進一步說，胚胎幹細胞（ES細胞）是一種高度未分化細胞。它具有發育的全能性，能分化出成體動物的所有組織和器官，包括生殖細胞。研究和利用ES細胞是當前生物工程領域的核心問題之一。ES細胞的研究可追溯到上世紀五十年代，由於畸胎瘤幹細胞（EC細胞）的發現開始了ES細胞的生物學研究歷程[1] 。

目前許多研究工作都是以小鼠ES細胞為研究對象展開的，隨著ES細胞的研究日益深入，生命科學家對人類ES細胞的了解邁入了一個新的階段。在98年末，兩個研究小組成功的培養出人類ES細胞，保持了ES細胞分化為各種體細胞的全能性。這樣就使科學家利用人類ES細胞治療各種疾病成為可能。然而，人類ES 細胞的研究工作引起了全世界範圍內的很大爭議，出於社會倫理學方面的原因，有些國家甚至明令禁止進行人類ES細胞研究。無論從基礎研究角度來講還是從臨床應用方面來看，人類ES細胞帶給人類的益處遠遠大於在倫理方面可能造成的負面影響，因此要求展開人類ES細胞研究的呼聲也一浪高過一浪[1] 。

特徵

形態特徵

ES細胞具有與早期胚胎細胞相似的形態結構，細胞核大，有一個或幾個核仁，胞核中多為常染色質，胞質胞漿少，結構簡單。體外培養時，細胞排列緊密，呈集落狀生長。用鹼性磷酸酶染色，ES細胞呈棕紅色，而周圍的成纖維細胞呈淡黃色。細胞克隆和周圍存在明顯界限，形成的克隆細胞彼此界限不清，細胞表面有折光較強的脂狀小滴。細胞克隆形態多樣，多數呈島狀或巢狀。小鼠ES細胞的直徑7 微米～18 微米，豬、牛、羊ES細胞的顏色較深，直徑12 微米～18 微米。

分化特徵

1.全能性

ES細胞的全能性指ES細胞在解除分化抑制的條件下能參與包括生殖腺在內的各種組織的發育潛力，即ES細胞具有發育成完整動物體的能力，可以為細胞的遺傳操作和細胞分化研究提供豐富的試驗材料。ES細胞發育全能性的標誌是ES細胞表面表達時相專一性胚胎抗原（Stage specific embryonicant，SSEA），而且可以檢查到Oct4基因的表達，這兩種蛋白是發育全能性的標誌。ES細胞中AKP及端粒酶活性較高，可用於ES細胞分化與否的鑒定。

全能性是胚胎幹細胞與成體內多能幹細胞之間的主要區別。在正常的培養條件下，胚胎幹細胞在經過多重細胞分裂之後，仍然能保持全能性[2] 。

2.多能性

ES細胞的多能性是指ES細胞具有發育成多種組織的能力，參與部分組織的形成。將E研究人員在《自然·細胞生物學》雜誌上報告說，控制Pramel7蛋白質合成的基因在內細胞群里非常活躍，但在人工培養的胚胎幹細胞里活躍程度較低。加強該基因在人工胚胎幹細胞里的表達，可以降低整個基因組的甲基化水平[4] 。

Pramel7蛋白質僅在胚胎髮育的最初幾天發揮作用，但對維持正常發育至關重要。實驗發現，如果關閉相關基因，基因組甲基化水平會急劇升高，幹細胞停止發育，導致胚胎死亡[4] 。

這一發現可能有助提高人工胚胎幹細胞的分化潛力，用於醫學研究和器官修復。研究小組希望在此基礎上開發出用幹細胞治療嚴重骨骼損傷的方法。[4]

研究進展

小鼠ES細胞

小鼠ES細胞的分離方法基本成熟，且已廣泛應用於生命科學研究的各個領域。1981年Evans首次分離得到小鼠ES細胞，他以手術切除受精後2.5 d小鼠卵巢並結合激素注射干擾子宮環境，從而使胚胎延遲著床，再回收胚胎，將其體外培養於STO細胞飼養層上，結果得到了小鼠ES細胞系。Martin G R以免疫外科法剝離小鼠囊胚滋養層細胞，得到內細胞團(ICM)並將其置於STO細胞飼養層上，培養基為小鼠PSA-1 ES細胞條件培養基，結果也得到小鼠ES細胞。此後，Axelord等用微滴法得到小鼠ES細胞系；Kaufman等用單倍體延遲著床小鼠囊胚建立同源二倍體ES細胞系；Wobus等首次用原代小鼠成纖維細胞作飼養層建立了小鼠ES細胞系；Smith等首次使用大鼠肝細胞條件培養基作為分化抑制物建立了小鼠ES細胞系。Brook F A等進一步完善了小鼠ES細胞的分離方法，以致從許多品系小鼠包括近交系和突變系，都可獲得ES細胞。分離小鼠ES細胞並非只能從囊胚，也並非必須依賴飼養層細胞。Dhhaise等將52枚8-細胞小鼠胚胎消化成單個分裂球並培養於小鼠原代成纖維細胞飼養層上，所用培養基為DMEM/F12，並添加100 mL/L的胎牛血清、100 mL/L的新生犢牛血清和0.1 mmol/L的2-巰基乙醇，5天後，出現多個幹細胞集落，消化傳代後建立了一個ES細胞系MSB1。將MSB1注入SCID(severe combined immunodeficient mice)小鼠，能產生包含三胚層分化物的畸胎瘤，注入52枚囊胚產生了2個活的個體(1雄，1雌)，但雄性個體無生殖能力。Tojo等用同樣方法從雜交小鼠(C57BL/6×DBA/2)8-細胞胚也得到了ES細胞。小鼠ES細胞具有無限增殖的自我更新能力。Suda Y等將小鼠ES細胞傳250代以上沒有出現轉化的跡象，它們仍具有正常的二倍體核型；在生殖系嵌合體中能產生正常的配子；作為核供體能重組克隆胚胎。上述結果表明小鼠ES細胞是永生的[5] 。

大鼠ES細胞

Iannaccone P M等從大鼠PVG近交系分離克隆大鼠ES細胞系-RESC-01，該細胞系對SSEA-1和AKP呈陽性，在大鼠胎兒成纖維細胞飼養層上能很好的增殖，在體內環境能分化形成多種細胞類型。RESC-01細胞系在體外懸浮培養時形成的胚體出現有節律的收縮運動，將其注入囊胚並移植假孕母鼠能生成嵌合體。Kawase等也利用大鼠胎兒成纖維細胞做飼養層，從DA大鼠品系分離建立了RES-DA1ES細胞系，它與小鼠ES細胞形態相似，表達AKP和4C9抗原。Brenin等也用不同的方法分離得到了ES細胞。Sun等以大鼠ES細胞為核供體，得到了核移植後代。Vassilieva等發現大鼠ES細胞表達SSEA-1、Oct-4和IL-6等細胞標記[5] 。

豬ES細胞

Piedrahita J A等採用STO、豬成纖維細胞和豬子宮上皮細胞作為飼養層，以DMEM為基礎培養液，從豬囊胚ICM分離ES細胞，發現豬囊胚ICM在STO或PMEF飼養層上可以附著增殖，而在豬胎兒成纖維細胞飼養層上雖可附著但增殖甚微，傳不過4代即發生死亡。Evans等將6天～7天豬囊胚直接培養於STO飼養層上，挑出ICM細胞經增殖傳代培養建立了豬ES細胞系。Strojek R M等認為分離豬ES細胞的最適胚胎為第10天囊胚。研究表明，6日齡～7日齡胚胎在培養過程中極易發生死亡，ICM克隆獲得率極低，而第10天的胚胎容易培養，ICM克隆獲得率較高，但細胞易於分化。Vasil』ev I M等研究了胚胎髮育階段、培養基種類、飼養層細胞等影響豬ES細胞分離的因素，結果表明不同發育階段的附植前囊胚是影響豬ES細胞分離的限制性因素。Wheeler M B等報道豬ES細胞能形成正常的嵌合體和包含三胚層分化物的囊狀胚體，在維甲酸和DMSO的作用下，豬ES細胞能分化形成上皮細胞、肌肉細胞、脂肪細胞、成纖維細胞等，Miyoshi等從體外授精囊胚分離得到豬ES細胞，並以類ES細胞為核供體，獲得了核移植囊胚。國內關於豬ES細胞分離克隆的研究相對較少，李松等分離得到豬ES細胞並傳至第2代，在此基礎上，徐軍等將豬ES細胞傳至3代，馮秀亮等將豬ES細胞傳至5代，馮書堂等也分離得到豬ES細胞，同時對所分離的細胞進行了初步檢測和鑒定，證明其具有多能性[5]

牛ES細胞

Saito等在加有LIF的培養基中對牛ICM進行培養，分離得到牛ES細胞並進行傳代。Sims等使用與一般ES細胞分離完全不同的低密度培養法，使用BRL(buffalo rat liver)條件培養基並添加亞硒酸鈉、胰島素、運鐵蛋白和50 mL/L胎牛血清，培養6 d～10 d，得到15個ES細胞系，將其作為核供體進行核移植得到659枚重構胚，卵裂率70%，囊胚率24%，將其中34枚胚胎移植27頭假孕母體，13頭妊娠，最後生出4頭犢牛。而Stice S L等報道，以牛ES細胞為核供體建立的重組胚在移植受體後雖然會出現妊娠現象，但妊娠時間不超過60天，主要是因為胎盤畸形發育，包括缺乏子葉以及子宮阜出血反應。若將重組胚與正常8-細胞胚嵌合，則該嵌合胚可發育至85天，胎兒同樣缺乏子葉，DNA分析證實50%的嵌合體胎兒組織來源於ES細胞。Ito等分析比較了牛體內和體外培養的桑椹胚分裂球和囊胚ICM分離ES細胞的效果，結果僅在囊胚組獲得了類ES細胞。Cibelli等由49枚7日齡牛胚胎ICM分離到27個ES細胞系，用注射法將β-半乳糖苷酶基因導入ES細胞，選擇轉染的ES細胞注入8-細胞～16-細胞牛胚，其中18枚胚胎移植7頭受體，妊娠5周後，得到12個胎兒。對胎兒進行檢測，6個胎兒分別在生殖腺或原始生殖細胞(PGCs)中檢測到標記基因，表明ES細胞參與生殖系嵌合。Cibelli等建立應用牛胎兒成纖維細胞核移植生產轉基因牛類ES細胞的方法，得到6頭嵌合體。Mitalipova等自緻密桑椹胚分離牛ES細胞，最高一株ES細胞傳至150代，且表達SSEA-1、SSEA-3、SSEA-4和c-kit受體[5] 。

國內錢永勝等以PMEF為飼養層，得到傳至第 2 代的牛 ES 細胞，楊奇等、安立龍等分別得到傳至第 3 代和第 6 代的牛 ES 細胞，並且證明其具有多能性[5] 。

羊ES細胞

Handyside等以綿羊皮膚成纖維細胞和胎兒成纖維細胞作飼養層，從7日齡～8日齡綿羊囊胚分離類ES細胞，結果得到內胚層樣細胞而無ES細胞出現。Tsuchiya用免疫外科法分離8 天～9 天綿羊囊胚ICM，培養於STO細胞飼養層上，得到2個類ES細胞系，傳至4代。Tillmann等用胎牛肝成纖維細胞作飼養層分離得到傳至20代的綿羊類ES細胞和40代的山羊類ES細胞。Modinski等將綿羊國內，目前只見到徐令等、盧光秀等從體外授精桑椹胚分離到人類ES細胞[5] 。

應用及前景

生產克隆動物

ES細胞從理論上講可以無限傳代和增殖而不失去其正常的二倍體基因型和表現型，以其作為核供體進行核移植後，在短期內可獲得大量基因型和表現型完全相同的個體，ES細胞與胚胎進行嵌合克隆動物，可解決哺乳動物遠緣雜交的困難問題，生產珍貴的動物新種。亦可使用該項技術進行異種動物克隆，對於保護珍稀野生動物有著重要意義[6] 。

轉基因動物

用ES細胞生產轉基因動物，可打破物種的界限，突破親緣關係的限制，加快動物群體遺傳變異程度，可以進行定向變異和育種。利用同源重組技術對ES細胞進行遺傳操作，通過細胞核移植生產遺傳修飾性動物，有可能創造新的物種；利用ES細胞技術，可在細胞水平上對胚胎進行早期選擇，這樣可以提高選樣的準確性，縮短育種時間[6] 。

器官組織移植

作為一種被稱之為「種子細胞」的ES細胞，為臨床的組織器官移植提供大量材料。人ES細胞經過免疫排斥基因剔除後，再定向誘導終末器官以避免不同個體間的移植排斥。這樣就可能解決一直困擾著免疫學界及醫學界的同種異型個體間的移植排斥難題。

用於細胞治療

細胞治療是指用遺傳工程改造過的人體細胞直接移植或輸入病人體內，達到治癒和控制疾病的目的。ES細胞經遺傳操作後仍能穩定地在體外增殖傳代。以ES細胞為載體，經體外定向改造，使基因的整合數目、位點、表達程度和插入基因的穩定性及篩選工作等都在細胞水平上進行，容易獲得穩定、滿意的轉基因ES細胞系，為克服目前基因治療中導入基因的整合和表達難以控制，以及用作基因操作的細胞在體外不易穩定地被轉染和增殖傳代開闢了新的途徑。

人類胚胎幹細胞群

幹細胞最誘人的前景和用途是生產細胞和組織用於「細胞療法」為細胞移植提供無免疫原性的材料。現今已從ES細胞誘導分化出心肌細胞、骨細胞、軟骨細胞、肝細胞、造血細胞、脂肪細胞、胰島素細胞、神經細胞、內皮細胞等。這些誘導後的細胞有望為器官移植、損傷器官的修復提供原材料,因而具有十分廣闊的臨床應用前景[7] 。

研究與爭議

胚胎幹細胞研究一直是一個頗具爭議的領域，支持者認為這項研究有助於根治很多疑難雜症，是一種挽救生命的慈善行為，是科學進步的表現。而反對者則認為，進行胚胎幹細胞研究就必須破壞胚胎，而胚胎是人尚未成形時在子宮的生命形式。因此，如果支持進行胚胎幹細胞研究就等於是慫恿他

當然，布希也有很多同盟軍，他們也都認為，胚胎是一個未來的生命，不能因為進行科學研究而扼殺生命。再者說，對胚胎幹細胞的研究現在還只是停留在最初階段，距離臨床試驗還有很長一段路要走，更不用說用於治療疾病了。「我們不能僅僅因為有的胚胎不能發育成生命就殘忍地在它們上面做試驗。」共和党參議員吉姆·伯恩寧說。「有誰知道在這一研究領域取得實質性進展之前需要破壞多少胚胎呢？」

據理力爭

支持者，特別是一些溫和派的共和黨人認為，美國人民需要擴大幹細胞研究。他們指出，根據自願的原則，利用一些廢棄的胚胎擴大幹細胞研究是為美國人所做的正確的事情。幹細胞研究被認為是找到老年性痴呆症、帕金森症等神經和大腦疾病新療法的希望。

前美國第一夫人南希·里根就是一位積極推動此議案形成的熱心人士。她的丈夫、前總統里根2004年死於阿爾茨海默氏痴呆症，而如果幹細胞研究取得突破，這種疾病以後就有望治癒。「她依然在為此事而到處奔波。」民主党參議員埃德華德·肯尼迪說。「我們都知道，正是由於她的努力，這項議案才有今天，也才有可能取得一個理想的結果。」

參議院司法委員會主席斯佩克特本人是一位癌症患者，而癌症也是一種可以依賴幹細胞研究獲得治療的疾病，因此，他也是此議案的擁躉之一。他還把這項議案的反對者比喻作阻撓科學車輪前進的阻力，稱他們是「愚蠢的，不理智的，絕對荒謬的。」

而參議院多數黨領袖弗里斯特也持有這種觀點。他說：「我們將團結起來，使得科學在倫理道德的界限之內繼續前進。」

2006年7月19日，美國總統布希上任5年來首次動用總統否決權，否決了參議院一項旨在資助胚胎幹細胞研究的提案，此舉引起了社會各界的廣泛爭論和關注。與此相對的是，7月24日，歐盟25國負責科研的部長在布魯塞爾開會決定，將繼續資助歐盟科研人員有限度地開展人類幹細胞研究。道德層面的爭議已經成為制約幹細胞研究的瓶頸，科學與倫理再次成為對立的兩方。

獲法律支持

美國一家聯邦上訴法院2011年4月29日作出裁決，允許美國聯邦政府繼續資助人類胚胎幹細胞研究。這是美國人類胚胎幹細胞研究支持者取得的一個重要階段性勝利[8] 。

哥倫比亞特區巡迴上訴法院當天在裁決書中宣布，撤銷美國一地方法院法官去年發布的人類胚胎幹細胞研究臨時禁令。判決書還認為，聯邦資金資助人類胚胎幹細胞研究似乎並不違反美國相關法律[8] 。

去年8月23日，哥倫比亞特區地方法院法官羅伊斯·蘭伯思針對兩位美國幹細胞研究人員提起的訴訟發布臨時禁令，以違反法律等為由禁止聯邦資金資助人類胚胎幹細胞研究。蘭伯思認為，國會曾經通過的一份修正案 「明確禁止」用聯邦資金資助所有需要破壞人類胚胎的研究，而所有人類胚胎幹細胞研究都會包含破壞胚胎的步驟，因此美國國家衛生研究院頒布的人類胚胎幹細胞研究規範違反了該修正案[8] 。

但哥倫比亞特區巡迴上訴法院在最新裁決中指出，上述修正案存在「模糊」之處，美國國家衛生研究院有理由認為，該修正案雖然禁止從胚胎中提取幹細胞的破壞性行為，但並未禁止聯邦資金資助那些僅使用人類胚胎幹細胞的研究項目。上訴法院據此宣布蘭伯思去年發布的臨時禁令無效[8] 。

美國白宮一名發言人當天表示，上訴法院的裁決對美國科學家和全世界的患者來說是一個「勝利」，患者們將會從幹細胞研究所帶來的醫學突破中受益[8] 。

人類胚胎幹細胞研究在美國頗受爭議。2001年，美國前任總統布希規定聯邦資金僅准許用於資助已經存在的胚胎幹細胞研究。現任總統奧巴馬2009年通過行政命令解除了上述限制，奧巴馬認為「之前美國在人類胚胎幹細胞研究上採取了錯誤的選擇，導致一些最好的科學家被迫到其他國家從事相關研究。奧巴馬的政策堅定地支持科學家們開展胚胎幹細胞的研究，充分體現了科學政策應建立在科學基礎之上，從而使美國有望在生命科學領域處於領先地位[9] 。美國國家衛生研究院隨之於當年出台胚胎幹細胞研究規範。[8]

研究新方向

由於胚胎幹細胞在醫學應用上存在著免疫排斥以及倫理窘境等壁壘，科學家正在嘗試其他途徑代替胚胎幹細胞。科學家試圖通過細胞重編程的方法讓病人的體細胞轉化為幹細胞供自身使用，主要的幾個分支包括細胞核移植，患者體細胞與供體胚胎幹細胞的細胞融合，以及誘導多能幹細胞。其中誘導多能幹細胞在近五年內新興並迅速得到學術界的高度關注。

參考資料

[1] 大話幹細胞．人民網 [引用日期2019-11-09]

[2] 崔紅娟編著. 幹細胞生物學[M]. 2014：19-20頁

[3] 王旻主編. 生物工程[M]. 2015：196頁

[4] 科學家發現胚胎細胞的「全能」秘密．新華網

[5] 哺乳動物胚胎幹細胞研究進展．中國知網 [引用日期2019-11-09]

[6] 李青旺主編. 動物細胞工程與實踐[M]. 2005：366-368頁

[7] 幹細胞的研究進展及應用前景．中國知網 [引用日期2019-06-18]

[8] 美法院允許政府繼續資助人類胚胎幹細胞研究．騰訊新聞

[9] 人類胚胎幹細胞研究的基本狀況與影響因素探析及其對策建議．中國知網 [引用日期2019-06-18]

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最重要的以上信息來自百度不是我寫的，答應我以後這樣的問題百度就好了。

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用於克隆出病人自體健康器官進行沒有免疫排斥的器官移植，動物方面可以是培育轉基因動物和克隆動物的一種手段。

如果你是高中生，建議把選修三課本的細胞工程那一專題認真看一看，講的很詳細的。

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我現在接觸比較多的是臍帶間質幹細胞 胚胎的幹細胞接觸是0

幹細胞呢現在主要用在這幾方面

一個是受損器官的修復

一個是慢性病的治療

一個月抗衰老的保健

我所知道的就只有這些了

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延年益壽最合適不過了吧

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據說可以美容抗衰老治糖尿病腦年痴呆。。。天，簡直是六六六了

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