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淺談幹細胞 1 投稿類別： 生物類 篇名： 淺談幹細胞 作者： 吳佳霖。瑞祥高中。高二 2班 李宜庭。瑞祥高中。高二 5班 指導老師： 李逸萱老師 淺談幹細胞 2 壹●前言 大家可能都聽過「幹細胞」這個名詞，但對於它在我們生活上的運用或許沒那麼熟 悉，但多多少少都在電視上看過宣導儲存臍帶血的廣告吧！其實這就是幹細胞對我 們的貢獻之一！臍帶血富含具有轉換成其他型態細胞的幹細胞，如骨骼、肌肉或 器官組織之重建所需之細胞，它能治療血液、代謝異常與先天性免疫方面的疾 病，例如海洋性貧血和白血病，這些疾病在過去被視為不治之症，如今醫學的發 達和幹細胞的發現都為我們的生活更添一份保障。 一、研究架構 本文先從幹細胞的一些基本認識開始，介紹了幹細胞的功能和種類，進而肯定其 臨床上的應用和對於未來的發展有哪些無可厚非的好處，但在這些光鮮亮麗之 下，卻也引起了一些人權、倫理的問題。 胚胎幹細胞 造血幹細胞 成體幹細胞 間質幹細胞 全能性幹細胞 分類 多能性幹細胞 萬能性幹細胞 幹細胞 專一性幹細胞 移植手術 美容保養 應用 新藥開發 治療特殊疾病 淺談幹細胞 3 二、研究動機 在課本和雜誌上我們都知道很多生物都有厲害的再生能力，長久以來，這些動物 的再生能力也被人們所欽羡。像我就很佩服壁虎會「斷尾求生」這件事，而「再 生」這個很神蹟似的過程，也引發了我的好奇心去研究「幹細胞」這個具有自我 增殖與進一步分化的能力並且成為構成身體各種特定細胞的細胞。 除了書本的知識，電視廣告也一直在推廣臍帶血的儲存，一開始也不知道為什麼 要儲存臍帶血？而儲存臍帶血又有什麼好處？這些問題也讓我更確定小論文的 研究方向。 其實「幹細胞」是很生活化的名詞，在我們的生活中處處有它的蹤跡，更有它被 廣泛應用的價值，而不是單單只是學者們研究的對象而已。希望藉由這篇小論 文，大家可以更認識幹細胞帶給我們的生活是如此美好！ 貳●正文 一、什麼是幹細胞 「幹細胞(stem cells)是一群尚未完全分化的細胞，同時具有分裂增殖成另一個與 本身完全相同的細胞，以及分化成為多種特定功能的體細胞兩種特性。」《註一》 在細胞的分化過程中，細胞往往由於高度分化而完全失去了再分裂的能力，最終 衰老死亡。有機體在發展適應過程中為了彌補這一不足，保留了一部分未分化的 原始細胞。在人的一生中，皮膚、小腸和血液等組織需要不斷地更新，這個任務 也是由幹細胞來完成的。 依據其分化的能力，幹細胞可被分為以下四類： 1.全能性幹細胞：具完全能力，可分裂發育成為完整胚胎或生物體。 2.多能性幹細胞：具多種能力，雖無法發育成完整胚胎或生物體，但可形成特定 組織或器官的所有細胞，如血液幹細胞、神經幹細胞、皮膚幹細胞等。 3.萬能性幹細胞：只能分化成特定組織或器官等特定族群的細胞，如骨髓中的造 血幹細胞只能發育為各種血球。 4.專一性幹細胞：只能產生一種細胞類型，但是具有自我更新的能力，可補充耗 損的成熟細胞。 簡單來說，如果把體細胞比喻成具有一技之長的「專門人才」，幹細胞就是尚不 具備專門的才能，但可以透過學習而成才的「潛在人才」，它們可以分化為多種 成體細胞。分化一旦完成，體細胞的「職業」就確定了。 依發育過程出現先後和分布來分類還可以分出胚胎幹細胞和成體幹細胞，以下是 對於兩者的差異加以說明。如《圖一》 1.胚胎幹細胞可以說是所有細胞最初的型態，它能分化出成體動物的所有組織和 器官，包括生殖細胞。一般而言，胚胎幹細胞多取自於發育過程中的胚，就胚的 取得方式而言，目前常見的來源包括：自然流產或人工流產（即墮胎）的胚、人 淺談幹細胞 4 工生殖（如試管嬰兒）過程中產生的多餘胚等。《註二》 2.成體幹細胞廣泛分布於人體多種組織中，包括骨髓、周邊血液、大腦、脊椎、 牙髓腔、血管、骨骼肌、皮膚上皮、消化器官的表皮、眼角膜、視網膜、肝臟、 脾臟及大腿骨等。其所能分化的細胞及組織種類較胚胎幹細胞少，就像是已經接 受過大量專業訓練的學生，一般只會發展成特定領域的人才。在不同組織中所發 現的幹細胞，通常是根據其特性來命名。 《圖一》 胚胎幹細胞可以分化為各種組織和器官，甚至發展為完整 的生物體，有如樹木的主幹；成體幹細胞具有發育成特定組 織或器官的能力，有如樹木的枝幹。 圖片出處：《生物科技在醫藥上的應用》張振華 而胚胎幹細胞的取得會產生一些倫理上的問題，所以在應用上使用成體幹細胞較 為理想，而目前醫療研究最常使用的成體幹細胞就是造血幹細胞和間質幹細胞。 以下是對兩者做簡單的介紹：如《圖二》 1.造血幹細胞是所有幹細胞種類中研究歷史最久的，因此科學家們對這種幹細胞 的了解最清楚，也是目前臨床治療上應用最多的，它可用來治療白血病、地中海 型貧血、血液再生不良及先天免疫不全等，也可用在癌症化學治療或放射線治療 後，幫助病人造血系統的再生，而造血幹細胞最早是在骨髓中發現的，在身體的 周邊血液中也可以找到。《註三》 2.間質幹細胞可以在體外培養增殖，擁有分化成多種胚層細胞或組織的潛能，但 和造血幹細胞不同的是：間質幹細胞的應用不在於產生血球細胞，而是產生血球 淺談幹細胞 5 以外的組織，如骨頭、脂肪、軟骨、神經及心臟細胞。間質幹細胞除了存在於骨 髓中以外，也可以在新生兒的臍帶血或脂肪組織中找到。 《圖二》 造血幹細胞和間質幹細胞可分化出多種細胞或組織。 圖片出處：科學發展 361 期 57 頁 二、幹細胞的應用 一生中，儘管很小心，還是難以避免有些意外而受傷，但有一些小傷口是會自行 復原的，像是跌倒而導致的的擦傷或牙齒咬破舌頭的傷口，只是在一些情況下會 留下疤痕，對於身體的功能還不至於造成妨礙；不過，也有些傷害卻會造成永久 性的功能損壞，甚至奪去人的性命。以目前的醫術，尚無法使人再長出失去的肢 體，或是完全治癒車禍以及意外造成的脊髓損傷，避免步上肢體癱瘓的命運，那 麼是否可以找到一些提高再生能力的方法呢？「幹細胞移植治療技術，被譽為人 類有史以來的飛躍式醫療手段，實現人體各個器官修復和更新，能消除目前80% 以上的各類疾病。」《註四》以下是幹細胞在臨床上的應用： 1.移植手術 近年來周邊幹細胞分離及收集技術突飛猛進，再加上臨床上它比骨髓幹細胞能更 迅速恢復造血功能，因此逐漸取代了骨髓移植，但兩者之間的優缺點還有待時日 去證明。 淺談幹細胞 6 2.美容保養 根據市場調查，以醫學基礎研發的保養品，更能取得女性的信賴，進而推出幹細 胞激原儲存服務，而原料就是取自人類胎盤。臍帶、臍帶血及胎盤，是已知的造 血幹細胞及間質幹細胞的主要來源，所以，儲存胎盤又多一種全新的功能和不同 用途。「傳統胎盤素最大的挑戰在於來源品質的控制及與人體的相容性，而激原 的來源是自體胎盤幹細胞，只要經過精確的檢驗確認沒有疾病或病毒，就可以進 行激原的萃取，不會有相容性的問題。」《註五》 3.新藥開發 在藥物開發過程中，可由特定幹細胞或分化後的專一細胞做為試驗的標準，而不 必進行耗時費力又昂貴的動物實驗，利用這項特性可開發出誘導或阻礙分化的醫 療藥物。同時在研究正常細胞時，其來源也不再受限於有限且少量的活體組織， 除解決了活體組織取得不足的困擾外，也可直接測試人類的正常神經細胞，以得 到更精確的數據，並做為藥廠開發新藥的準則。《註六》 4.治療特殊疾病 造血幹細胞的功能是負責生產各種成熟的血球，以維持血液系統的正常生理功 能，舉凡各種跟血液有關的疾病或多或少都與造血幹細胞的異常有關，因此大部 分都能藉由正常造血幹細胞的移植來達到治療的目的，這類的疾病包括常見的白 血病與鐮刀型貧血。 參●結論 幹細胞的研究還有很大的發展空間，雖然現在能力有限還無法參與相關的研究， 但讓我們對於現在的醫療技術和未來的發展如何都有些初步的概念，以後希望可 以從事這方面的研發。 而我們在這篇小論文中對幹細胞做了大範圍的介紹： 1.幹細胞和體細胞的不同 2.幹細胞的種類有哪些 3.幹細胞在臨床上的應用 不過在高度研發之下，還有一件更值得我們深省的事，就是幹細胞所造成的倫理 問題。尤其是胚胎幹細胞，胚胎幹細胞的研究可以治療不孕症或和生殖相關的疾 病，還可以檢測或研究遺傳疾病，雖然它的功能很廣大但有時候我們會為了做研 究而低估了人權和道德的地位，這不是大家所希望的，如何改善這個問題也是一 門重要的課題。 很多人都體會過了幹細胞的厲害，像是因為拍片摔傷而導致全身癱瘓的「超人」 男主角克里斯多夫李維、美國前總統雷根和主演「回到未來」的米高福克斯，這 些名人都患了我們口中的不治之症，但他們卻不必一輩子都得依靠輪椅或躺在病 淺談幹細胞 7 床上。也許經由科學家更深入的研究，可以找出一些對策來克服那些幹細胞在應 用上產生的問題，像是排斥反應和幹細胞的量不足等，補足這些缺失可以讓更多 人有著不一樣的人生，也許有一天，幹細胞真的能成為萬靈丹，有病的人只要打 上一針，就可以自動修復有病的部位，讓我們的社會不在有著這些可怕的病痛。 肆●引註資料 註一：奇摩知識《幹細胞》 http://tw.knowledge.yahoo.com/question/question?qid=1406083012155 註二：幹細胞面面觀《建國高中高瞻計畫子計畫四》p.16~17 （2010） 註三：科學發展 361 期 p.56（2003）作者：李文婷 註四：維基百科《幹細胞的治療運用》 http://zh.wikipedia.org/zh-tw/%E5%B9%B9%E7%B4%B0%E8%83%9E 註五：華文生技網 http://www.bioweb.com.tw/index.asp 註六：生技醫療百科 p.186~189（2006）作者：羅敏菁