干細胞（Stem Cells）是一類未分化的細胞或原始細胞，是具有自我復制能力的多潛能細胞。在一定的條件下，干細胞可以分化成機體內(nèi)的多功能細胞，形成任何類型的組織和器官，以實現(xiàn)機體內(nèi)部建構(gòu)和自我康復能力。現(xiàn)將干細胞生物工程研究進展情況，作簡要介紹：
一 干細胞的分類與來源
根據(jù)其發(fā)育階段，于細胞可分為胚胎干細胞（Embryonic Stem Cell）和成體干細胞（Adult Stem Cell）。胚胎干細胞包括ES細胞（Embryonic Stem Cell）、EG 細胞（Embryonic Germ Cell）；成體干細胞包括神經(jīng)干細胞（Neural Stem Ce11， NSC）、血液干細胞（Hematopoietic Stem Cell，HSC）、骨髓間充質(zhì)干細胞（Mesen chymal Stem Cell，MSC），表皮干細胞（EPidexmis Stem Cell）等。也有報導，按其分化潛能的大小，干細胞可分為三類：一是全能干細胞（Totipotent Stem Cell），二是胚胎干細胞（Embryonic Stem Cell），三是多能干細胞（Multipotent Stem Ce11）。
據(jù)報道，胚胎干細胞可來源于畸胎瘤細胞（EC）、桑椹球細胞（ES）、囊胚內(nèi)細胞團（ES）、擬胚體細胞（ES）、生殖原基細胞（EG）等。
當受精卵分裂發(fā)育成囊胚時，將內(nèi)細胞團（Inner Cell Mass）分離出來進行培養(yǎng)，在一定條件下，這些細胞可在體外“無限期”地增殖傳代，同時還保持其全能性，因此被稱為胚胎干細胞。胚胎干細胞在培養(yǎng)條件下，若加入白血病抑制因子LIF（Leu kaemia Inhlbitory Factor），則能保持在未分化狀態(tài)，若去掉LIF，胚胎干細胞迅速分化，最終產(chǎn)生多種細胞系，如肌肉細胞、血細胞、神經(jīng)細胞或發(fā)育成“胚胎體”。
據(jù)報道，成體干細胞可以由下列幾個方面得到：（1）胚胎細胞——由胚胎干細胞定向分化，或移植分化而成。（2）胚胎組織——由分離胚胎組織、細胞分離、或培養(yǎng)而成。（3）成體組織—— 由臍血、骨髓、外周血、骨髓間質(zhì)、脂肪細胞等得到。
近幾年來，研究證明：干細胞是自我復制還是分化成為功能細胞，主要由于細胞本身的狀態(tài)和微環(huán)境因素所決定。干細胞本身的狀態(tài)，包括調(diào)節(jié)細胞周期的各種周期素（Cyclin）和周期素依賴激酶（Cyclin－Dependent Kinase）、基因轉(zhuǎn)錄因子、影響細胞不對稱分裂的細胞質(zhì)因子。微環(huán)境因素，包括干細胞與周圍細胞，干細胞與外基質(zhì)以及干細胞與各種可溶性因子的相互作用。
早在1970年小鼠胚胎于細胞在體外進行培養(yǎng)就已經(jīng)獲得成功。然而，人胚胎干細胞的體外培養(yǎng)直到最近才取得進展，1998年，美國科學家Jumes Thomson首次取得了人類胚胎干細胞在體外的非分化增殖，他們從體外受精的人胚胎內(nèi)細胞團分離胚胎于細胞，進行體外培養(yǎng)，并獲得了成功，證明了人體胚胎于細胞與嚙齒類動物有極為相似的特點。從而使胚胎干細胞可能被用來取代病人體內(nèi)的環(huán)損組織細胞，達到治療疾病的目的。該研究的成功，被科學家認為是干細胞研究中一塊重要的里程碑。
1999年12月美國科學家Margarel Goodell發(fā)現(xiàn)小鼠肌肉組織干細胞可以 “橫向分化”（Trans－Differentiation）成血液細胞，這一發(fā)現(xiàn)很快被世界各地的科學家證實，并且發(fā)現(xiàn)人成體干細胞同樣具有“橫向分化”的功能�，F(xiàn)在已證明人的骨髓干細胞可以分化為肝臟細胞、肌肉細胞、神經(jīng)細胞等。這種橫向分化具有相當?shù)钠毡樾�，也就是說，“橫向分化”可以利用病人自身的健康組織干細胞，誘導分化病損組織的功能細胞，從而達到治療各種組織壞損性疾病的目的。這種方法的優(yōu)點是，既可克服由于異體細胞移植的免疫排斥，又可以克服胚胎細胞來源的不足以及其它社會倫理和法律問題。1999年12月干細胞研究被美國《科學》雜志評為1999年度世界十大科學之冠。2000年12月干細胞研究再次被《科學》雜志評為該年度世界十大科學成就之一。
二 干細胞的應用研究
由于干細胞具有特定的分化潛能，表現(xiàn)其全能性、多能性和專能性，近幾年來世界各國科學家對干細胞的臨床應用研究已取得很大的進展，現(xiàn)舉例如下：
1.胚胎干細胞育出心臟組織
以色列工學院最近宣布，科學家首次從胚胎干細胞中培養(yǎng)出人類心臟組織。他們培育出的心臟組織，可以自然跳動，并且有新生心臟組織的電特性和機械性。這項實驗證明：以細胞移植治療心臟病的可能性是巨大的。過去一直認為當心臟細胞受到損害后，不能自行修復，此項發(fā)現(xiàn)，對治療世界上最主要的一種致命疾病可能具有重大意義。
2.骨髓干細胞育出腎臟組織
英國科學家近日報道，他們已經(jīng)用骨髓干細胞培育出了腎臟組織，這在器官移植手術(shù)中是一個重大突破。這一突破，使那┑卻?鞴僖浦駁牟∪瞬槐卦僖覽蹈善鞴倬柘祝?繳?賞ü?薏故芩鶘鱸嗬創(chuàng)锏街瘟頻哪康摹Ｍ?保?彩塹諞淮沃っ髁順扇斯撬韙上赴?梢苑⒂?沙墑斕納鱸嘞赴??
3.成人干細胞治心梗
德國醫(yī)生近日宣布，他們使用病人自己的干細胞治療心肌梗塞取得了可喜的成果。
4.臍血干細胞
由干臍帶血和胎盤含有大量的干細胞，而干細胞又具有極強的造血功能，因而受到越來越多醫(yī)生的重視和利用。 1979年，醫(yī)學界首次發(fā)現(xiàn)臍帶血中含有恢復白血病患者造血功能的細胞。自 1998年以來，從胎盤和臍帶血中提取出來的血液已挽救了數(shù)百人的生命。
5.皮膚干細胞
我國研究人員已發(fā)現(xiàn)人體燒傷皮膚 原位處存在著皮膚干細胞，利用它在一定藥劑調(diào)控下能使燒傷皮膚原位再生，修復如初，這是我國在皮膚干細胞研究及其臨床應用上的重大突破。
6.神經(jīng)組織細胞
瑞典神經(jīng)學家Bjorklund及其同事應用從流產(chǎn)胎兒腦中分離的神經(jīng)組織細胞，移植人患者的腦中來治療帕金森癥，經(jīng)對術(shù)后10年的病人進行跟蹤研究，發(fā)現(xiàn)移植的神經(jīng)元仍然存活，并繼續(xù)產(chǎn)生多巴胺，而且患者的癥狀得到明顯改善。
7.胰島干細胞
美國佛羅里達大學教授Ramiya及其同事從尚未發(fā)病的糖尿病小鼠的胰島導管中分離出胰島干細胞，并在體外誘導這些細胞分化成為產(chǎn)生胰島素的β細胞，移植實驗表明，接受移植的糖尿病鼠血糖濃度控制良好，而對照的小鼠死干糖尿病。這為干細胞治療糖尿病奠定了實驗基礎。
以上例子表明，用干細胞治療許多疑難病癥、提供器官移植，以及康復、保健，減輕老化、恢復青春活力等等廣泛應用干臨床已為期不遠。
三 干細胞是生命科學研究的熱點
干細胞是目前細胞工程研究最活躍的領域，隨著基礎研究、應用研究的進一步深化，這項技術(shù)將會在相當大程度上引發(fā)醫(yī)學領域的重大變革，它已成為 21世紀生命科學領域的一個熱點。
造血干細胞是最早發(fā)現(xiàn)，研究最多和最先用干治療疾病的成體干細胞，長期以來，一直認為干細胞只屬干造血系統(tǒng)，隨著干細胞的不斷深入研究，近年來，幾乎在所有組織中都發(fā)現(xiàn)了干細胞，干細胞生物學和干細胞生物工程已成為繼人類基因組大規(guī)模測序之后最具活力，最有影響和最有應用前景的生命學科。
美國政府已批準投入巨資，給予支持人體胚胎干細胞的研究，并在短短的兩年中，成立了幾十家以干細胞研究應用為主的生物工程公司，并在美國上市。
日本在2000年度啟動的“千年世紀工程”中把干細胞工程作為四大重點之一，并投入大量資金，鼓勵有關(guān)科學家進行研究。
英國在2000年以多數(shù)票通過了允許克隆人類早期胚胎，并從中提取干細胞，進行醫(yī)療上的研究等等。
在我國，黨和政府也十分重視并大力支持有關(guān)研究院所與學校積極開展這項研究工作和成立專門研究干細胞基地，已在北京、上海、天津分別成立干細胞研究中心。近年來北京大學、協(xié)和醫(yī)科大學、上海二醫(yī)大和軍事醫(yī)學科學院等單位在造血干細胞研究和成體干細胞建庫等方面已有相當?shù)幕A，并積累了大量經(jīng)驗，相信我國的科學家在不久的將來，在干細胞生物工程研究上必將取得輝煌成就。
另外，在全球的干細胞生物工程研究中，由干胚胎干細胞來源干人類胚胎，必然會遇到來自社會各方面的制約與爭論，因此，有些國家對于是否支持干細胞的研究，一直是一個頗有爭議的問題，然而隨著干細胞生物工程研究的不段深入與發(fā)展，相信這些問題都會得到的妥善解決。