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接受細胞移植者之所以產生免疫排斥反應，係因被移植的細胞表面抗原會遭受接受者免疫系統辨識，被視為入侵者而誘發免疫排斥反應。此現象無論在同種移植（allograft）或是異種移植（xenograft）均存在。細胞表面有三種免疫抗原分子在細胞移植時扮演重要角色，例如主要組織相容性複合抗原（major histocompatibility complex antigens，MHC）、次要組織相容性複合抗原（minor histocompatibility antigens，mHAgs）以及ABO血型抗原（Watkins, 2001；Roopenian et al., 2002）。胚幹細胞及其分化後的衍生細胞亦具有細胞表面抗原，因此胚幹細胞移植時的免疫排斥問題是臨床應用的重要課題。Drukker等人（2002）指出，人類胚幹細胞在未分化階段的MHC-I表現量很低，然而當胚幹細胞分化形成胚體（embryoid body，EB）後，其MHC-I表現量增加2～4倍，並且在誘導形成畸胎瘤（teratoma）後，MHC-I表現量更是增加了8～10倍；雖然胚幹細胞從未分化階段進行到分化階段的MHC-I表現量有增加趨勢，然而表現量之絕對值仍低於體細胞（如HeLa細胞）的表現量。
目前，一般認為避開免疫排斥問題最有效的辦法是以患者本身的細胞，利用體細胞核轉置技術平台，建立同源性胚幹細胞株後再進行自體移植（autograft）。雖然體細胞核轉置技術提供建構醫療性複殖的遠景，並可建立專屬於個人免疫完全相容性之胚幹細胞株，然而仍存在著技術、倫理與道德等問題猶待克服。目前以人類胚幹細胞做為臨床醫療應用仍有三項技術有待挑戰：（1）幹細胞移植需克服免疫排斥問題；（2）人類胚幹細胞的繼代與培養須於無非人類之動物性污染源的環境中；（3）利用特定誘導技術將胚幹細胞分化成為特定的細胞型態，且不帶有致癌性的細胞。為了克服免疫排斥的問題，有學者相繼提出五個主要降低或免除免疫作用的策略，包括有：（1）將胚幹細胞移植於免疫特許區，例如大腦或是睪丸等部位；（2）建立人類胚幹細胞之免疫表現型（immunophenotype）資料庫，以及與病人MHC完全相容之胚幹細胞株；（3）藉由遺傳學技術操控胚幹細胞MHC與免疫調節因子之表現；（4）藉由同種提供者進行同種移植技術；（5）產製醫療性複殖相容性之細胞株（Drukker, 2008）。
另一方面，胚幹細胞之腫瘤生成性一直以來是胚幹細胞移植試驗的隱憂。幹細胞移植後所產生的畸胎瘤，在人類胚幹細胞與小鼠胚幹細胞移植試驗中均已被發現（Amit et al., 2004；Bulić-Jakus et al., 2006；Blum et al., 2008）。然而，在猪胚幹細胞移植試驗中，僅有一篇研究報告指出有畸胎瘤之形成（Hochereau-de Reviers and Perreau, 1993），該報告中指出當猪胚幹細胞若源自於較晚期的囊胚（第10～11天），則進行移植時會產生畸胎瘤；但若衍生自早期囊胚（第5～6天）所建立的猪胚幹細胞，則不容易形成畸胎瘤。此結論在Anderson等人（1994）的報告中獲得驗證，且在吾等研究中，以豬胚幹細胞進行嚴重免疫不全小鼠（severe combined immunodeficiency，SCID）後腿肌肉（圖1），以及SD大鼠（Sprague-Dawley）腦部（圖2）移植時，均未見畸胎瘤之研究結果相同（Yang et al., 2009; 2010）。因此，以猪胚幹細胞移植的試驗模式，探討細胞分化程度對接受者免疫耐受性與免疫排斥反應之關係，並克服或減低接受者免疫反應，將有助於胚幹細胞移植治療之發展與應用。