什麼是幹細胞？

如果你在顯微鏡下觀察它們，

它們只是簡單的小小的圓形細胞。

如果長時間觀察（實時動態）

發現有兩個顯著的特徵。

它們可以不停地分裂。

只需要一個細胞

一個月後

可以把變成數十億個細胞。

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

可以變成腎臟

事實上，韦德国际身體就含有豐富的幹細胞。例如，韦德国际的造血幹細胞每天製造數十億個細胞，能夠分化為所有類型的血細胞：白細胞、紅細胞和血小板。

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復再生這方面存在巨大的應用潛力。儘管存在着諸多爭議，並且諸多倫理問題尚未解決。無論如何，以幹細胞為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，分為三類：全能幹細胞（Totipotent stem cell）：胚胎干細胞。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）與專能幹細胞（Multipotent stem cells，成體幹細胞）

作為多能幹細胞，能夠分化為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、臍帶以及子宮內發育所需的支持組織（所以，胚胎幹細胞不屬於全能幹細胞）。內細胞團細胞，胚胎細胞，生殖嵴細胞都屬於多能幹細胞。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，

內源性組織幹細胞屬於專能幹細胞，也是組織駐留幹細胞（Resident stem cell）。韦德国际一般說的顺利获得激活內源性幹細胞起作用，就是指的這種細胞。

圖1：幹細胞可以從個體生命周期的不同時期取得。

现在可以利用自體組織、同種異體組織及生物材料來修復和重建缺損的組織。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给予一個均一穩定的用於組織修復或疾病治療可規模化的細胞來源。

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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內細胞團(Inner cell mass，ICM)里獲取的，具有分化為成體各種組織的能力。科學家已經取得了至少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、內皮細胞以及胰島細胞的能力。

儘管胚胎幹細胞強大的再生分化能力非常適用於細胞替代治療，但是有利也有弊，胚胎幹細胞也可能出現失控性異常分化，導致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麼新鮮事，國內外都在嘗試。世界上首株人胚胎幹細胞繫於1998年建立。2009年，美國FDA批准了傑龍（Geron）公司召开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。首例病人於2010年接受治療。2010年，美國FDA又批准先進細胞技術（ACT）公司召开第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還批准ViaCyte公司召开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，與特朗普上台後政策相關。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，已經召开了諸多胚胎幹細胞源分化細胞的人體臨床研究。

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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，可分化為成骨細胞、軟骨細胞和脂肪細胞。

間充質幹細胞廣泛分佈於幾乎所有組織（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：在具備麻醉狀態下，與從患者髂骨中抽取骨髓幹細胞相比，顺利获得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於再生治療，並已表明其具備分化為軟骨、骨、肌肉和脂肪組織的能力。例如，在兔踝關節缺陷模型上人們發現其能形成軟骨。在韦德国际對鼠顱蓋骨缺陷模型的試驗中發現其具有骨質形成潛能。將含有脂肪源性幹細胞的磷灰石包覆聚乳酸-甘醇酸（PLGA）支架植入小鼠直徑為4mm的顱骨極限缺損模型中，發現其癒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）缺乏的小鼠脛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。這表明肌肉內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。

圍產期組織來源如臍帶，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於胎盤MSCs，因此它的臨床應用也比胎盤多很多。

现在來看，臍帶MSCs可以廣泛應用於多種疾病的治療。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、中國臨床試驗註冊中心等網站上查到。治療的疾病包括關節炎、中風、肝臟疾病、糖尿病、心血管疾病等，見下圖：

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組織特異性幹細胞

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於特定的微環境內，並受環境信號的影響維持其多能性。他們能夠在生命周期內自我複製和分化，並以此維持組織器官的穩定狀態（穩態）和組織的修復。有人預測幹細胞調節的穩態的破壞可能是腫瘤形成的原因。研究人員现在正持续地研究是否可以刺激駐留幹細胞（resident stem cell）在體內的分化以加速組織修復。此外，移植外源性組織駐留幹細胞有可能為有助于局部組織修復给予細胞刺激因子。

以皮膚為例，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。位於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復。人們已經描述了分佈在在基地細胞層、毛囊和皮脂腺的不同的幹細胞系 。基底幹細胞被認為同時具有不對稱分裂（分裂為一個用於自我更新的幹細胞和一個用於形成表皮層的子代細胞）和對稱分裂（分裂為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。對於這些機制的透徹理解將是在細胞再生方向上以幹細胞為基礎治療的關鍵所在。 

圖5：不對稱分裂。

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總結

1）不同來源的幹細胞被不同的组织賦予了不同的「定義」、「神力」，大有在某些所謂「健康管理」的组织中形成論劍之勢。

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，沒有最好的，只有最合適的！

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。顺利获得再生醫學，人類希望有一天能夠修復和恢復嚴重的組織損傷，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復的過程。

詞彙表

全能性（Totipotency）：細胞能夠發育成整個生物體的能力，包括胚外組織（卵黃囊、胎盤）。
多能性（Pluripotency）：細胞能夠發育成整個生物體的能力。胚胎幹細胞具有多能性，是分佈於胚囊內的細胞。
限制性多能性（Multipotency）：細胞能夠發育成一個胚細胞系（如中胚層）的能力。大多數成人幹細胞具有限制性多能性。
胚胎幹細胞（Embryonic stem cells）：來自於胚囊內的具有多能型並能夠發育成多個不同細胞系和細胞類型的細胞。
成體幹細胞（Adult stem cells）：骨髓、脂肪組織和臍帶血中的間充質細胞以及軀體各器官內的駐留幹細胞（resident stem cells）。成體幹細胞具有限制性多能性。

誘導多能幹細胞（Induced pluripotent stem cells）：成體細胞在轉錄因子作用下，重組產生的與胚胎幹細胞有類似特點的幹細胞。

主要參考文獻：

Mesenchymal stem cells derived from human pluripotent cells, an unlimited and quality-controllable source, for therapeutic applications. StemCells. 2018 Dec 18