干细胞
出处：按学科分类—医药、卫生 中山大学出版社《临床人体解剖生理学》第26页（4209字）
(一)概述
干细胞(stem cell，SC)的概念早在19世纪的生物学文献中已出现。Wilson EB 1896年在生物学文献中第一次应用这个名词用来专门描述存在于寄生虫如蛔虫、蠕虫、线虫等生殖系的祖细胞。以后随着科学研究的进步和研究手段的迅猛发展，对干细胞的认识也不断深入，人们对干细胞也赋予许多新的内涵。但对干细胞的临床应用研究，则始于20世纪的60年代。美国的科学家报告称：如果将正常人的骨髓移植到病人体内，可以治疗造血功能障碍。这也许可以认为干细胞的临床应用是从血液系统开始。直至20世纪末(1998年)分离人类胚胎干细胞并在体外培养成功重大发现的信息，举世瞩目，引起了世界科学家的重视，特别是生物科学界的强烈反响。该研究的重大突破，不仅具有不可估量的医学价值，而且具有临床应用的光明前景，并为“开创新疗法”这个平台注入难于估量的活力，给像心肌梗死(cardiac inflaction)、帕金森病(Parkinson’s disease)、糖尿病(diabetes)等疾病的治疗带来了希望。
至于什么是干细胞，虽然至今仍没有一个可被广泛接受的定义，但人们越来越认识到在何种情况下使用“干细胞”这一概念。通常认为：它必定与通过细胞增殖，而不是细胞增大的生长相联系。较普遍认为干细胞是指哺乳动物体内具有无限增殖与可分化潜能的非终末细胞，在人体生长和发育过程中起“主干”作用。它具有再生各种组织、器官的潜能，故医学界称其为“万能细胞”或“源泉细胞”。
干细胞的“干”译自英语stem，意为“树干”或植物的“茎”和“起源”。意为一棵树可以长出树杈，树叶，开花结果等。所以干细胞是一类特殊的细胞，它的神奇主要在于它既具有自我更新能力(self-renewal)，又具有多分化的潜能(murtilineage differentiation)；它是一种经过培养可进行不定期分化并产生特化细胞的细胞。
(二)干细胞的分类和存在的部位
按干细胞在个体发育过程中出现的次序不同可分为：胚胎干细胞(embryonic stem cell，ESC)和成体干细胞(adult stem cell，ASC)。按细胞分化潜能的大小，干细胞基本上可分为三类：
1．全能干细胞(totipotent stem cell，TSC) 具有形成完整个体的潜能，也就是说可以分化成人体各种细胞，它不仅具有与早期胚胎相似的形态特征和很强的分化能力，也可以无限增殖，并分化成全身200多种细胞类型，进一步形成有机体的所有组织、器官，最终发育成一个完整的人体。它具有四个明显的特征：
(1)能大量繁殖并保持未分化的状态。
(2)在一定条件下具有向三个胚层(内、中、外胚层)组织和细胞分化的全能性。
(3)易于进行基因改造操作。
(4)能够形成嵌合体动物从而成为联系细胞和个体之间的桥梁。
2．多能干细胞(pluripoteng stem ceep，PSC) 具有分化出各种组织细胞的潜能，但它却不能发育成一个单独的生物体，即失去了发育成完整个体的能力，也就是说发育潜能受到一定的限制。如骨髓多能造血干细胞是最典型的例子，它可以分化出至少12种血细胞，但不能分化出造血系统以外的其他细胞。
3．单能干细胞(unipotent stem cell，USC) 也称专能干细胞或偏能干细胞。这类细胞只能向一种类型或密切相关的两种类型细胞分化，如上皮组织基底层的干细胞、肌肉中的成肌细胞、神经干细胞等。
干细胞的神奇，主要在于它经过培养可以进行不定期分化，并能产生特化细胞。以往认为成体干细胞主要存在于上皮组织和造血系统。但近几年的研究表明，过去认为不能再生的神经组织和肝脏仍然包含有神经干细胞、肝脏干细胞，此外还有胰腺干细胞、肠上皮干细胞等，所以成体干细胞普遍存在于人体各个器官的说法已为较多学者所认同。也就为利用成体干细胞治疗各种疾病提供了可能。
(三)干细胞真的能治疗百病吗?
近十多年来干细胞技术的出现逐步成熟，对干细胞的研究显得十分活跃。人们不难理解1999年美国《科学》杂志(Science)公布年度世界十大科技成果评选中“干细胞研究的新发现”荣居榜首而举世瞩目，耗资巨大的人类基因计划工程也只能屈居第二。干细胞研究何以受到如此青睐?其中与干细胞的多向分化潜能及可塑性(plasticity)已获公认，以及它带来对人类健康的重大意义不无关系。也就是说成年生物组织干细胞可分化成在发育上无关的干细胞，它不仅揭示和打破了组织再生来源该组织干细胞这一传统观念，最关键是，它具有重要的实用价值，为医学界带来了一个全新的治疗视角，也为病人提供了新的治疗选择。
人们都知道，人体成体干细胞之所以能进行分化，是由于干细胞经常处于特定的微环境中。干细胞所处的微环境也称壁龛(niche)，它对干细胞的子代细胞及周围细胞间复杂的相互作用、局部和远端的信号传送具有重要的作用，也就是说干细胞的微环境对干细胞的分化调控的影响至关重要。因此，不难理解，一方面不同的干细胞的微环境有其独特的需求；另一方面不同的微环境之间也组成了一定互相关联的网络系统，它们彼此之间共同调控着干细胞的命运。但干细胞发育的内源性调控和外源性调控机制以及不同类型的干细胞，其调控机制也不尽相同等等，这都有待人们深层次的探索。
对干细胞的研究，从理论上讲，它可治疗各种疾病，但其最适用的是组织坏死性疾病，如缺血引起的心肌坏死(冠心病)、肌肉萎缩，化学烧伤等引起的角膜缺失及胰岛素依赖型糖尿病等。尤其在近十多年来，用干细胞治疗血液病方面取得了突破性的进展，有些白血病患者得到根治。由此，极大地激发了心脏病医生利用干细胞技术治疗缺血性心脏病的热情。已有零星的报道：“让体内自己再长出一个心脏”的想法已不再是痴人说梦。干细胞对心脏病在内的众多疾病而言，就像已打开的“潘多拉”盒子，为许许多多的心脏病患者带来近在咫尺的希望。然而“潘多拉”盒子真是触手可及了吗?一般认为，判断一种新技术、新疗法，不外乎是：安全性、有效性和性价比(指治疗中的成本效益)等指标。但干细胞移植却有许多基本理论问题尚未得到解决，要过渡到临床应用仍面临重大挑战。例如：胚胎干细胞体外定向分化技术在医学实践中是否成熟是临床应用的前提，从目前实验在通过将胚胎干细胞直接置于培养皿中自发分化为各种组织混合体的过程中，尽管加入各种不同化学物质进行诱导，但最终得到也并不一定就是所需要的、均一的组织类型，这表明干细胞体外定向分化技术仍有较多未解之谜。至于如何寻找各种组织特异性干细胞，尤其是对正常情况下具有非常有限再生能力的脑和肝脏中的干细胞的了解依然是知之甚少，要过渡到临床应用也许还存在很多艰难坎坷的路要走。此外，许多被人们关注的焦点，如：究竟选择哪种类型的移植细胞才能获益最大?选择多少细胞移植剂量才能达到最大的临床效益?干细胞移植应该在什么时候进行才能使机体获益最大?以及干细胞的示踪问题，干细胞植入的路径问题，移植后分化的鉴定和安全性等等。从系统深入的基础研究，以及从研究到广泛的临床应用还有一段距离。这些都需要人们更冷静客观地去思考、认识和解决。
人们都知道采用干细胞技术治疗疾病大概至少要经历三个阶段。首先是把一种组织的成体干细胞直接移植给相应组织坏死的患者以期治疗疾病。其次是如果掌握了干细胞向某种组织定向分化的条件，就有可能在体外对干细胞进行诱导使之“定向”分化成所需要的细胞或对干细胞进行“基因修饰”。对经过“定向分化”或“基因修饰”后的干细胞再进行筛选后，把“合格”的干细胞移植给患者。第三，干细胞技术的理想是：希望在体外能进行“器官克隆”以供患者移植，但要真正在体外形成一个具有空间结构和正常生理功能的人体器官，目前人们还没有这种能力。也许在五六年内难于实现，在短期内只不过是一个“美好的愿望”而已。这些充满着变数，既是十分诱人的机遇而又包含不少艰辛的挑战的方方面面问题，都是人们想要到达胜利彼岸必须逾越的门槛。但目前干细胞移植技术还很不成熟，有报道应用胚胎干细胞植入心脏可能会导致畸胎瘤；利用骨髓细胞移植后出现严重心肌钙化；以及有些研究标榜自己的效率已达到80%以上，可是仔细追问下仅随访了3个月，而随着时间的延长，有效率在直线下降。作为一项复杂的生物医学技术工程，目前对干细胞移植技术的基本理论和伦理问题，也许非常值得全社会更迫切、更冷静去思考；而且一定需要进行更大量的基础研究，需要更严格的临床试验和长期随访观察，才能最终为人类造福。
干细胞移植作为治疗学上的一次革命，和许多新生物一样在发展过程中免不少要经过曲折和坎坷，目前看其进展并不十分顺利，但科学家们要开启“干细胞宝库”为人类造福的执着精神，使人们有理由相信终将有能力获得全能的胚胎干细胞，有效地控制植入的干细胞按需要的定向分化成目的细胞，最大限度地避免在干细胞移植后各阶段中可能出现的问题，最终造福于人类。由于对干细胞基础理论的深入研究和临床的长期观察，人们从各方面得到的信息搭建的“干细胞移植治疗”平台似已浮出水面。如何加固，充实这个平台，为科学发展和人类健康作出贡献是科学家们的神圣使命。