第85期2014年05月06日

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胚胎幹細胞研究的迷思(2)

輔仁聖博敏神學院甯永鑫教授

一、幹細胞簡介

　　幹細胞是人體內能產生所有組織的母細胞，屬於非特化細胞(Unspecialized Cells)，就其定義上來講是指一群具有複製，再生能力，並且可以分化為許多不同的特定組織細胞的原始細胞。幹細胞在生命體由胚胎發育到成熟個體的過程中，扮演關鍵性的角色，即使發育成熟之後，幹細胞仍然普遍存在於生命體中，擔負著個體的各個組織及器官的細胞更新及受傷修復等重責大任。人類幹細胞的的分類依取得途徑不同，主要分為胚胎幹細胞與成體幹細胞（包含來自臍帶血、羊水中的幹細胞），將於下文中詳述。另外，依其分化能力的不同及分化順序的先後，幹細胞又可分為全能性幹細胞（Totipotent Stem Cells）、豐富潛能性幹細胞（Pluripotent Stem Cells）、特定潛能性幹細胞（Multipotent Stem Cells）及單能性幹細胞（或稱祖源細胞）Unipotent Stem Cells （Progenitor Cells）四種，茲分述如下：

  1. 全能性幹細胞（Totipotent Stem Cells）：
    當精子和卵子結合成接合子（Zygote）後的前三、四天中，受精卵在這段時間會一分為二、二分為四……不斷的分裂，這段期間內接合子只有量的增加，並沒有功能上的特化現象發生，這個時期的任何一個細胞若放入成熟女性的子宮內都有形成一個完整胎兒的能力，具有這種能力的細胞我們稱為全能性幹細胞。
  2. 豐富潛能性幹細胞（Pluripotent Stem Cells）：
    在受精後的四天左右，也就是歷經幾次細胞分裂週期後，這些由受精卵分裂產生的全效型幹細胞會開始分化形成一種叫做胚囊（Blastocyst）的中空球狀體。胚囊包括外層細胞及內襯於其下的內細胞團塊（Inner Cell Mass），外層細胞將繼續形成胎盤及其他支撐組織作為在子宮內發育所需。而內細胞團塊的細胞則繼續發育形成人體所有組織。像內細胞團塊這種可以形成人體各種組織，但放入子宮內無法形成一個完整胎兒（因為它們無法分化成胚囊期的外層細胞）的細胞即稱為豐富潛能性（或複效型）幹細胞，也就是一般所說的「胚胎幹細胞」。
  3. 特定潛能性幹細胞（Multipotent Stem Cells）：
    豐富潛能性幹細胞在胎兒形成的過程中會進一步的分化成具有特定功能的另一種幹細胞，有的被指定形成血球細胞（紅血球、白血球或血小板）、有的被指定形成神經細胞…等等。這種被指定形成特殊型態的幹細胞我們就稱為特定潛能性（多效性）幹細胞，而我們常聽到的成體幹細胞（如：造血幹細胞、間質幹細胞）就是屬於此類。
  4. 單能性幹細胞（或稱祖源細胞）Unipotent Stem Cells （Progenitor Cells）：
    特定潛能性幹細胞再繼續分化下去，就形成為單能性幹細胞，基本上單能性幹細胞只能能分化成特定組織的細胞，但無法再分化成其他種類的細胞，也不具無限分裂的能力。如紅血球幹(祖源)細胞（只能分化成紅血球）、神經幹(祖源)細胞（只能分化成神經細胞）等等。

二、胚胎幹細胞（Embryonic Stem Cells, ES Cells）

當接合子發育成囊胚（Blastocyst）時，代表兩層不同型態細胞群的產生：胚體層（Embryoblast）細胞和滋養層（Trophoblast）細胞。胚體層是位於囊胚中央的內細胞團塊（Inner Cell Mass），未來將發育成胚胎本身。滋養層由囊胚外表的牆狀外細胞團塊（Outer Cell Mass）組成，此層將構成部分的胎盤。【註一】在胚胎著床作用（Implantation）期間，內細胞團塊也同時分裂與發育並迅速地形成一種雙層構造，稱之為雙層胚板（Bilaminar Embryonic Disc）。雙層胚板由外胚葉（Epiblast）與內胚葉（Hypoblast）所組成。在第三週時雙層胚板將發育成為胚胎的三個胚層，分別為：外胚層（Ectoerm）、中胚層（Mesoderm）及內胚層（Endoderm）。從受精後第四週至第八週這三個胚層將分化及發育成胚胎（人體）中各種不同的組織（如皮膚、骨骼、毛髮…）及器官（心臟、腎臟…）。【註二】

　　胚胎幹細胞就是從囊胚內尚未分化的內細胞團中所取得的一種幹細胞，它們是豐富潛能性（Pluripotent）的，意即它們能發育成超過200種以上不同功能的成熟細胞型態（如血液細胞、心臟細胞、腦細胞等等）；在技術上胚胎幹細胞是不死的，因為它們能無限期的複製（Replicate）下去。然而，目前科學界尚未對胚胎幹細胞的複製（Replication）及分化（Differentiation）建立有效的控制機制，意謂著現階段若使用胚胎幹細胞修補心臟破損，很有可能長出的是毛髮或骨骼，而非心肌組織。同時，由於胚胎幹細胞的特性與惡性腫瘤細胞十分類似（癌細胞能夠無盡生存和繁殖、入侵鄰近組織和轉移到身體其他部位的能力），一旦胚胎幹細胞的自我調控機制失靈，很可能會發生癌化，也就是轉變成惡性腫瘤。因此，現階段胚胎幹細胞根本無法進入人體實驗的階段，更遑論臨床醫療價值了。

註釋：

  1. KeithL.Moore andT.V.N.Persaud, The Developing Human: Clinically Oriented Embryology,7th ed., (Philadelphia: Saunders, 2003 ), 2, 33; WilliamJ.Larsen, Human Embryology, 3rd ed., (New York: ChurchillLivingstone, 2001),20; LindaJ.Heffner, Human Reproduction: at a Glance, (Boston: Blackwell Science Ltd., 2001),, 45.
  2. Moore, The Developing Human 39-44, 51; Larsen, Human Embryology, 37-44; Heffner, Human Reproduction,45-46.

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