什么是干細(xì)胞？

如果你在顯微鏡下觀察它們，它們只是簡(jiǎn)單的小小的圓形細(xì)胞。如果長(zhǎng)時(shí)間觀察（實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)）發(fā)現(xiàn)有兩個(gè)顯著的特征。它們可以不停地分裂。只需要一個(gè)細(xì)胞，一個(gè)月后可以變成數(shù)十億個(gè)細(xì)胞。它們可以分化或變得更具特性，這些簡(jiǎn)單的細(xì)胞，可以變成皮膚，可以變成大腦，可以變成腎臟。

事實(shí)上，我們身體就含有豐富的干細(xì)胞。例如，我們的造血干細(xì)胞每天制造數(shù)十億個(gè)細(xì)胞，能夠分化為所有類(lèi)型的血細(xì)胞：白細(xì)胞、紅細(xì)胞和血小板。

在過(guò)去的這些年里，干細(xì)胞研究已經(jīng)出現(xiàn)在醫(yī)學(xué)新技術(shù)的前列。在利用細(xì)胞進(jìn)行組織修復(fù)再生這方面存在巨大的應(yīng)用潛力。盡管存在著諸多爭(zhēng)議，并且諸多倫理問(wèn)題尚未解決。無(wú)論如何，以干細(xì)胞為基礎(chǔ)的再生醫(yī)學(xué)已經(jīng)在雄赳赳氣昂昂的大步向前進(jìn)。

干細(xì)胞有兩大基本特性，自我更新與多向分化。根據(jù)分化能力不同，分為三類(lèi)：

全能干細(xì)胞（Totipotent stem cell）：胚胎干細(xì)胞。

多能干細(xì)胞（Pluripotent stem cells，包括間充質(zhì)干細(xì)胞和誘導(dǎo)性多能干細(xì)胞）

專(zhuān)能干細(xì)胞（Multipotent stem cells，成體干細(xì)胞）

作為多能干細(xì)胞，能夠分化為可以分化形成人類(lèi)三胚層中的任何一種細(xì)胞，但不能形成胎盤(pán)、臍帶以及子宮內(nèi)發(fā)育所需的支持組織（所以，胚胎干細(xì)胞不屬于全能干細(xì)胞）。內(nèi)細(xì)胞團(tuán)細(xì)胞，胚胎細(xì)胞，生殖嵴細(xì)胞都屬于多能干細(xì)胞。而專(zhuān)能干細(xì)胞是限制性多能干細(xì)胞，可以形成某一胚層的任何一種細(xì)胞。一般而言，

內(nèi)源性組織干細(xì)胞屬于專(zhuān)能干細(xì)胞，也是組織駐留干細(xì)胞（Resident stem cell）。我們一般說(shuō)的通過(guò)激活內(nèi)源性干細(xì)胞起作用，就是指的這種細(xì)胞。

目前可以利用自體組織、同種異體組織及生物材料來(lái)修復(fù)和重建缺損的組織。但是，供體稀缺、患者疾病以及免疫排斥所限制。而干細(xì)胞技術(shù)則能夠提供一個(gè)均一穩(wěn)定的用于組織修復(fù)或疾病治療可規(guī)?；募?xì)胞來(lái)源。

一、胚胎干細(xì)胞

第一個(gè)要介紹的是，全能干細(xì)胞的胚胎干細(xì)胞。胚胎干細(xì)胞是從人或動(dòng)物內(nèi)細(xì)胞團(tuán)(Inner cell mass，ICM)里獲取的，具有分化為成體各種組織的能力?？茖W(xué)家已經(jīng)獲得了至少255種胚胎干細(xì)胞系。人類(lèi)和小鼠的胚胎干細(xì)胞都具備在特定的生長(zhǎng)環(huán)境下，在體外發(fā)育成心肌細(xì)胞、造血干細(xì)胞、神經(jīng)細(xì)胞、骨骼肌細(xì)胞、脂肪細(xì)胞、成骨細(xì)胞、成軟骨細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞以及胰島細(xì)胞的能力。

盡管胚胎干細(xì)胞強(qiáng)大的再生分化能力非常適用于細(xì)胞替代治療，但是有利也有弊，胚胎干細(xì)胞也可能出現(xiàn)失控性異常分化，導(dǎo)致形成畸胎瘤或惡性畸胎瘤（尤其是未分化型）。

胚胎干細(xì)胞的臨床研究不是什么新鮮事，國(guó)內(nèi)外都在嘗試。世界上首株人胚胎干細(xì)胞系于1998年建立。2009年，美國(guó)FDA批準(zhǔn)了杰龍（Geron）公司開(kāi)展世界上首個(gè)胚胎干細(xì)胞臨床試驗(yàn)，利用胚胎干細(xì)胞分化成的少突膠質(zhì)前體細(xì)胞治療脊髓損傷。首例病人于2010年接受治療。2010年，美國(guó)FDA又批準(zhǔn)先進(jìn)細(xì)胞技術(shù)（ACT）公司開(kāi)展第2例胚胎干細(xì)胞臨床試驗(yàn)，利用胚胎干細(xì)胞分化成的視網(wǎng)膜色素上皮細(xì)胞治療黃斑變性

2014年，美國(guó)FDA還批準(zhǔn)ViaCyte公司開(kāi)展胚胎干細(xì)胞分化成的胰腺β細(xì)胞治療糖尿病。近年來(lái)，胚胎干細(xì)胞研究熱度下降，與特朗普上臺(tái)后**相關(guān)。胚胎干細(xì)胞的臨床研究接力棒從西方轉(zhuǎn)到東方。雖然起步晚，但在中科院動(dòng)物所周琪院士主持下，也不遑多讓?zhuān)呀?jīng)開(kāi)展了諸多胚胎干細(xì)胞源分化細(xì)胞的人體臨床研究。

二、間充質(zhì)干細(xì)胞

從全球的成體干細(xì)胞臨床研究種類(lèi)來(lái)看，研究最多的成體干細(xì)胞當(dāng)然是火爆的間充質(zhì)干細(xì)胞。國(guó)際細(xì)胞治療協(xié)會(huì)間充質(zhì)和組織干細(xì)胞分會(huì)（ISCT）對(duì)間充質(zhì)干細(xì)胞的定義包括以下幾個(gè)要點(diǎn)：

在塑料器皿環(huán)境下貼壁生長(zhǎng)。

細(xì)胞表面表達(dá)CD73/CD105/CD90分子，同時(shí)不表達(dá)CD15-CD34-CD45，CD11b/CD79和CD19/HLA-DR。

在體外培養(yǎng)，可分化為成骨細(xì)胞、軟骨細(xì)胞和脂肪細(xì)胞。

間充質(zhì)干細(xì)胞廣泛分布于幾乎所有組織（包括胎兒和成人），例如骨髓、血液、臍帶臍血、胎盤(pán)、脂肪、羊膜羊水、牙髓、皮膚、經(jīng)血等等。然而，不同來(lái)源的間充質(zhì)干細(xì)胞還有所不同。組織特異性，似乎是其生物學(xué)特性的主要決定因素。例如，臍帶血來(lái)源的間充質(zhì)干細(xì)胞增殖能力最強(qiáng)，但其集落形成能力最低，而脂肪來(lái)源間充質(zhì)干細(xì)胞集落形成能力卻最高。

間充質(zhì)干細(xì)胞的來(lái)源很多，比如脂肪組織中的間充質(zhì)干細(xì)胞：在具備麻醉狀態(tài)下，與從患者髂骨中抽取骨髓干細(xì)胞相比，通過(guò)小范圍脂肪抽吸獲取干細(xì)胞疼痛輕得多。毋庸置疑，整形外科醫(yī)師對(duì)從脂肪中獲取和回植組織的操作駕輕就熟。

脂肪來(lái)源的間充質(zhì)干細(xì)胞干細(xì)胞已經(jīng)在成功地許多動(dòng)物模型上運(yùn)用于再生治療，并已表明其具備分化為軟骨、骨、肌肉和脂肪組織的能力。例如，在兔踝關(guān)節(jié)缺陷模型上人們發(fā)現(xiàn)其能形成軟骨。在我們對(duì)鼠顱蓋骨缺陷模型的試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)其具有骨質(zhì)形成潛能。將含有脂肪源性干細(xì)胞的磷灰石包覆聚乳酸-甘醇酸（PLGA）支架植入小鼠直徑為4mm的顱骨極限缺損模型中，發(fā)現(xiàn)其愈合速度較移植入不含脂肪源性干細(xì)胞支架的速度快。此外，在Duchenne小鼠肌肉萎縮模型中也發(fā)現(xiàn)了這種干細(xì)胞存在肌肉分化的能力。在抗肌萎縮蛋白（dystrophin）缺乏的小鼠脛前肌中注入人脂肪源性干細(xì)胞，6月以后，90%的肌細(xì)胞有抗肌萎縮蛋白的表達(dá)。這表明肌肉內(nèi)存在人類(lèi)細(xì)胞的整合。最后，在一些鼠類(lèi)模型中，脂源性干細(xì)胞也表現(xiàn)出了脂肪的分化能力。

圍產(chǎn)期組織來(lái)源如臍帶，臍帶血，羊膜，胎盤(pán)等間充質(zhì)干細(xì)胞也研究很多，但是畢竟臍帶MSCs的發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用要遠(yuǎn)遠(yuǎn)早于胎盤(pán)MSCs，因此它的臨床應(yīng)用也比胎盤(pán)多很多。

目前來(lái)看，臍帶MSCs可以廣泛應(yīng)用于多種疾病的治療。雖然沒(méi)有具體舉例，但大量相關(guān)的臨床試驗(yàn)都可以在美國(guó)臨床試驗(yàn)數(shù)據(jù)庫(kù)、中國(guó)臨床試驗(yàn)注冊(cè)中心等網(wǎng)站上查到。治療的疾病包括關(guān)節(jié)炎、中風(fēng)、肝臟疾病、糖尿病、心血管疾病等。

除了胚胎干細(xì)胞、間充質(zhì)干細(xì)胞外，在發(fā)育完全的組織和器官中也發(fā)現(xiàn)了組織特異性（駐留）干細(xì)胞。組織特異性干細(xì)胞存在于特定的微環(huán)境內(nèi)，并受環(huán)境信號(hào)的影響維持其多能性。他們能夠在生命周期內(nèi)自我復(fù)制和分化，并以此維持組織器官的穩(wěn)定狀態(tài)（穩(wěn)態(tài)）和組織的修復(fù)。有人預(yù)測(cè)干細(xì)胞調(diào)節(jié)的穩(wěn)態(tài)的破壞可能是腫瘤形成的原因。研究人員目前正積極地研究是否可以刺激駐留干細(xì)胞（resident stem cell）在體內(nèi)的分化以加速組織修復(fù)。此外，移植外源性組織駐留干細(xì)胞有可能為推動(dòng)局部組織修復(fù)提供細(xì)胞刺激因子。

以皮膚為例，在皮膚中駐留干細(xì)胞所起的作用人們已經(jīng)做出了很完善的描述。位于人體和外界交界部位的上皮組織時(shí)常會(huì)受到損傷，因此需要一些復(fù)雜的機(jī)制來(lái)完成其自我更新和修復(fù)。人們已經(jīng)描述了分布在在基地細(xì)胞層、毛囊和皮脂腺的不同的干細(xì)胞系?；赘杉?xì)胞被認(rèn)為同時(shí)具有不對(duì)稱(chēng)分裂（分裂為一個(gè)用于自我更新的干細(xì)胞和一個(gè)用于形成表皮層的子代細(xì)胞）和對(duì)稱(chēng)分裂（分裂為2個(gè)干細(xì)胞或2個(gè)子代細(xì)胞）（見(jiàn)下圖）。這個(gè)復(fù)雜的分化體系進(jìn)一步受到外界因素如細(xì)胞因子、生長(zhǎng)因子的調(diào)控。對(duì)于這些機(jī)制的透徹理解將是在細(xì)胞再生方向上以干細(xì)胞為基礎(chǔ)治療的關(guān)鍵所在。

總結(jié)

1）不同來(lái)源的干細(xì)胞被不同的機(jī)構(gòu)賦予了不同的“定義”、“神力”，大有在某些所謂“健康管理”的機(jī)構(gòu)中形成論劍之勢(shì)。

2）如果要在臨床上研究及應(yīng)用，除了從來(lái)源上考慮不同干細(xì)胞的生物學(xué)差異性外，還必須要考慮到其提取的可行性、可提取的細(xì)胞數(shù)量、倫理學(xué)上的限制等等，所以，沒(méi)有比較好的，只有最合適的！

3）干細(xì)胞是一種具有各種功能和顯著的治療潛力的細(xì)胞群。通過(guò)再生醫(yī)學(xué)，人類(lèi)希望有一天能夠修復(fù)和恢復(fù)嚴(yán)重的組織損傷，甚至更換整個(gè)器官?？茖W(xué)家們正在努力開(kāi)發(fā)新型治療方法，以期支持促進(jìn)組織修復(fù)的過(guò)程。