干細(xì)胞集落的形成和生長方面，鼠胚成纖維細(xì)胞明顯優(yōu)于STO細(xì)胞系。有研究人員用小鼠胚胎成纖維細(xì)胞（SNL）、兔胚胎成纖維細(xì)胞（REF）、兔腎臟成纖維細(xì)胞（RRF）作為飼養(yǎng)層飼養(yǎng)小鼠胚胎干細(xì)胞和兔囊胚，結(jié)果兔胚胎成纖維細(xì)胞能維持小鼠胚胎干細(xì)胞的未分化狀態(tài)及促進(jìn)兔囊胚內(nèi)細(xì)胞團(tuán)聚集生長，可以作為胚胎干細(xì)胞的飼養(yǎng)層細(xì)胞。同時(shí)在胚胎干細(xì)胞培養(yǎng)液中加入一些細(xì)胞因子，如白血病抑制因子（LIF），可使胚胎干細(xì)胞在未分化的狀態(tài)下長期培養(yǎng)，若將白血病抑制因子基因轉(zhuǎn)入胚胎干細(xì)胞，可使其不依賴于外源性白血病抑制因子，并可保持胚胎干細(xì)胞的多向分化潛能。

應(yīng)用

• 作為生產(chǎn)克隆動(dòng)物的高效材料

胚胎干細(xì)胞可以無限傳代和增殖而不失去其基因型和表現(xiàn)型，以其作為核供體進(jìn)行核移植后在短期內(nèi)可獲得大量基因型和表現(xiàn)型完全相同的個(gè)體。

• 生產(chǎn)轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的高效載體

利用胚胎干細(xì)胞作載體使外源基因的整合篩選等工作能在細(xì)胞水平上進(jìn)行，使操作簡便可靠。從鼠囊胚內(nèi)細(xì)胞團(tuán)ES細(xì)胞，培養(yǎng)后作為轉(zhuǎn)基因受體。轉(zhuǎn)基因后經(jīng)培養(yǎng)鑒定，選取陽性ES細(xì)胞，并重新注入代理母親囊胚的內(nèi)細(xì)胞團(tuán)中，發(fā)育后獲得嵌合體，經(jīng)雜交篩選可獲得轉(zhuǎn)基因純種種。

• 發(fā)育生物學(xué)研究的理想體外模型

通過比較胚胎干細(xì)胞不同發(fā)育階段基因轉(zhuǎn)錄和表達(dá)，可確定胚胎發(fā)育及細(xì)胞分化的分子機(jī)制，并發(fā)現(xiàn)新基因。

• 新型藥物的發(fā)現(xiàn)篩選

利用胚胎干細(xì)胞體外分化的細(xì)胞組織檢驗(yàn)篩選新藥，可大大減少實(shí)驗(yàn)動(dòng)物及人群數(shù)量，加快了組織工程（histological?engineering）的發(fā)展。

研究進(jìn)展

自1981年Evans和Kaufman首次成功分離小鼠ES細(xì)胞，國內(nèi)外研究人員已在倉鼠、大鼠、兔、豬、牛、綿羊、山羊、水貂、恒河猴、美洲長尾猴以及人類都分離獲得了ES細(xì)胞，而且已經(jīng)證明小鼠ES細(xì)胞可以分化為心肌細(xì)胞、造血細(xì)胞、卵黃囊細(xì)胞、骨髓細(xì)胞、平滑肌細(xì)胞、脂肪細(xì)胞、軟骨細(xì)胞、成骨細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、黑色素細(xì)胞、神經(jīng)細(xì)胞、神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞、少突膠質(zhì)細(xì)胞、淋巴細(xì)胞、胰島細(xì)胞、滋養(yǎng)層細(xì)胞等。人類ES細(xì)胞也可以分化為滋養(yǎng)層細(xì)胞、神經(jīng)細(xì)胞、神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞、造血細(xì)胞、心肌細(xì)胞等。ES細(xì)胞不僅可以作為體外研究細(xì)胞分化和發(fā)育調(diào)控機(jī)制的模型，而且還可以作為一種載體，將通過同源重組產(chǎn)生的基因組的定點(diǎn)突變導(dǎo)入個(gè)體，更重要的是，ES細(xì)胞將會(huì)給人類移植醫(yī)學(xué)帶來一場(chǎng)革命。?

目前許多研究工作都是以小鼠ES細(xì)胞為研究對(duì)象展開的，如：德美醫(yī)學(xué)小組在2009年成功的向試驗(yàn)鼠體內(nèi)移植了由ES細(xì)胞培養(yǎng)出的神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞。此后，密蘇里的研究人員通過鼠胚細(xì)胞移植技術(shù)，使癱瘓的貓恢復(fù)了部分肢體活動(dòng)能力。

據(jù)日本共同社2013年5月16日?qǐng)?bào)道，美國俄勒岡健康科學(xué)大學(xué)研究員立花真仁等的研究小組15日在美國科學(xué)期刊《細(xì)胞》（Cell）網(wǎng)絡(luò)版上發(fā)表文章，宣布已使用“體細(xì)胞克隆技術(shù)”，向女性提供的卵細(xì)胞內(nèi)植入他人皮膚細(xì)胞的細(xì)胞核，首次成功制作了能夠分化成各種組織的胚胎干細(xì)胞（ES細(xì)胞）。

研究與爭議

胚胎干細(xì)胞研究在美國一直是一個(gè)頗具爭議的領(lǐng)域，支持者認(rèn)為這項(xiàng)研究有助于根治很多疑難雜癥，是一種挽救生命的慈善行為，是科學(xué)進(jìn)步的表現(xiàn)。而反對(duì)者則認(rèn)為，進(jìn)行胚胎干細(xì)胞研究就必須破壞胚胎，而胚胎是人尚未成形時(shí)在子宮的生命形式。

因此，如果支持進(jìn)行胚胎干細(xì)胞研究就等于是慫恿他人“扼殺生命”，是不道德的，違反倫理的。

布什堅(jiān)決反對(duì)

美國參議院在2006年7月17日就增加政府對(duì)胚胎干細(xì)胞研究經(jīng)費(fèi)撥款的議案進(jìn)行了辯論。新法案要求，增加聯(lián)邦政府用于干細(xì)胞研究的經(jīng)費(fèi)，用于對(duì)那些將被遺棄的、處于冷凍狀態(tài)的臨床胚胎進(jìn)行胚胎干細(xì)胞研究。當(dāng)天進(jìn)行的辯論可謂相當(dāng)激烈，正反雙方都帶著強(qiáng)烈的感情色彩討論這一議案的利弊。不過，從現(xiàn)在的情形看來，參議院通過此項(xiàng)法案的難度不大。

但讓很多人頭痛的是總統(tǒng)布什的態(tài)度。布什此前已經(jīng)表示，如果這項(xiàng)議案在參議院獲得通過，他將不惜動(dòng)用總統(tǒng)否決權(quán)來阻撓議案付諸實(shí)施。17日，白宮再次發(fā)表了類似聲明，稱“他（總統(tǒng)）將對(duì)議案行使否決權(quán)”。

科學(xué)家過去研究胚胎干細(xì)胞，都必須在胚胎上“大動(dòng)手腳”，有人認(rèn)為這樣做就犧牲了胚胎，即間接犧牲了一個(gè)未來的小生命，所以惹來了很多倫理上的反對(duì)和斥責(zé)。白宮的聲明說：“這項(xiàng)議案將強(qiáng)迫美國的納稅人為人類胚胎干細(xì)胞研究提供經(jīng)濟(jì)支持，而我們不應(yīng)使用公眾的錢來支持摧毀生命的行為。”

當(dāng)然，布什也有很多同盟軍，他們也都認(rèn)為，胚胎是一個(gè)未來的生命，不能因?yàn)檫M(jìn)行科學(xué)研究而扼殺生命。再者說，對(duì)胚胎干細(xì)胞的研究現(xiàn)在還只是停留在最初階段，距離臨床試驗(yàn)還有很長一段路要走，更不用說用于治療疾病了?！拔覀儾荒軆H僅因?yàn)橛械呐咛ゲ荒馨l(fā)育成生命就殘忍地在它們上面做試驗(yàn)?！惫埠忘h參議員吉姆·伯恩寧說?！坝姓l知道在這一研究領(lǐng)域取得實(shí)質(zhì)性進(jìn)展之前需要破壞多少胚胎呢？”

支持者據(jù)理力爭

支持者，特別是一些溫和派的共和黨人認(rèn)為，美國人民需要擴(kuò)大干細(xì)胞研究。他們指出，根據(jù)自愿的原則，利用一些廢棄的胚胎擴(kuò)大干細(xì)胞研究是為美國人所做的正確的事情。干細(xì)胞研究被認(rèn)為是找到老年性癡呆癥、帕金森癥等神經(jīng)和大腦疾病新療法的希望。

前美國第一夫人南?！だ锔褪且晃环e極推動(dòng)此議案形成的熱心人士。她的丈夫、前總統(tǒng)里根2004年死于阿爾茨海默氏癡呆癥，而如果干細(xì)胞研究取得突破，這種疾病以后就有望治愈?！八廊辉跒榇耸露教幈疾?。”民主黨參議員埃德華德·肯尼迪說?！拔覀兌贾溃怯捎谒呐?，這項(xiàng)議案才有今天，也才有可能取得一個(gè)理想的結(jié)果?！?/p>

參議院司法委員會(huì)主席斯佩克特本人是一位癌癥患者，而癌癥也是一種可以依賴干細(xì)胞研究獲得治療的疾病，因此，他也是此議案的擁躉之一。他還把這項(xiàng)議案的反對(duì)者比喻作阻撓科學(xué)車輪前進(jìn)的阻力，稱他們是“愚蠢的，不理智的，絕對(duì)荒謬的?！?/p>

而參議院多數(shù)黨領(lǐng)袖弗里斯特也持有這種觀點(diǎn)。他說：“我們將團(tuán)結(jié)起來，使得科學(xué)在倫理道德的界限之內(nèi)繼續(xù)前進(jìn)?！?/p>

2006年7月19日，美國總統(tǒng)布什上任5年來首次動(dòng)用總統(tǒng)否決權(quán)，否決了參議院一項(xiàng)旨在資助胚胎干細(xì)胞研究的提案，此舉引起了社會(huì)各界的廣泛爭論和關(guān)注。與此相對(duì)的是，7月24日，歐盟25國負(fù)責(zé)科研的部長在布魯塞爾開會(huì)決定，將繼續(xù)資助歐盟科研人員有限度地開展人類干細(xì)胞研究。道德層面的爭議已經(jīng)成為制約干細(xì)胞研究的瓶頸，科學(xué)與倫理再次成為對(duì)立的兩方。

研究獲法律支持

美國一家聯(lián)邦上訴法院2011年4月29日作出裁決，允許美國聯(lián)邦政府繼續(xù)資助人類胚胎干細(xì)胞研究。這是美國人類胚胎干細(xì)胞研究支持者取得的一個(gè)重要階段性勝利。

哥倫比亞特區(qū)巡回上訴法院當(dāng)天在裁決書中宣布，撤銷美國一地方法院法官去年發(fā)布的人類胚胎干細(xì)胞研究臨時(shí)禁令。判決書還認(rèn)為，聯(lián)邦資金資助人類胚胎干細(xì)胞研究似乎并不違反美國相關(guān)法律。

去年8月23日，哥倫比亞特區(qū)地方法院法官羅伊斯·蘭伯思針對(duì)兩位美國干細(xì)胞研究人員提起的訴訟發(fā)布臨時(shí)禁令，以違反法律等為由禁止聯(lián)邦資金資助人類胚胎干細(xì)胞研究。蘭伯思認(rèn)為，國會(huì)曾經(jīng)通過的一份修正案?“明確禁止”用聯(lián)邦資金資助所有需要破壞人類胚胎的研究，而所有人類胚胎干細(xì)胞研究都會(huì)包含破壞胚胎的步驟，因此美國國家衛(wèi)生研究院頒布的人類胚胎干細(xì)胞研究規(guī)范違反了該修正案。

但哥倫比亞特區(qū)巡回上訴法院在最新裁決中指出，上述修正案存在“模糊”之處，美國國家衛(wèi)生研究院有理由認(rèn)為，該修正案雖然禁止從胚胎中提取干細(xì)胞的破壞性行為，但并未禁止聯(lián)邦資金資助那些僅使用人類胚胎干細(xì)胞的研究項(xiàng)目。上訴法院據(jù)此宣布蘭伯思去年發(fā)布的臨時(shí)禁令無效。

美國白宮一名發(fā)言人當(dāng)天表示，上訴法院的裁決對(duì)美國科學(xué)家和全世界的患者來說是一個(gè)“勝利”，患者們將會(huì)從干細(xì)胞研究所帶來的醫(yī)學(xué)突破中受益。

人類胚胎干細(xì)胞研究在美國頗受爭議。2001年，美國前任總統(tǒng)布什規(guī)定聯(lián)邦資金僅準(zhǔn)許用于資助已經(jīng)存在的胚胎干細(xì)胞研究。現(xiàn)任總統(tǒng)奧巴馬2009年通過行政命令解除了上述限制，美國國家衛(wèi)生研究院隨之于當(dāng)年出臺(tái)胚胎干細(xì)胞研究規(guī)范。

爭議正式結(jié)束

美國聯(lián)邦最高法院今天駁回了要求禁止美國政府資助人類胚胎干細(xì)胞（human?embryonic?stem?cells，簡稱hESCs）相關(guān)研究的訴訟。這一決定結(jié)束了一場(chǎng)長期圍繞人類胚胎干細(xì)胞研究的法律斗爭。三年多來，該斗爭已經(jīng)使得人類胚胎干細(xì)胞研究蒙上了一層陰影。胚胎干細(xì)胞領(lǐng)域的研究者這次理應(yīng)歡呼了。

研究新方向

由于胚胎干細(xì)胞在醫(yī)學(xué)應(yīng)用上存在著免疫排斥以及倫理窘境等壁壘，科學(xué)家正在嘗試其他途徑代替胚胎干細(xì)胞?？茖W(xué)家試圖通過細(xì)胞重編程的方法讓病人的體細(xì)胞轉(zhuǎn)化為干細(xì)胞供自身使用，主要的幾個(gè)分支包括細(xì)胞核移植，患者體細(xì)胞與供體胚胎干細(xì)胞的細(xì)胞融合，以及誘導(dǎo)多能干細(xì)胞。其中誘導(dǎo)多能干細(xì)胞在近五年內(nèi)新興并迅速得到學(xué)術(shù)界的高度關(guān)注。