人胚胎干细胞（hESC）最早是由美国Thomson JA等人于1998年分离获得并建系的，这一发现成为干细胞研究史上里程碑性的进展。随后美国、以色列、澳大利亚、日本、新加坡等也先后从体外受精卵分离获得了人胚胎干细胞系，并诱导hESC向各种细胞分化，成为科学前沿中的热点。
血管组织工程学作为最近兴起的一门学科，急需解决种子细胞来源问题。hESC的建立和深入研究，证实其在体外可被定向诱导分化为血管内皮细胞，进而形成血管，不存在来源短缺及异种排斥问题。美国、以色列、日本开展了这方面的研究。
（一）美国
2002年麻省工学院Levenberg,-S等人研究了人胚胎干细胞分化成内皮细胞、形成血管状结构的过程。采用血小板内皮细胞粘附分子-1(PECAM1)抗体分离人胚胎衍生而来的内皮细胞，研究了它们的体外和体内特性，以及在组织工程中的应用潜能。分离的胚胎PECAM1+细胞在培养基中生长，表现出与血管内皮相似的特性。这些细胞表达与人脐静脉内皮细胞相似的内皮细胞标志，高代谢乙酰化的低密度脂蛋白，在matrigel上培养后能分化形成管状结构。当移植到SCID鼠内时，这些细胞形成包含鼠血细胞的微血管。这些细胞的应用潜能包括：组织工程化血管、内皮细胞移植到心脏内再生心肌等[1]。
2002年威斯康星校友研究基金会申请的专利US2003166273揭示了诱导灵长类胚胎干细胞使其分化成相对均一的内皮细胞群的方法。这种ES细胞衍生的内皮细胞具有内皮细胞一样的形态学以及细胞表面标记特征。在移植如体内组织时，这种ES细胞衍生的内皮细胞也能够诱导和参与血管形成。该方法包括以下步骤：(a)在含有血管内皮细胞生长因子、碱性成纤维细胞生长因子、胰岛素样生长因子和表皮生长因子的培养基中培养胚胎干细胞的培养物；以及(b)传代培养具有内皮细胞形态的细胞[2]。该项经由PCT提出的世界专利申请WO2003040319已进入中国，中国专利申请号CN02821970.8（申请日：2002.11.01公开日：2005.02.16）。
2003年Levenberg Shulamit等人发明的专利技术US2004009589从人胚胎干细胞体外生成胚胎内皮细胞群落。这些细胞生成血小板内皮细胞粘附分子-1，并且能生成血管。这些细胞可与细胞载体基质相结合，接种到聚合物基质上，也可以直接注射到组织部位[3]。
（二）以色列
2003年以色列技术研究院生物技术交叉学科部Nir,-S-G等人研究认为：人胚胎干细胞分化而来的心肌细胞和血管细胞，可以作为治疗心肌梗塞和晚期心力衰竭的潜在工具[4]。
2002年Schwartz Yitzhack发明的专利技术US2003113303揭示了在哺乳动物组织内诱导血管生长的方法，包括如下步骤，将迁移刺激物如细胞因子、趋化因子释放到目标组织区域，向哺乳动物内引入人胚胎干细胞，使得人胚胎干细胞自导引到达目标组织区域，以影响目标区域的血管生长[5]。
2005年Rambam医学中心通过大规模基因筛选研究了人类拟胚体发育四周期间基因表达的变化情况。发现了两个主要的基因簇：下调基因如POU5、NANOG、TDGF1/Cripto、LIN28、CD24、TERF1、LEFTB，上调基因如TWIST、WNT5A、WT1、AFP、ALB、NCAM1。探索了参与血管形成的基因：血管化生长因子上调基因如VEGFA、VEGFC、FIGF(VEGFD)、ANG1、ANG2、TGFbeta3和PDGFB，及相关受体FLT1、FLT4、PDGFRB、TGFbetaR2和TGFbetaR3，其它标记如CD34、VCAM1、PECAM1、VE-CAD和转录因子TAL1、GATA2、GATA3。大量复现数据证实，参与血管形成的许多基因在培养的人胚胎干细胞（hESCs）分化期间被激活[6]。
（三）日本
2004年京都大学前沿医学科学院干细胞研究中心Yamashita,-J-K.建立了一种带二维培养和流式细胞计数辅助细胞分选的新的胚胎干细胞分化系统。在该系统中，可以表达血管内皮生长因子受体-2(Flk1)的细胞为共同前体，系统地诱导内皮细胞、壁细胞和血细胞。从灵长类胚胎干细胞诱导血管细胞揭示了灵长类特有的血管形成机制。认为在血管领域的基础科学和
临床医学研究中，胚胎干细胞十分重要[7]。
2004年日本文部科学省专门委员会日前批准京都大学中尾一和教授用国产人体胚胎干细胞生成血管的计划，并认为该项研究计划符合国家的现行政策[8]。
（四）国内
目前尚未见到国内就hESC定向分化成内皮细胞的研究报道，仅见2005年中南大学生殖与干细胞工程研究所采用基质细胞条件培养基联合细胞因子的培养体系，诱导hESC向造血细胞及内皮细胞分化的初步研究：将人类胚胎干细胞去饲养层，形成拟胚体(EB)培养3天后消化；采用基质细胞条件培养基联合细胞因子的诱导体系。诱导8天后，种植到半固体培养基中培养7-14天。应用RT—PCR检测诱导细胞flk-1、BMI-1、scl、Zeta-globin造血相关基因的表达；流式细胞术检测KDR、CD34等造血细胞表面抗原的表达；免疫组织化学检测集落细胞的表面标记。结果表明：①半固体培养基中出现20-30个细胞组成的集落，集落细胞再种植仍然能够形成大小相似的细胞集落；另外一些较大的细胞集落中CIM5细胞呈阳性．．②部分细胞贴壁生长形成内皮细胞样集落，Ⅷ因子、KDR、UEA检测均为阳性．．③在ES细胞内有少量flk-1、BMI-1表达，而scl、Zeta-globin基因不表达；自发分化3天的EB可见flk-1、BMI-1表达上调；消化形成单细胞并诱导4天，检测到flk-1、BMI-1、scl、Zeta-globin基因的表达。第8天仍然检测到flk-1、BMI-1、scl基因的表达，Zeta-globin基因不表达。④诱导8天的细胞中表达flk-1阳性细胞率为9.8％．CD34阳性细胞占总细胞量的16.8％，对照组ES细胞阳性率分别为0．04％和0．16％；EB自发分化阳性率分别为0.36％和1.16％。结论：采用基质细胞条件培养基联合细胞因子的培养体系，可诱导人类胚胎干细胞向造血细胞及内皮细胞分化[9]。
参考文献
--------------------------------------------------------------------------------
[1] Levenberg,-S; Golub,-J-S; Amit,-M; Itskovitz-Eldor,-J; Langer,-R . Endothelial cells derived from human embryonic stem cells. Proc-Natl-Acad-Sci-U-S-A. 2002 Apr 2; 99(7): 4391-6
[2] Endothelial cells derived from primate embryonic stem cells. US2003166273（申请日2002.11.01公开日2003.09.04）
[3] Endothelial cells derived from human embryonic stem cells. US2004009589（申请日2003.3.25公开日2004.1.15）
[4] Nir,-S-G; David,-R; Zaruba,-M; etc. Human embryonic stem cells for cardiovascular repair. Cardiovasc-Res. 2003 May 1; 58(2): 313-23
[5] Homing of embryonic stem cells to a target zone in tissue using active therapeutics or substances. US2003113303（申请日2002.10.28公开日2003.06.19）
[6] Gerecht-Nir,-S; Dazard,-J-E; Golan-Mashiach,-M; etc. Vascular gene expression and phenotypic correlation during differentiation of human embryonic stem cells. Dev-Dyn. 2005 Feb; 232(2): 487-97
[7] Yamashita,-J-K. Differentiation and diversification of vascular cells from embryonic stem cells. Int-J-Hematol. 2004 Jul; 80(1): 1-6
[8] 陈桦. 日本已批准国产人体胚胎干细胞生成血管计划. 生理通讯.2004,23(4).-99-99
[9] 王建 赵惠萍 谢常青. 类胚胎干细胞向造血细胞和内皮细胞诱导分化的初步研究. 中国实验血液学杂志.2005,13(2).-222-228
作者：
2007-2-22