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1 ● 胚胎发育 近年来有许多利用干细胞研究胚胎发育过程的报告。2020年，剑桥大学的科学家们通过胚胎干细胞研究人类的早期发育阶段也就是原肠胚发育的过程。他们利用hESCs构建发育模型，揭示和研究胚胎发育早期中轴向组织期发育的人类特异性调节过程，这有利于进一步探究人类胚胎发育过程[2]。 由于hESCs存在伦理方面的争议，也有许多科学家利用小鼠胚胎干细胞（mESCs）进行研究，例如利用mESCs构建ICM类器官[3]，帮助研究胚胎发育过程中第二次命运决定过程中分化后不同谱系外胚层（EPI）和内胚层（PrE）的分离，同样有助于理解人类胚胎发育过程。
图1. 利用mESCs构建胚胎类器官，发现体外ICM类器官与小鼠植入前体内囊胚期的ICM非常相似【3】 2 ● 细胞分化及临床治疗 ESCs理论上可以诱导分化产生各种类型的细胞，有利于逆转许多损伤性的疾病以及神经退行性疾病，如： 2019年，一篇发表在《Nature Biotechnology》上的研究显示，研究团队首先利用hESCs诱导分化形成的心外膜细胞和心肌细胞，并基于3D细胞培养，利用组织切片、免疫荧光染色等手段观察各项各项蛋白表达变化，并测试其在体外增强心脏组织的结构和提高收缩的能力，同时还通过动物实验在体内验证诱导后形成的心外膜细胞在体内存活率增加。总的来说，该研究发现hESC-心肌细胞共同移植后可以提高心肌梗死大鼠心脏中的疗效[4]。 糖尿病是一种因胰岛素分泌不足或胰岛素利用障碍引起的代谢紊乱性疾病，目前只能通过药物、饮食和运动控制血糖平稳，尽量避免和减轻并发症。随着干细胞研究的深入，利用可增殖分化的干细胞向胰岛素缺乏的糖尿病患者提供可分泌胰岛素的胰岛细胞似乎是一个可行的治疗方案。因此，有研究将hESCs转化为内分泌细胞，能够合成胰腺激素胰岛素，胰高血糖素，生长抑素，胰多肽和胃饥饿素[5]，有望有效取代外源性胰岛素治疗，提高糖尿病患者的生活质量。 脊髓损伤是一种严重的中枢神经系统损伤，其治疗中最大的问题在于神经细胞的损伤是不可逆的。而干细胞具有多向分化性、旁分泌作用以及免疫调节等功能，可以帮助治疗脊髓损伤。因此有许多研究集中于利用hESCs转化为神经祖细胞，并移植到脊髓损伤的灵长类动物中以增强轴突再生，增强肢体功能[6]，以期为脊髓损伤带来新的治疗希望。 黄斑是人眼视物最为重要的部分，一旦病变对视力影响非常明显。视网膜黄斑变性的疾病特点在于视网膜色素上皮细胞（RPE）的丧失，目前有多项应用hESCs治疗黄斑变性的临床试验[7]，在视网膜下移植由hESCs分化而来的视网膜色素上皮（RPE）细胞可以较大程度改善视力[8]。这也可能是第一种基于hESCs疗法成功治疗的疾病。 3 ● 构建基因修饰小鼠模型 借用ES细胞系引入人们所需要的外源性基因易于操作，通过细胞增殖筛选获得成功表达外源性基因的ES细胞，将其注射入动物的早期胚胎内，可产生嵌合体再植入假孕动物子宫内，通过杂交育种获得转基因动物。胚胎干细胞介导法在小鼠中应用成熟广泛，构建的转基因动物可运用于研究外源性基因在动物水平表现出的调控规律，帮助进行遗传病、肿瘤疾病等发病治疗相关性研究。 ES打靶技术可以进行各种复杂的基因改造而且精确无脱靶，是行业的金标准，可用来构建各种复杂的条件性敲除/敲入模型。 不足与展望 虽然ESCs具有干细胞最佳的分化潜能以及自我更新的能力，但是其是由胚胎中取出的细胞系，涉及道德伦理和宗教问题，这一直是限制ESCs研究和使用的关键问题。同时近年一些研究表明ESCs还存在遗传不稳定的现象，可能影响ESCs在临床上的使用效果，需要对其建立标准的生产要求。并且，胚胎干细胞因为表达主要组织相容性复合物（MHC）容易刺激免疫系统，引起免疫排斥反应，不便于临床治疗使用。 虽然ESC有所局限性，但它增殖潜力高，可塑性强，仍是临床试验研究和细胞治疗中的干细胞重要来源。 |
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