植物幹細胞

什麽是幹細胞？

如果你在顯微鏡下觀察它們，它們隻是簡單的小小的圓形細胞。如果長時間觀察（實時動态）發現有兩個顯著的特征。它們可以不停地分裂。隻需要一個細胞，一個月後可以變成數十億個細胞。它們可以分化或變得更具特性，這些簡單的細胞，可以變成皮膚，可以變成大腦，可以變成腎髒。

事實上，我們身體就含有豐富的幹細胞。例如，我們的造血幹細胞每天制造數十億個細胞，能夠分化爲所有類型的血細胞：白細胞、紅細胞和血小闆。

在過去的這些年裏，幹細胞研究已經出現在醫學新技術的前列。在利用細胞進行組織修複再生這方面存在巨大的應用潛力。盡管存在着諸多争議，并且諸多倫理問題尚未解決。無論如何，以幹細胞爲基礎的再生醫學已經在雄赳赳氣昂昂的大步向前進。

幹細胞有兩大基本特性，自我更新與多向分化。根據分化能力不同，分爲三類：

全能幹細胞（Totipotent stem cell）：胚胎幹細胞。

多能幹細胞（Pluripotent stem cells，包括間充質幹細胞和誘導性多能幹細胞）

專能幹細胞（Multipotent stem cells，成體幹細胞）

作爲多能幹細胞，能夠分化爲可以分化形成人類三胚層中的任何一種細胞，但不能形成胎盤、臍帶以及子宮内發育所需的支持組織（所以，胚胎幹細胞不屬于全能幹細胞）。内細胞團細胞，胚胎細胞，生殖嵴細胞都屬于多能幹細胞。而專能幹細胞是限制性多能幹細胞，可以形成某一胚層的任何一種細胞。一般而言，

内源性組織幹細胞屬于專能幹細胞，也是組織駐留幹細胞（Resident stem cell）。我們一般說的通過激活内源性幹細胞起作用，就是指的這種細胞。

目前可以利用自體組織、同種異體組織及生物材料來修複和重建缺損的組織。但是，供體稀缺、患者疾病以及免疫排斥所限制。而幹細胞技術則能夠提供一個均一穩定的用于組織修複或疾病治療可規模化的細胞來源。

一、胚胎幹細胞

第一個要介紹的是，全能幹細胞的胚胎幹細胞。胚胎幹細胞是從人或動物内細胞團(Inner cell mass，ICM)裏獲取的，具有分化爲成體各種組織的能力。科學家已經獲得了至少255種胚胎幹細胞系。人類和小鼠的胚胎幹細胞都具備在特定的生長環境下，在體外發育成心肌細胞、造血幹細胞、神經細胞、骨骼肌細胞、脂肪細胞、成骨細胞、成軟骨細胞、内皮細胞以及胰島細胞的能力。

盡管胚胎幹細胞強大的再生分化能力非常适用于細胞替代治療，但是有利也有弊，胚胎幹細胞也可能出現失控性異常分化，導緻形成畸胎瘤或惡性畸胎瘤（尤其是未分化型）。

胚胎幹細胞的臨床研究不是什麽新鮮事，國内外都在嘗試。世界上首株人胚胎幹細胞系于1998年建立。2009年，美國FDA批準了傑龍（Geron）公司開展世界上首個胚胎幹細胞臨床試驗，利用胚胎幹細胞分化成的少突膠質前體細胞治療脊髓損傷。首例病人于2010年接受治療。2010年，美國FDA又批準先進細胞技術（ACT）公司開展第2例胚胎幹細胞臨床試驗，利用胚胎幹細胞分化成的視網膜色素上皮細胞治療黃斑變性

2014年，美國FDA還批準ViaCyte公司開展胚胎幹細胞分化成的胰腺β細胞治療糖尿病。近年來，胚胎幹細胞研究熱度下降，與特朗普上台後**相關。胚胎幹細胞的臨床研究接力棒從西方轉到東方。雖然起步晚，但在中科院動物所周琪院士主持下，也不遑多讓，已經開展了諸多胚胎幹細胞源分化細胞的人體臨床研究。

二、間充質幹細胞

從全球的成體幹細胞臨床研究種類來看，研究最多的成體幹細胞當然是火爆的間充質幹細胞。國際細胞治療協會間充質和組織幹細胞分會（ISCT）對間充質幹細胞的定義包括以下幾個要點：

在塑料器皿環境下貼壁生長。

細胞表面表達CD73/CD105/CD90分子，同時不表達CD15-CD34-CD45，CD11b/CD79和CD19/HLA-DR。

在體外培養，可分化爲成骨細胞、軟骨細胞和脂肪細胞。

間充質幹細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、脂肪、羊膜羊水、牙髓、皮膚、經血等等。然而，不同來源的間充質幹細胞還有所不同。組織特異性，似乎是其生物學特性的主要決定因素。例如，臍帶血來源的間充質幹細胞增殖能力最強，但其集落形成能力最低，而脂肪來源間充質幹細胞集落形成能力卻最高。

間充質幹細胞的來源很多，比如脂肪組織中的間充質幹細胞：在具備麻醉狀态下，與從患者髂骨中抽取骨髓幹細胞相比，通過小範圍脂肪抽吸獲取幹細胞疼痛輕得多。毋庸置疑，整形外科醫師對從脂肪中獲取和回植組織的操作駕輕就熟。

脂肪來源的間充質幹細胞幹細胞已經在成功地許多動物模型上運用于再生治療，并已表明其具備分化爲軟骨、骨、肌肉和脂肪組織的能力。例如，在兔踝關節缺陷模型上人們發現其能形成軟骨。在我們對鼠顱蓋骨缺陷模型的試驗中發現其具有骨質形成潛能。将含有脂肪源性幹細胞的磷灰石包覆聚乳酸-甘醇酸（PLGA）支架植入小鼠直徑爲4mm的顱骨極限缺損模型中，發現其愈合速度較移植入不含脂肪源性幹細胞支架的速度快。此外，在Duchenne小鼠肌肉萎縮模型中也發現了這種幹細胞存在肌肉分化的能力。在抗肌萎縮蛋白（dystrophin）缺乏的小鼠胫前肌中注入人脂肪源性幹細胞，6月以後，90%的肌細胞有抗肌萎縮蛋白的表達。這表明肌肉内存在人類細胞的整合。最後，在一些鼠類模型中，脂源性幹細胞也表現出了脂肪的分化能力。

圍産期組織來源如臍帶，臍帶血，羊膜，胎盤等間充質幹細胞也研究很多，但是畢竟臍帶MSCs的發現和應用要遠遠早于胎盤MSCs，因此它的臨床應用也比胎盤多很多。

目前來看，臍帶MSCs可以廣泛應用于多種疾病的治療。雖然沒有具體舉例，但大量相關的臨床試驗都可以在美國臨床試驗數據庫、中國臨床試驗注冊中心等網站上查到。治療的疾病包括關節炎、中風、肝髒疾病、糖尿病、心血管疾病等。

除了胚胎幹細胞、間充質幹細胞外，在發育完全的組織和器官中也發現了組織特異性（駐留）幹細胞。組織特異性幹細胞存在于特定的微環境内，并受環境信号的影響維持其多能性。他們能夠在生命周期内自我複制和分化，并以此維持組織器官的穩定狀态（穩态）和組織的修複。有人預測幹細胞調節的穩态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幹細胞（resident stem cell）在體内的分化以加速組織修複。此外，移植外源性組織駐留幹細胞有可能爲推動局部組織修複提供細胞刺激因子。

以皮膚爲例，在皮膚中駐留幹細胞所起的作用人們已經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常會受到損傷，因此需要一些複雜的機制來完成其自我更新和修複。人們已經描述了分布在在基地細胞層、毛囊和皮脂腺的不同的幹細胞系。基底幹細胞被認爲同時具有不對稱分裂（分裂爲一個用于自我更新的幹細胞和一個用于形成表皮層的子代細胞）和對稱分裂（分裂爲2個幹細胞或2個子代細胞）（見下圖）。這個複雜的分化體系進一步受到外界因素如細胞因子、生長因子的調控。對于這些機制的透徹理解将是在細胞再生方向上以幹細胞爲基礎治療的關鍵所在。

總結

1）不同來源的幹細胞被不同的機構賦予了不同的“定義”、“神力”，大有在某些所謂“健康管理”的機構中形成論劍之勢。

2）如果要在臨床上研究及應用，除了從來源上考慮不同幹細胞的生物學差異性外，還必須要考慮到其提取的可行性、可提取的細胞數量、倫理學上的限制等等，所以，沒有比較好的，隻有最合适的！

3）幹細胞是一種具有各種功能和顯著的治療潛力的細胞群。通過再生醫學，人類希望有一天能夠修複和恢複嚴重的組織損傷，甚至更換整個器官。科學家們正在努力開發新型治療方法，以期支持促進組織修複的過程。