干细胞：过去、现在和未来-第一篇

抽象的

       近年来，干细胞治疗已成为极具前景和前沿的科研课题。治疗方法的发展引起了人们的极大期望。本文是一篇综述，重点关注不同干细胞的发现以及基于这些细胞的潜在疗法。干细胞的起源之后是受控干细胞培养和衍生的实验室步骤。质量控制和畸胎瘤形成测定是评估所测试干细胞特性的重要程序。推导方法和培养基的利用对于为受控分化设置适当的环境条件至关重要。该综述总结了干细胞疗法必须克服的挑战才能在世界范围内被接受。各种各样的可能性使这种尖端疗法成为现代医学的转折点，为无法治愈的疾病提供了希望。

干细胞分类

       干细胞是人体的非特化细胞。它们能够分化成生物体的任何细胞，并具有自我更新的能力。干细胞存在于胚胎和成体细胞中。专业化有几个步骤。每一步都会降低发育潜能，这意味着单能干细胞无法分化成与多能干细胞一样多的细胞类型。本章将重点介绍干细胞分类，以便读者更容易理解后面的章节。

       全能干细胞能够分裂和分化成整个生物体的细胞。全能性具有最高的分化潜能，允许细胞形成胚胎和胚胎外结构。全能细胞的一个例子是受精卵，它是在精子使卵子受精后形成的。这些细胞以后可以发育成三个胚层中的任何一个或形成胎盘。大约 4 天后，囊胚的内细胞团变成多能细胞。这种结构是多能细胞的来源。

       多能干细胞 (PSC) 形成所有胚层的细胞，但不形成胚外结构，例如胎盘。胚胎干细胞 (ESC) 就是一个例子。ESC 来源于植入前胚胎的内细胞团。另一个例子是源自植入胚胎外胚层的诱导多能干细胞 (iPSC)。它们的多能性是一个连续体，从完全多能细胞（如 ESC 和 iPSC）开始，到效力较低的代表——多能、专能或单能细胞——结束。评估其活性和光谱的方法之一是畸胎瘤形成测定。iPSC 是由体细胞人工生成的，它们的功能与 PSC 类似。它们的培养和利用对于现在和未来的再生医学来说是非常有前途的。

       与 PSC 相比，多能干细胞的分化范围更窄，但它们可以专注于特定细胞谱系的离散细胞。一个例子是造血干细胞，它可以发育成多种类型的血细胞。分化后，造血干细胞变成专能细胞。然后其分化能力仅限于其谱系的细胞。然而，一些多能细胞能够转化为不相关的细胞类型，这建议将它们命名为多能细胞。

       专能干细胞可以分化成几种细胞类型。骨髓干细胞就是一个例子，它可以分裂成白细胞，但不能分裂成红细胞。

       单能干细胞的特征在于最窄的分化能力和反复分裂的特殊性质。它们的后一个特征使它们成为再生医学治疗用途的有前途的候选者。这些细胞只能形成一种细胞类型，例如皮肤细胞。

干细胞生物学

       精子和卵子受精融合后形成囊胚。它的内壁排列着短命的干细胞，即胚胎干细胞。囊胚由两种不同的细胞类型组成：内细胞团 (ICM)，它发育成外胚层并诱导胎儿发育，以及滋养外胚层 (TE)。囊胚负责 ICM 微环境的调节。TE 继续发育并形成胚胎成功起源所需的胚胎外支持结构，例如胎盘。随着 TE 开始形成专门的支持结构，ICM 细胞保持未分化、完全多能和增殖. 干细胞的多能性使它们能够形成生物体的任何细胞。人类胚胎干细胞 (hESC) 来源于 ICM。在胚胎发生过程中，细胞形成称为胚层的聚集体：内胚层、中胚层和外胚层（图 1），每一个最终都会产生胎儿的分化细胞和组织，然后是成体有机体. 在 hESCs 分化成一个胚层后，它们成为多能干细胞，其效力仅限于胚层细胞。这个过程在人类发展中是短暂的。之后，多能干细胞以未分化细胞的形式出现在整个生物体中，其关键能力是通过形成下一代干细胞进行增殖，并在特定生理条件下分化为特化细胞。

       影响干细胞特化过程的信号可分为外部信号，如细胞之间的物理接触或周围组织的化学分泌，以及内部信号，即由 DNA 中的基因控制的信号。

       干细胞还充当身体的内部修复系统。只要有机体还活着，新细胞的补充和形成是无限的。干细胞活性取决于它们所在的器官；例如，在骨髓中，它们的分裂是恒定的，尽管在胰腺等器官中，分裂只发生在特殊的生理条件下。