干细胞

干细胞干细胞(stem cells, SC)是一类具有自我复制能力的多潜能细胞，在一定条件下，它可以分化成多种功能细胞。

根据干细胞所处的发育阶段分为胚胎干细胞和成体干细胞。

根据干细胞的发育潜能分为三类：全能干细胞、多能干细胞和单能干细胞。

干细胞是一种未充分分化，尚不成熟的细胞，具有再生各种组织器官和人体的潜在功能，医学界称为“万用细胞”。

简介干细胞即为起源细胞。

简单来讲，它是一类具有多向分化潜能和自我复制能力的原始的未分化细胞，是形成哺乳类动物的各组织器官的原始细胞。

干细胞在形态上具有共性，通常呈圆形或椭圆形，细胞体积小，核相对较大，细胞核多为常染色质，并具有较高的端粒酶活性。

干细胞可分为胚胎干细胞和成体干细胞。

胚胎干细胞的发育等级较高，是全能干细胞干细胞，而成体干细胞的发育等级较低，是多能干细胞或单能干细胞。

据文献报导干细胞是一类具有自我更新和分化潜能并保持未分化状态的细胞。

它包括胚胎干细胞和成体干细胞。

干细胞的发育受多种内在机制和微环境因素的影响。

目前人类胚胎干细胞已可成功地在体外培养。

最新研究发现，成体干细胞可以横向分化为其他类型的细胞和组织，为干细胞的广泛应用提供了基础。

在胚胎的发生发育中，单个受精卵可以分裂发育为多细胞的组织或器官。

在成年动物中，正常的生理代谢或病理损伤也会引起组织或器官的修复再生。

胚胎的分化形成和成体组织的再生是干细胞进一步分化的结果。

胚胎干细胞是全能的，具有分化为几乎全部组织和器官的能力。

而成体组织或器官内的干细胞一般认为具有组织特异性，只能分化成特定的细胞或组织。

干细胞的分类按分化潜能：全能干细胞，多能干细胞，单能干细胞。

按发育状态：胚胎干细胞，成体干细胞。

全能干细胞：具有形成完整个体的分化潜能，如胚胎干细胞(ES细胞)。

多能干细胞：具有分化出多种细胞组织的潜能。

如造血干细胞、神经细胞。

单能干细胞：只能向一种或两种密切相关的细胞类型分化。

如上皮组织基底层的干细胞，肌肉中的成肌细胞。

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。

在未来几年，ES细胞移植和其它先进生物技术的联合应用很可能在移植医学领域引发革命性进步。

成体干细胞：成年动物的许多组织和器官，比如表皮和造血系统，具有修复和再生的能力。

成体干细胞在其中起着关键的作用。

在特定条件下，成体干细胞或者产生新的干细胞，或者按一定的程序分化，形成新的功能细胞，从而使组织和器官保持生长和衰退的动态平衡。

造血干细胞：造血干细胞是体内各种血细胞的唯一来源，它主要存在于骨髓、外周血、脐带血中。

造血干细胞的移植是治疗血液系统疾病、先天性遗传疾病以及多发性转移性肿瘤疾病的最有效方法。

与骨髓移植和外周血干细胞移植相比，脐血干细胞移植的长处在于无来源的限制，对HLA配型要求不高，不易受病毒或肿瘤的污染。

神经干细胞：神经干细胞的研究尚处初级阶段。

理论上讲，任何一种中枢神经疾病都可归结为神经干细胞功能的紊乱。

给帕金森氏综合症患者的脑内移植含有多巴胺生成细胞的神经细胞，可治愈部分患者的症状。

周边血干细胞：骨髓中存有人体内最主要造血干细胞的来源,而周边血干细胞则是指借由施打白细胞生长激素(G-CSF),将骨髓中的干细胞驱动至血液中,再经由血液分离机收集取得之干细胞.由于与骨髓干细胞极为相近,现已逐渐取代需要全身麻醉的骨髓抽取手术.脂肪干细胞：以往人们因塑身而抽出的脂肪,大部分都当废弃物丢掉,现经由医学专家研究证,脂肪中含有大量的间质干细胞,间质干细胞具有体外增生及多重分化的潜力,能运用于组织与器官的再生与修复.骨髓间充质干细胞：是干细胞家族的重要成员,来源于发育早期的中胚层和外胚层.MSC最初在骨髓中发现,因其具有多向分化潜能、造血支持和促进干细胞植入、免疫调控和自我复制等特点而日益受到人们的关注.如间充质干细胞在体内或体外特定的诱导条件下,可分化为脂肪、骨、软骨、肌肉、肌腱、韧带、神经、肝、心肌、内皮等多种组织细胞,连续传代培养和冷冻保存后仍具有多向分化潜能,可作为理想的种子细胞用于衰老和病变引起的组织器官损伤修复.骨髓间充质干细胞由于其来源广泛,易于分离培养,并且具有较强的分化潜能和可自体移植等优点,越来越受到学者们的青睐,被认为是不久即将被引入临床治疗的最优干细胞.[2]胚胎干细胞胚胎干细胞胚胎干细胞当受精卵分裂发育成囊胚时，内层细胞团的细胞即为胚胎干细胞。

胚胎干细胞具有全能性，可以自我更新并具有分化为体内所有组织的能力。

早在1970年Martin Evans已从小鼠中分离出胚胎干细胞并在体外进行培养。

而人的胚胎干细胞的体外培养直到最近才获得成功。

进一步说，胚胎干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，由于畸胎瘤干细胞的发现开始了ES细胞的生物学研究历程。

成体干细胞成年动物的许多组织和器官，比如表皮和造血系统，具有修复和再生的能力。

成体干细胞在其中起着关键的作用。

在特定条件下，成体干细胞或者产生新的干细胞，或者按一定的程序分化，形成新的功能细胞，从而使组织和器官保持生长和衰退的动态平衡。

过去认为成体干细胞主要包括上皮干细胞和造血干细胞。

最近研究表明，以往认为不能再生的神经组织仍然包含神经干细胞，说明成体干细胞普遍存在，问题是如何寻找和分离各种组织特异性干细胞。

成体干细胞经常位于特定的微环境中。

微环境中的间质细胞能够产生一系列生长因子或配体，与干细胞相互作用，控制干细胞的更新和分化。

造血干细胞造血干细胞是体内各种血细胞的唯一来源，它主要存在于骨髓、外周血、脐带血中、胎盘组织中。

今年年初，协和医大血液学研究所的庞文新又在肌肉组织中发现了具有造血潜能的干细胞。

造血干细胞的移植是治疗血液系统疾病、先天性遗传疾病以及多发性和转移性恶性肿瘤疾病的最有效方法。

在临床治疗中，造血干细胞应用较早，在20世纪五十年代，临床上就开始应用骨髓移植（BMT）方法来治疗血液系统疾病。

到八十年代末，外周血干细胞移植（PBSCT）技术逐渐推广开来，绝大多数为自体外周血干细胞移植（APBSCT），在提高治疗有效率和缩短疗程方面优于常规治疗，且效果令人满意。

与两者相比，脐血干细胞移植的长处在于无来源的限制，对HLA配型要求不高，不易受病毒或肿瘤的污染。

神经干细胞神经干细胞关于神经干细胞研究起步较晚，由于分离神经干细胞所需的胎儿脑组织较难取材，加之胚胎细胞研究的争议尚未平息，神经干细胞的研究仍处于初级阶段。

理论上讲，任何一种中枢神经系统疾病都可归结为神经干细胞功能的紊乱。

脑和脊髓由于血脑屏障的存在使之在干细胞移植到中枢神经系统后不会产生免疫排斥反应，如：给帕金森氏综合症患者的脑内移植含有多巴胺生成细胞的神经干细胞，可治愈部分患者症状。

除此之外，神经干细胞的功能还可延伸到药物检测方面，对判断药物有效性、毒性有一定的作用。

实际上，到目前为止，人们对干细胞的了解仍存在许多盲区。

2000年年初美国研究人员无意中发现在胰腺中存有干细胞；加拿大研究人员在人、鼠、牛的视网膜中发现了始终处于“休眠状态的干细胞”；有些科学家证实骨髓干细胞可发育成肝细胞，脑干细胞可发育成血细胞。

肌肉干细胞成肌细胞可发育分化为成肌细胞，后者可互相融合成为多核的肌纤维，形成骨骼肌最基本的结构。

骨髓间充质干细胞骨髓间充质干细胞是干细胞家族的重要成员，来源于发育早期的中胚层和外胚层。

MSC最初在骨髓中发现，因其具有多向分化潜能、造血支持和促进干细胞植入、免疫调控和自我复制等特点而日益受到人们的关注。

如间充质干细胞在体内或体外特定的诱导条件下，可分化为脂肪、骨、软骨、肌肉、肌腱、韧带、神经、肝、心肌、内皮等多种组织细胞，连续传代培养和冷冻保存后仍具有多向分化潜能，可作为理想的种子细胞用于衰老和病变引起的组织器官损伤修复。

骨髓间充质干细胞由于其来源广泛，易于分离培养，并且具有较强的分化潜能和可自体移植等优点，越来越受到学者们的青睐，被认为是不久即将被引入临床治疗的最优干细胞。

骨髓间充质干细胞具有如下的优点：一.具有强大的增殖能力和多向分化潜能，在适宜的体内或体外环境下不仅可分化为造血细胞，还具有分化为肌细胞、肝细胞、成骨细胞、软骨细胞、基质细胞等多种细胞的能力。

二.具有免疫调节功能，通过细胞间的相互作用及产生细胞因子抑制T 细胞的增殖及其免疫反应，从而发挥免疫重建的功能。

三.具有来源方便，易于分离、培养、扩增和纯化，多次传代扩增后仍具有干细胞特性，不存在免疫排斥的特性。

心脏干细胞以色列的科学家研究出了一种用干细胞做成的心脏，这是由干细胞的分裂形成的。

胎盘造血干细胞胎盘是胎儿和母亲血液交换的场所，含有非常丰富的血液微循环。

人在母亲子宫内发育的阶段，胎盘是首先形成的器官之一。

胎盘中含有大量的早期干细胞，包括数量丰富的造血干细胞。

这些干细胞在胎盘中行使着造血的功能。

小孩出生后剥离的胎盘内所含的造血干细胞，可以分化形成各种血细胞（红细胞、白细胞、血小板等）的祖宗，注射到体内可以发挥造血功能。

胎盘亚全能干细胞亚全能干细胞自胚胎形成的第5到7天开始出现，能分化形成200多种人体组织器官细胞，但不能形成一个完整的人体。

胎盘亚全能干细胞是来源于新生儿胎盘组织的一族亚全能干细胞，其在发育阶段与胚胎干细胞接近，具备分化形成三个胚层的组织细胞的能力，但不会形成畸胎瘤。

干细胞的可塑性越来越多的证据表明，当成体干细胞被移植入受体中，它们表现出很强的可塑性。

通常情况下，供体的干细胞在受体中分化为与其组织来源一致的细胞。

而在某些情况下干细胞的分化并不遵循这种规律。

1999年Goodell等人分离出小鼠的肌肉干细胞，体外培养5天后，与少量的骨髓间质细胞一起移植入接受致死量辐射的小鼠中，结果发现肌肉干细胞会分化为各种血细胞系。

这种现象被称为干细胞的横向分化（trans-differentiation）[5]。

关于横向分化的调控机制目前还不清楚。

大多数观点认为干细胞的分化与微环境密切相关。

可能的机制是，干细胞进入新的微环境后，对分化信号的反应受到周围正在进行分化的细胞的影响，从而对新的微环境中的调节信号做出反应。

克隆猪、克隆羊，其技术的机制原理和干细胞是一致的。

研究意义分化后的细胞，往往由于高度分化而完全丧失了再分化的能力，这样的细胞最终将衰老和死亡。

然而，诱导性多功能干细胞（iPS）的基本实验思路动物体在发育的过程中，体内却始终保留了一部分未分化的细胞，这就是干细胞，干细胞的衰老是机体衰老或人类衰老的重要因素，因而，人体干细胞移植（或注射）对阻止人类衰老意义重大。