胚胎干细胞

胎儿干细胞 (ESC) 是多能干细胞，来源于胚泡（早期植入前胚胎）的内细胞团。 人类胚胎在受精后 4-5 天达到囊胚阶段，此时它们由 50-150 个细胞组成。 使用免疫手术分离内细胞团（成胚细胞）会导致囊胚的破坏，这一过程会引发伦理问题，包括植入前阶段的胚胎是否具有与植入后发育阶段的胚胎相同的道德考虑。

研究人员目前主要关注胚胎干细胞的治疗潜力，临床应用是许多实验室的目标。 潜在用途包括治疗糖尿病和心脏病。 这些细胞正在研究中，以用作临床疗法、遗传疾病模型和细胞/DNA 修复。 然而，研究和临床过程中的不良反应如肿瘤和不良免疫反应也有报道。

胚胎干细胞 (ESC) 源自早期哺乳动物胚胎的胚泡阶段，其特点是能够分化成任何胚胎细胞类型和自我更新能力。 正是这些特性使它们在科学和医学领域具有重要价值。 ESC 具有正常的核型，保持高端粒酶活性，并表现出显着的长期增殖潜力。

内细胞团的胎儿干细胞具有多能性，这意味着它们能够分化产生原始外胚层，最终在原肠胚形成过程中分化为三个主要胚层的所有衍生物：外胚层、内胚层和中胚层。 这些胚层产生成人体内 220 多种细胞类型中的每一种。 当提供适当的信号时，胚胎干细胞最初形成前体细胞，随后分化成所需的细胞类型。 多能性将胚胎干细胞与成体干细胞区分开来，成体干细胞是多能的，只能产生有限数量的细胞类型。

在特定条件下，胚胎干细胞能够在未分化状态下无限期地自我更新。 自我更新条件必须防止细胞聚集并维持支持非特化状态的环境。 通常，这是在实验室中使用含有血清和白血病抑制因子的培养基或含有两种抑制药物 (2i)、MEK 抑制剂 PD03259010 和 GSK-3 抑制剂 CHIR99021 的无血清培养基补充剂完成的。

由于细胞周期中的 G1 期缩短，ESC 分裂非常频繁。 快速细胞分裂可使细胞数量快速增长，但体积不会快速增长，这对早期胚胎发育很重要。 在胚胎干细胞中，参与 G1/S 转换的细胞周期蛋白 A 和细胞周期蛋白 E 总是高水平表达。 促进细胞周期进程的细胞周期蛋白依赖性激酶如 CDK2 过度活跃，部分原因是它们的抑制剂下调。 在细胞准备好进入 S 期之前抑制转录因子 E2F 的视网膜母细胞瘤蛋白在 ESC 中被过度磷酸化和失活，导致增殖基因的持续表达。 这些变化导致细胞分裂周期加速。 尽管促增殖蛋白的高表达水平和缩短的 G1 期与维持多能性有关，但在无血清 2i 条件下生长的 ESC 确实表达低磷酸化的活性视网膜母细胞瘤蛋白并具有延长的 G1 期。 尽管与在含有血清的培养基中生长的 ESC 相比，细胞周期存在这种差异，但这些细胞具有相似的多能特性。 多能性因子 Oct4 和 Nanog 在转录调节胚胎干细胞周期中发挥作用。

由于它们的可塑性和潜在的无限自我更新能力，胚胎干细胞疗法已被提议用于受伤或疾病后的再生医学和组织替代。多能干细胞已显示出治疗多种不同病症的希望，包括但不限于：脊髓损伤、年龄相关性黄斑变性、糖尿病、神经退行性疾病（如帕金森病）、艾滋病等。

除了 胚胎干细胞在再生医学方面的潜力提供了一种可能的组织/器官替代来源，可以解决供体短缺的困境。 不过，围绕这一点存在一些伦理争议。 除了这些用途，胚胎干细胞还可以用于人类早期发育、某些遗传疾病和体外毒理学测试的研究。