胚胎干细胞

胎干细胞（embryonic stem cell，ESCs，简称ES或EK细胞。）胚胎干细胞是早期胚胎（原肠胚期之前）或原始性腺种分离出来的一类细胞，它具有体外培养无限增殖、自我更新和多向分化的特性。无论在体外还是体内环境，ES细胞都能被诱导分化为机体几乎所有的细胞类型。胚胎干细胞研究在美国一直是一个颇具争议的领域，支持者认为这项研究有助于根治很多疑难杂症，是一种挽救生命的慈善行为，是科学进步的表现。而反对者则认为，进行胚胎干细胞研究就必须破坏胚胎，而胚胎是人尚未成形时在子宫的生命形式。

自1981年Evans和Kaufman首次成功分离小鼠ES细胞，中国外研究人员已在仓鼠、大鼠、兔、猪、牛、绵羊、山羊、水貂、恒河猴、美洲长尾猴以及人类都分离获得了ES细胞，而且已经证明小鼠ES细胞可以分化为心肌细胞、造血细胞、卵黄囊细胞、骨髓细胞、平滑肌细胞、脂肪细胞、软骨细胞、成骨细胞、内皮细胞、黑色素细胞、神经细胞、神经胶质细胞、少突胶质细胞、淋巴细胞、胰岛细胞、滋养层细胞等。人类ES细胞也可以分化为滋养层细胞、神经细胞、神经胶质细胞、造血细胞、心肌细胞等。ES细胞不仅可以作为体外研究细胞分化和发育调控机制的模型，而且还可以作为一种载体，将通过同源重组产生的基因组的定点突变导入个体，更重要的是，ES细胞将会给人类移植医学带来一场革命。

进一步说，胚胎干细胞（ES细胞）是一种高度未分化细胞。它具有发育的全能性，能分化出成体动物的所有组织和器官，包括生殖细胞。研究和利用ES细胞是当前生物工程领域的核心问题之一。ES细胞的研究可追溯到上世纪五十年代，由于畸胎瘤干细胞（EC细胞）的发现开始了ES细胞的生物学研究历程。

许多研究工作都是以小鼠ES细胞为研究对象展开的，如：德美医学小组在去年成功的向试验鼠体内移植了由ES细胞培养出的神经胶质细胞。此后，密苏里的研究人员通过鼠胚细胞移植技术，使瘫痪的猫恢复了部分肢体活动能力。随着ES细胞的研究日益深入，生命科学家对人类ES细胞的了解迈入了一个新的阶段。在98年末，两个研究小组成功的培养出人类ES细胞，保持了ES细胞分化为各种体细胞的全能性。这样就使科学家利用人类ES细胞治疗各种疾病成为可能。然而，人类ES细胞的研究工作引起了全世界范围内的很大争议，出于社会伦理学方面的原因，有些国家甚至明令禁止进行人类ES细胞研究。无论从基础研究角度来讲还是从临床应用方面来看，人类ES细胞带给人类的益处远远大于在伦理方面可能造成的负面影响，因此要求展开人类ES细胞研究的呼声也一浪高似一浪。

ES细胞的形态学特征

ES细胞具有与早期胚胎细胞相似的形态结构，细胞核大，有一个或几个核仁，胞核中多为常染色质，胞质胞浆少，结构简单。体外培养时，细胞排列紧密，呈集落状生长。用碱性磷酸酶染色，ES细胞呈棕红色，而周围的成纤维细胞呈淡黄色。细胞克隆和周围存在明显界限，形成的克隆细胞彼此界限不清，细胞表面有折光较强的脂状小滴。细胞克隆形态多样，多数呈岛状或巢状。小鼠ES细胞的直径7μm～18μm，猪、牛、羊ES细胞的颜色较深，直径12μm～18μm。

ES细胞的分化

ES细胞的全能性指ES细胞在解除分化抑制的条件下能参与包括生殖腺在内的各种组织的发育潜力，即ES细胞具有发育成完整动物体的能力，可以为细胞的遗传操作和细胞分化研究提供丰富的试验材料。ES细胞发育全能性的标志是ES细胞表面表达时相专一性胚胎抗原（Stagespecificembryonicant，SSEA），而且可以检查到OTC4基因的表达，这两种蛋白是发育全能性的标志。ES细胞中AKP及端粒酶活性较高，可用于ES细胞分化与否的鉴定。ES细胞的多能性是指ES细胞具有发育成多种组织的能力，参与部分组织的形成。将ES细胞培养在不含分化抑制物的培养基上，可以形成类胚体。将ES细胞在特定培养基进行培养，可以定向分化成特定组织，如ES细胞在含有白血病抑制因子（LIF）和维生素A酸（RA）的培养基上，可以分化形成全壁内胚层，将ES细胞与胚胎细胞共培养或将ES细胞注入囊胚腔中，ES细胞就会参与多种组织的发育。

生产克隆动物

ES细胞从理论上讲可以无限传代和增殖而不失去其正常的二倍体基因型和表现型，以其作为核供体进行核移植后，在短期内可获得大量基因型和表现型完全相同的个体，ES细胞与胚胎进行嵌合克隆动物，可解决哺乳动物远缘杂交的困难问题，生产珍贵的动物新种。亦可使用该项技术进行异种动物克隆，对于保护珍稀野生动物有着重要意义。

生产转基因动物

用ES细胞生产转基因动物，可打破物种的界限，突破亲缘关系的限制，加快动物群体遗传变异程度，可以进行定向变异和育种。利用同源重组技术对ES细胞进行遗传操作，通过细胞核移植生产遗传修饰性动物，有可能创造新的物种；利用ES细胞技术，可在细胞水平上对胚胎进行早期选择，这样可以提高选样的准确性，缩短育种时间。

用于器官组织移植

作为一种被称之为“种子细胞”的ES细胞，为临床的组织器官移植提供大量材料。人ES细胞经过免疫排斥基因剔除后，再定向诱导终末器官以避免不同个体间的移植排斥。这样就可能解决一直困扰着免疫学界及医学界的同种异型个体间的移植排斥难题。

治疗人类胚胎干细胞群

细胞治疗是指用遗传工程改造过的人体细胞直接移植或输入病人体内，达到治愈和控制疾病的目的。ES细胞经遗传操作后仍能稳定地在体外增殖传代。以ES细胞为载体，经体外定向改造，使基因的整合数目、位点、表达程度和插入基因的稳定性及筛选工作等都在细胞水平上进行，容易获得稳定、满意的转基因ES细胞系，为克服基因治疗中导入基因的整合和表达难以控制，以及用作基因操作的细胞在体外不易稳定地被转染和增殖传代开辟了新的途径。

揭示人及动物的发育机制及影响因素

生命最大的奥秘便是人是如何从一个细胞发展为复杂得不可思议的生物体的。人胚胎细胞系的建立及人胚胎干细胞研究，可以帮助我们理解人类发育过程中的复杂事件，使人深刻认识数十年来困扰着胚胎学家的一些基本问题，促进对人胚胎发育细节的基础研究。人胚胎干细胞的体外可操作性，可以一种伦理上可接受的方式，提供在细胞和分子水平上研究人体发育过程中极早期事件的方法。这种研究不会引起与胎儿实验相关联的伦理问题，因为仅靠自身胚胎干细胞是无法形成胚胎的。

药学研究方面

胚胎干细胞系可分化为多种细胞类型，又是能在培养基中不断自我更新的细胞来源。它发展为胚体后的生物系统，可模拟体内细胞与组织间复杂的相互作用，这在药物研究领域具有广泛的用途。胚胎干细胞有望在短期内就能体现的优势在于药物筛选中。目前用于药物筛选的细胞都来源于动物或癌细胞这样非正常的人体细胞，而胚胎干细胞可以经体外定向诱导，为人类提供各种组织类型的人体细胞，这使得更多类型的细胞实验成为可能。虽不会完全取代在整个动物和人体上的实验，但会使药品研制的过程更为有效。当细胞系实验表明药品是安全的且效果良好，才有资格在实验室进行动物和人体的进一步实验。 

在候选药物对各种细胞的药理作用和毒性试验中，胚胎干细胞提供了对新药的药理、药效、毒理及药代等研究的细胞水平的研究手段，大大减少了药物检测所需动物的数量，降低了成本。另外，由于胚胎干细胞类似于早期胚胎的细胞，它们有可能用来揭示哪些药物干扰胎儿发育和引起出生缺陷。人胚胎干细胞还可以用于其它用途。由于这类细胞本质上可以无限量地产生人体细胞，它们对于旨在发现稀有人蛋白的研究计划理应有用。国际上许多制药公司、学者都瞄准了这一重要的研究领域。 

细胞替代治疗和基因治疗的载体

胚胎干细胞最诱人的前景和用途是生产组织和细胞，用于“细胞疗法”，为细胞移植提供无免疫原性的材料。任何涉及丧失正常细胞的疾病，都可以通过移植由胚胎干细胞分化而来的特异组织细胞来治疗。如用神经细胞治疗神经退行性疾病（帕金森病、亨廷顿舞蹈症、阿尔茨海默病等），用胰岛细胞治疗糖尿病，用心肌细胞修复坏死的心肌等。 

胚胎干细胞还是基因治疗最理想的靶细胞。这里的基因治疗是指用遗传改造过的人体细胞直接移植或输入病人体内，达到控制和治愈疾病的目的。这种遗传改造包括纠正病人体内存在的基因突变，或使所需基因信息传递到某些特定类型细胞。 

当然，干细胞技术的最理想阶段是希望在体外进行“器官克隆”以供病人移植。如果这一设想能够实现，将是人类医学中一项划时代的成就，它将使器官培养工业化，解决供体器官来源不足的问题；使器官供应专一化，提供病人特异性器官。人体中的任何器官和组织一旦出现问题，可像更换损坏的零件一样随意更换和修理。^[1]

美国有关科学家指出，一些从成年动物体中提取的干细胞，并不如预想的那样能转化成各种器官组织。这表明，在干细胞医疗研究方面，成体干细胞还不能取代胚胎干细胞。有关研究报告将发表在《自然》杂志上。

2011年11月15日，获得官方批准进行全球首例人类胚胎干细胞临床试验的美国杰龙（Geron）生物医药公司日前宣称，由于所需费用过高，他们已经决定终止这一试验。这一决定立刻引发慈善机构等希望从研究中受益的团体和个人的不满。 

杰龙公司表示在对人类胚胎干细胞临床试验成本进行战略评估后，他们决定终止这一里程碑式的研究项目。这家总部位于加州的公司此前首次获得美国联邦药物管理局批准，对脊髓伤害病人进行干细胞治疗临床试验，试验开始于2010年10月份，至今（2011年11月）已有4位病人接受了试验治疗。  ^[2]  

胚胎干细胞研究与社会伦理的冲突

 一、 脐带血的使用 

胚胎干细胞研究若能成功，将对于整个医疗技术产生划时代的影响。  但是，因其必须由胚胎中取得，牵涉到许多伦理与道德的问题，因此，目前我国医界逐渐流行新生儿脐带血保存。  脐带血中含有大量的造血干细胞，可以帮助许多病人恢复其血液与免疫系统的功能。  脐带血除具有现阶段最容易取得之特性外，质、量最优的多能性干细胞，亦能兼顾未来医学发展的可能性，是目前疾病找出治疗方法的折衷途径。 

由于脐带血具有以下几项优点： 1. 相当纯净：尚未受到放射线、药物、毒物、病菌等污染； 2. 细胞生命力强：脐带血干细胞产生新细胞的能力较骨髓内的干细胞强； 3. 来源容易：脐带血的取得较容易又不具伤害性； 4. 及时性：许多疾病的治疗时效相当重要，脐带血于出生时即以冷藏方式备用，可随时取用； 5. 排斥性较低：以脐带血做异体移植时，较少有排斥反应，发生移植物抗宿主疾病的程度亦较轻； 6. 感染性少：尤其与病人本身之周边血相比较时； 7. 组织相容性（ histocompatibility ）较佳：兄弟姊妹间的脐带血移植，合适机会可能达 50 ％等。  因此使得脐带血应用的范围更为宽广，甚至逐渐取代骨髓移植与周边血移植等治疗方式。 

脐带血移植主要应用于血液恶性疾病、先天代谢性遗传和恶化肿瘤经化疗、放射线治疗后，病患恢复造血机能和免疫系统的重建。  也由于脐带血的收集对于产妇、婴儿没有任何危险，冷冻保存脐带血细胞的技术也日益成熟，故有愈来愈多的家庭愿意捐赠或以私人保存方式，将以往在生产后视为废弃物处理丢弃的胎盘／脐带，先行收集其中之血液并交由专业的机构和人员处理保存。 

二、复制动物、复制器官与复制人   

除了 脐带血研究外，目前全球进行胚胎干细胞研究可能的胚胎来源有四： 1. 人工流产得到胚胎组织， 2. 人工生殖后拟销毁的多余胚胎， 3. 以体细胞转植术所制造的人类胚胎或混种胚胎， 4. 为研究使用而由捐赠者精卵制造的胚胎。 

所谓的复制（ clone ），是指藉由一个细胞、器官或是去氧核糖核酸（ DNA ）持续不断的分化成另一个在基因型态上完全相同的细胞、器官或是去氧核糖核酸的一种过程。 

目前大家所著眼的“复制”则大多是放在“治疗性复制”上。  理论上，治疗性复制将是人类疾病的“终极治疗”，它将可提供不受排斥的细胞、组织与器官，治疗种种的疾病。 

所谓的“治疗性复制”，包括了核移植、胚胎干细胞制备（ Preparation of human embryonic stem cell ）及控制分化（ control of differentiation ）三个部分。  目前这三部分都已有了初步成果，虽然离成功尚远，但以人类过去科技发展的轨迹来看，既然可行性已获得证实，则成功率与改进应指日可待。 

以人类而言，同卵双胞胎具有一致的遗传因素，发育过程也在同一子宫，但仍有许多特性不同。  在发育的过程中，有太多的机率及外来的影响，所以相同的基因型（ genotype ）并不意味着表现型（ phenotype ）也一定相同。  越来越多证据显示，决定 phenotype 不只是 genotype ，卵细胞内细胞质的环境更是决定 phenotype 的重要因素；亦就是胚胎发育母方控制（ maternal control of development ）。  当然，没有两个卵子的细胞质环境会完全一致，因此相同的 genotype 不能保证相同的 phenotype 是非常合理的。 

而复制动物则是把成年动物的一个细胞，植入一个已经拿掉基因物质的卵子。  但事实上，没有人知道卵子如何设定细胞的基因，并且，有愈来愈多证据显示，要利用复制技术制造健康的动物，比原来预期的更为困难。  由于复制作业整体的成功率不到 3 ％。  许多专家认为这是各种复制灾难的开始。  复制动物尚且如此困难，在相关问题解决之前，复制人实不应轻易尝试。 
 但，撇开复制技术的困难度不谈，“复制”本身所带来的社会伦理冲击则更引人争议。 

三、 何谓“生命”  

首先，复制动物是否侵害到动物本身所具有的生命权的相关舆论正方兴未艾。  为了复制技术，而使得动物必须忍受不必要的痛苦是否真有必要？  但另一方面来讲，如果依此说法推论的话，目前为止为了人类医疗进步所做的所有动物试验，恐怕也有重新评估的必要。 

另外，前面所提及，大家目前着眼的“治疗性复制”，事实上有一个极负争论的重点：虽然现今许多国家都严格禁止复制人的研究，但为了医疗研究所复制的胚胎则有不同的标准。  其是否意味着：因为医疗研究所产生的胚胎可以视为不具有生命，为了生殖研究所复制的胚胎才算是人呢？  同样的一个胚胎，是不是可以有不同的定义标准？ 

一个成功的复制胚胎的故事，其背后必定隐藏着许多个失败的例子，这些实验失败的胚胎是否可以单纯的将其视为研究的样本呢？ 

的确，胚胎干细胞的研究已被医界视为兵家必争之地，在这种情况下，自然希望约束愈少愈好，但是，由于其涉及生命定义及来源，因此极负争议，用可能发展成生命的受精卵做研究，也一再挑战着宗教界、哲学家信仰的神经。 

胚胎、生命的定义到底为何？  从法律的角度而言，法律上对生命的定义，依据民法第六条为通说：出生采独立呼吸说，死亡采脑死说；但为保护胎儿继承权，依民法第七条，特别将胎儿保护提前规定胎儿，以将来非死产为限，关于个人利益之保护，视为既已出生，采法定解除条件说。 

也就是说，当胎儿有呼吸时，即认定其具有生命，而为了进一步保障胎儿的继承权，在胎儿尚未出生前，只要将来没有死产，就可以视为已经出生。 

站在法律的观点，胚胎并不具有生命，有呼吸能力的胎儿才能算是生命，但其却与宗教界的看法相违背。  站在宗教界的立场，当受精卵产生的那一刹那，就已经有生命的产生，胚胎拥有的权力应该和胎儿一样，任何有机会发展成生命的胚胎都应该受到保护。 

事实上，为了试管婴儿就可以牺牲胚胎，为了维护个人自主选择权就可以堕掉胎儿的堕胎合法化，若延续胚胎具有生命的概念，则这些又算什么？  胚胎干细胞的改变若称为违反自然，对抗疾病、基因工程的研究是否有继续下去的必要？  从极端的角度而言，利用医学的力量延长寿命也是一种违反自然的作法。 

也因此，一些传统保守的道德观念，如反堕胎合法化，反对干预自然、反对扮演上帝角色的观点等，也使得在法理上可能不具异议的胚胎干细胞研究，却面临了传统道德价值观的强烈质疑。

目前各国现况

科学期刊将全球对于胚胎干细胞研究的规范从严谨到宽松分为四等级：第一级为绝对禁止，连研究都不行的国家包括法国、瑞士、冰岛、波兰等；在全球医学研究居龙头地位的美国居第二级，根据布希去年八月的宣示，美国国家研究经费只能用于现有细胞株的研究，不得再以受精卵制造新的细胞株，德国的规范与美国相同。 

第三级规范允许研究人工流产或人工生殖遗下的多余胚胎，以制造新细胞株，目前日本、加拿大和以色列、澳洲属于这个等级，中国是全世界规定最宽松的国家，允许因为研究目的而制造新的胚胎，美国私人经费支持的研究也属于这一个等级。 

一、 美国 

美国众院在去年八月通过全面禁止复制人议案，布希总统因道德理由反对“复制人类” ，不管为生殖目的或医疗研究目的，都在禁止之列，胚胎干细胞研究已做成不得再增加胚胎干细胞株的禁令。  美国联邦政府有条件的支持干细胞研究，但仅限于现存的六十几株干细胞珠，不再资助制造新的人类胚胎干细胞。 

每个国家对于美国的这项决定都有不同的看法，英国的一些科学家，对于美国的决议感到失望，因为美国毕竟是世界上投入医疗研究经费最多的国家，美国在胚胎干细胞研究方面的限制，将使得未来投入这方面研究的人才、资金相对减少，对于胚胎干细胞研究的进展会产生负面的影响。 

德国反对这方面研究的人却对美国的决定表示欢迎。  反对者认为，这将使得欧洲和美国政府对于此项议题的看法更趋一致性。 

虽然美国联邦政府不再资助制造新的人类胚胎干细胞，但是这项决议仅限于联邦政府资助的研究，一般民间机构却不受限制，私人企业仍然可以资助相关的研究发展，因此可以预见，这项政策的效果将十分有限。 

二、 欧洲 

欧洲各国目前对于人类胚胎干细胞研究的法律规范，都还是停留在各自分歧的状态。  十五个欧联国家中，有九个已经针对这项议题立法。 

奥地利、法国、德国以及爱尔兰虽然都禁止与胚胎相关的研究，但是其中，德国在 1991 年通过的胚胎保护法（ the Embryo Protection Law ）虽然完全禁止针对人类胚胎进行遗传研究，但是其并未禁止因研究需要而进口的人类胚胎干细胞，且法国也正在考虑修法开放干细胞研究的可能性。 

西班牙、芬兰允许在有限制的情况下进行胚胎研究，而丹麦的科学家只能做有关于控制胚胎受精的研究。 

在瑞典，胚胎研究是被允许的，只要伦理委员会通过，科学家甚至可以从事制造胚胎的实验计画。 

英国则是所有的国家中态度最开放的。依据 1990 年的人类胚胎法案（ Human Embryology Act ）科学家不仅可以针对捐赠的胚胎做研究，甚至可以自行创造新的胚胎或是为了干细胞的研究而复制胚胎。  

梵谛冈教廷虽然没有正式对于美国政府的态度做出回应，但是教宗约翰保罗二世已经公然表达其反对干细胞研究的立场。 

三、 亚洲 

日本国内目前倾向准许此方面的研究，而南韩的科学家多认为胚胎干细胞研究的潜在利益要远超过其所带来的危险。新加坡政府则已经针对生物科技建立了一套特殊的道德规范。 

以色列的国会在 1999 年通过的法案，已经明确禁止利用胚胎干细胞来进行基因复制，创造复制人。  但是，法条中仅规定不能复制出“完整的人体”（ complete human being ），并没有确切禁止复制胚胎从事其他与医疗目的相关的研究。 

中国是目前全世界规定最宽松的国家，允许因为研究目的而制造新的胚胎。

结语

由科学期刊将各国对于胚胎干细胞研究的法定规范分为四级可以看出，目前全球乃至于各国国内对于相关研究仍没有共识，虽然干细胞研究的最初目的是为了造福人类，但在干细胞研究正如火如荼的进展时，对现有价值观造成影响的社会讨论若没有加速进行，没有建立共同的规范来加以遵循，将可能使得研究发展到无法控制的地步。 

举例来说，在各国标准不一的情况下，去年十一月间英国高等法院裁决，由于英国现有法律并未对复制人有所规范，也未明文禁止，因此，意大利罗马大学胚胎学者安提诺利已于英国展开复制人计画，今年底前很有可能就会看到成果。  复制人若合法，将面临哪些问题？  复制人在法律上的人格为何？  是否具备自然人的身份？  出生和死亡又该如何定义？  婴儿和母亲之间的连结是否仍能延续？  世代间的连结是否会出现断层？   

统筹规划国家相关科技的政策方向、伦理方针与立法推动工作；同时提升包括医疗、公职、学校及媒体人员的伦理素养，相信这是一个值得努力的方向。^[3]