20年的風雲變幻！胚胎幹細胞大革命已經到來！

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經過20年的希望，沉澱和爭議，人類胚胎幹細胞正在重塑生物學概念並開始進入臨床。現在讓我們重新回望這20年的幹細胞革命。

胚胎干（ES）細胞為早期發育提供了無與倫比的信息，就像天文學家回望宇宙大爆炸的基本見解一樣。生物學家掠過這些顯著實體內部的分子，尋找單個原始細胞如何變成萬億的線索，並呈現出令人眼花繚亂的形式和功能。科學家們已經學會了將細胞轉化為代表身體各種組織和器官的幾十種成熟細胞類型。這些細胞用於測試藥物，模擬疾病，並且越來越多地用作注射到體內的治療劑。從2010年嘗試修復脊髓損傷開始，已經有十幾個ES細胞產生的細胞的臨床試驗 - 用於治療帕金森病和糖尿病等病症。

Dieter Egli在1998年開始了他的研究生涯，當時研究人員首先研究如何獲得人類胚胎幹細胞。在此後的二十年里，多產細胞一直是他職業生涯的一部分。現在在紐約市哥倫比亞大學的生物學家已經利用它們來探索成年細胞中的DNA如何能夠重新編程為胚胎狀態，並解決有關糖尿病發展和治療的問題。他甚至幫助開發了一種全新的人類胚胎幹細胞，可以簡化對不同人類基因的研究。

IPS細胞培養移植過程

暫定的開始

1981年，研究人員設法從小鼠胚胎培養幹細胞。他們很快就認識到這些有趣的實體的研究潛力，它們既可以自我複製，又可以被納入身體的任何200多種細胞類型。但是這個竅門在靈長類動物中並不容易完成。Wisconsin–Madison 分校的生物學家詹姆斯湯姆森花了14年的時間在猴子身上實現這一目標。三年後，湯姆森再次使用捐贈的胚胎未用於生育治療，創造了世界上第一個人類ES細胞系。

這一發現引發了道德風暴。來自宗教界的批評者認為，胚胎構成人類，並希望阻止任何涉及摧毀它們的研究。 儘管如此，這項研究仍儘可能的繼續進行著。且來自多國的研究結果表明，他們已將胚胎幹細胞轉化為神經元，免疫細胞和跳動心臟細胞。

研究人員還討論通過了被稱為體細胞核移植的過程從胚胎中獲取幹細胞的計劃 。這種「治療性克隆」的基本原理是提供與細胞供體具有相同DNA的動態細胞。到了2013年， Portland Oregon健康和科學大學幹細胞研究員Shoukhrat Mitalipov領導的研究小組終於成功達成。

然而，在最初的15年里，許多ES細胞研究集中於使用細胞來了解幹細胞的多能性 。這種研究有助於可再生醫學和生物學研究在2000年代最大的創新：誘導多能幹（iPS）細胞的發現。

時間多樣化

研究人員也試圖使其分化成器官。鑒於正確的信號分子和3D環境，ES細胞即使在培養盤裡也能分化成複雜的組織。這種能力對研究人員很重要。ES細胞也為其他遺傳疾病的提供了研究工具。如2007年，研究人員利用ES細胞來抑制導致認知障礙的分子變化，這種變化在一種稱為脆性X綜合征的遺傳性疾病中出現。

研究人員表示，iPS細胞更有希望為各種疾病的實驗室研究提供研究材料。但許多研究者仍然認為ES細胞在這一領域具有很強的潛力。一些條件會導致成體細胞的損傷，從而使得從它們所衍生的任何iPS細胞無功能。

當來自Jerusalem 大學的Egli和Nissim Benvenisty推翻了人類生物學的長期概念，他們推斷ES細胞系只有正常染色體數目的一半。研究人員現在開始在這些「單倍體」ES細胞上使用基因編輯工具來了解基因如何在發育中發揮作用。因為他們只有一套基因負荷，這些細胞可以提供更直接的結果，Egli說。

細胞復興

在臨床領域，許多人認為iPS細胞最終會勝出ES細胞。一個潛在的優點是它們可以產生具有與患者相同的DNA的細胞和組織，因此在移植時不會引起免疫反應。但對於大多數遺傳性疾病，包括1型糖尿病，從患者產生的iPS細胞含有導致問題的基因突變，並且細胞必須被修飾後才能使患者獲益。

然後是成本問題。加利福尼亞州Scripps研究所的幹細胞生物學家Jeanne Loring說，準備一個用於臨床的iPS細胞系將花費大約100萬美元。目前這是令人望而卻步的，但她預計價格將會下降，並正在開發iPS細胞用於治療帕金森病。

到目前為止，研究人員已經開始使用iPS細胞衍生的細胞進行一項人體試驗。由RIKEN發育生物學中心的眼科專家Masayo Takahashi領導，使用IPS細胞治療黃斑變性。

幹細胞治療

通向希望

ES細胞研究如果能夠克服一些障礙，仍然有增長空間。一個大問題是許多細胞類型都難以生產。Melton估計，迄今為止僅有約十種細胞類型是真正等同於正常人類細胞的功能。

同時該領域也面臨資金的不確定性。科學家們經常聽到有傳言稱，美國總統Donald Trump可能會對ES細胞研究施加新的限制。

儘管他們的歷史有時是多變的，但許多研究人員說，ES細胞已經反覆證明了它們的價值，並以一些不可預知的方式證明了它們的價值。

參考文獻

David Cyranoski. How human embryonic stem cells sparked a revolution

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