1. 會“變”的細胞——幹細胞

·什麼是幹細胞？

什麼是幹細胞（stem cell）呢？簡而言之，幹細胞就是一類會“變”的細胞。

它們是這樣一類細胞：

首先，它有無限的自我更新能力，可以在動物胚胎和（或）組織中一直分裂、並保持原本的未分化狀態。就像孫悟空劃去了生死簿上的名字以後，就再也不怕被閻王捉了。

其次，它具有分化的能力，也就是“變”的能力，在不同的培養條件下，它可以變成不同種類、具有不同功能的細胞。就像孫悟空，想變美女變美女、想變帥哥變帥哥、想變奧特曼變奧特曼！（不過不應該是幹細胞它想變啥就變啥，而是科學家們想讓它變啥就變啥，這可是研究幹細胞的重要的熱點領域噢！）

幹細胞就是會“變”的細胞

最後，它是一類在細胞發育過程中處於較原始階段的、尚未充分分化的、尚不成熟的細胞。就像菩提祖師給孫悟空起名字的時候說的那樣：“猻字去了獸傍，乃是個子係。子者，兒男也；係者，嬰細也。正合嬰兒之本論。教你姓‘孫’罷。”越小越年輕越是有變化的能力。

總結一下，幹細胞就是體內能“分”會“變”的“嬰兒”細胞。

·幹細胞的全家福

幹細胞可是一個大家族，根據不同的分法可以分為以下幾類：

首先，根據它的發育等級和分化能力，可以分為全能幹細胞、多能幹細胞和單能幹細胞。

全能幹細胞，顧名思義就是啥樣的細胞都能變，嘻嘻，實際上不是的，光“啥都能變”有啥了不起的？全能幹細胞的能耐可不止這麼點！它的能耐是：它能形成一個新的生命個體。也就是說，從這一個細胞出發，經過分裂、增殖、分化最終可以得到一個完整的生物。這樣的細胞對人體目前來說隻有兩種：一是，受精卵；二是，四分體時期的細胞（有的科學家認為桑椹胚時期的細胞也具備全能性，不過沒有達成廣泛共識）。可惜的是，這樣的細胞太少了，而且以目前的科學技術還沒有辦法把它們分離出來傳代培養（就是讓它們不停的分裂還能保持原有的功能特點啦），所以我們實際上很少研究這一類的幹細胞。

多能幹細胞才是所謂的“啥都能變”的幹細胞呢！為了區別期間，也有人把“啥都能變”的細胞叫“萬能幹細胞”，而把“能變很多種”的叫“多能幹細胞”。“啥都能變”就是說人體的各種各樣的細胞它都能變（當然要給它適當的環境），而“能變很多種”則是可以變成幾種不同的細胞，但不是所有種類的細胞都能變，比如“造血幹細胞”。但無論如何，它們可以變出不同的細胞、組織、器官，卻沒有辦法形成一個完整的生物個體。

單能幹細胞就悲劇了，它是隻能變一種至多是兩種細胞的幹細胞，是幹細胞中等級最低的一種，甚至被有“細胞種族歧視”的人不稱其為“幹細胞”，比如說“成肌細胞”啥的。其實人家還是具備一些幹細胞的特性的，如自我更新能力、分化能力和相對的處於原始階段（單能幹細胞：“就是嘛！別拿村長不當幹部！”）。

其次，根據幹細胞的來源，我們還可以把它們分成胚胎幹細胞和成體幹細胞。最新的研究中還有一類新的幹細胞，就是誘導多能性幹細胞。

胚胎幹細胞當然就是來自於胚胎的幹細胞，實際上是來源於胚胎早期的幹細胞。在胚胎的早期有一個階段叫做胚泡，在這個階段胚胎的樣子像一個小泡泡，在這個小泡泡裏有一小團細胞叫內細胞團，胚胎幹細胞就是從這一小團細胞中分離出來的。胚胎幹細胞是一類“萬能幹細胞”，它們具有分化成各種細胞類型的能力。

成體幹細胞則是來源於成體的幹細胞，它們根據組織來源的不同，又可以分為骨髓幹細胞、神經幹細胞、臍血幹細胞、間充質幹細胞等等，根據分化能力的不同，也可以分為造血幹細胞、神經幹細胞、肌肉幹細胞、脂肪幹細胞等等。其實同一種組織來源可以有多種不同分化能力的幹細胞，比如骨髓和臍血裏就都有造血幹細胞和間充質幹細胞，而功能不同的成體幹細胞有時也會分化出相同的細胞，比如間充質幹細胞和肌肉幹細胞在一定的條件下可以分化成血細胞，這叫做幹細胞的橫向分化。

最後一種就是誘導多能性幹細胞了。這可是近幾年幹細胞研究中最熱的熱點。這種細胞的來源是成體細胞，甚至是終末分化的細胞（也就是沒有任何分化能力的細胞），比如胃腺細胞、淋巴細胞等，通過體外人工誘導的方法，比如用病毒給它插入幾個基因之類，使它們回到最初的幼稚狀態（返老還童？），重新具備了多能性，成為多能性細胞。這種細胞理論上講是要與胚胎幹細胞有著同樣的功能和特點的多能性幹細胞，隻是來源有所不同罷了。

最近還有科學家天才地誘導成功了成體幹細胞，就是用終末分化的細胞在體外誘導出來了具備分化成某種類型的細胞（心肌細胞）的幹細胞，這也是一種誘導多能性幹細胞。

·幹細胞的“商標”

這兒存在一個問題，我們區分幹細胞都是根據它們的分化能力來區分的。比如骨髓幹細胞，這位說了，我從骨髓裏拿出這麼多細胞，看上去都差不多我怎麼知道哪些細胞是可以分化的，哪些細胞不能呢？

所以我們就要給幹細胞們都帶上標簽，也就是它們的“商標”。

以胚胎幹細胞為例，鑒別它們的方法有很多，一步一步來：

首先，從長相上來看，胚胎幹細胞還是有一定的特點的，比如細胞比較小，核比較大，核仁（在顯微鏡下能看到的細胞核內較致密的團塊區域）比較明顯，細胞排列致密（也就是擠在一起長啦），而且小鼠的胚胎幹細胞團會長成一個一個小鼓包，就像紐扣一樣；而人的則長成一個個小圓盤，和周圍的細胞（滋養層細胞）有著比較明確的分界線。

其次，胚胎幹細胞應該具有正常穩定的整倍體核型。這是什麼意思呢？大家都知道絕大多數的動物的染色體數都是雙數，染色體都是成對存在的。但是在人工培養的環境下，分離出的細胞的染色體往往會發生丟失，這兒丟一條、那兒丟一條；有時又會增加（在分裂過程中核物質沒有平均分裂啥的）；還可能有斷裂了、重連了的，總之就是染色體不再是規規矩矩的雙數的完整的了。這種情況在體外培養的腫瘤細胞中特別多見。但體外培養的胚胎幹細胞卻不能容忍這種情況的存在，胚胎幹細胞必須是完完整整、漂漂亮亮的整倍體。

第三，端粒酶活性。有一種理論，認為人的終極預期壽命是120歲，這是怎麼算出來的呢？它是通過計算人的細胞的分裂次數的極限算出來的，也就是說，人類細胞最多隻能分裂50次。為什麼呢？就是因為在人類染色體的末端有個叫端粒的區域，每一次分裂都會短一截，分裂50次就沒有啦。而端粒酶則可以合成端粒的DNA序列。不過端粒酶隻在生殖係細胞和胚胎組織中表達，所以胚胎幹細胞裏應該有高水平活性的端粒酶表達。

第四，細胞表麵標誌物。不同的細胞會表達一些不同的蛋白，如果這些蛋白主要表達在細胞膜上，使我們比較容易的能檢測到，我們就叫它們“細胞表麵標誌物”。對於胚胎幹細胞來說也是如此，比如人的胚胎幹細胞就會表達階段特異性胚胎抗原3（SSEA-3）、階段特異性胚胎抗原4（SSEA-4）、高分子量糖蛋白TRA-1-60和TRA-1-81、以及最常見的堿性磷酸酶（AP）等。此外，一些不是在膜上表達，但在胚胎幹細胞中比較特異性的高表達的蛋白，也被用於鑒定胚胎幹細胞，比如：Oct4、Sox2、Nanog等等。

最後，鑒定一株培養的細胞是否是胚胎幹細胞的最終的標準（金標準）是看它有沒有分化潛能。一種方法是將胚胎幹細胞皮下注射到免疫缺陷（也就是沒有或隻有很弱免疫排斥能力）的小鼠體內，比如SCID-bg小鼠，如果這些細胞可以在這樣的小鼠體內發育形成有三個胚層成份的畸胎瘤，那麼就說明了這株細胞具有“多能性”，是實至名歸的“胚胎幹細胞”。另外，也可以在體外培養，鑒定分化潛能。實際上，當改變培養環境時，比如去除滋養層細胞（胚胎幹細胞喜歡長在某些其他種類的細胞上，這些細胞就好像是胚胎幹細胞的保姆）、或者不再在培養基內加入某些生殖因子如白血病抑製因子時，胚胎幹細胞就會自發的發生分化，形成類胚體，若將類胚體進一步分化，就可以形成許多種不同的細胞，如造血、內皮、神經和肌肉譜係的細胞，通過檢測成體細胞的特異性細胞表麵標誌物，就可以成功的把它們鑒定出來了。

看到了吧？幹細胞的鑒定是一個非常複雜而細致的工作，科學研究就是這樣，絕大多數都是艱苦細致無聊的重複勞動，真正激動人心的時刻並不多。但是沒有這些艱苦細致的工作，也就不會有真正激動人心的時刻了。

2 幹細胞有啥用？

·幹細胞的強大功能

就像孫悟空一樣，幹細胞本事大，所以就非常有用，可以用於醫學和基礎研究的很多個領域。不過離現實最近的，還是再生醫學。就是以幹細胞為“種子”，培育出器官組織等，來替換被損傷的、自身病變或衰老的器官組織。所以，美國《科學》雜誌1999年將幹細胞研究列為世界十大科學成就的第一，排名尚在人類基因組測序和克隆技術之前。

最早的幹細胞治療開始於骨髓移植，早在20世紀60年代就已經開始了實驗性治療，到70年代，異體骨髓移植已經在治療血液係統疾病中得到了廣泛利用。但是因為配型不易，骨髓資源稀缺，真正能夠得到救助的病人還是少數。20世紀80年代，開始出現了自體造血幹細胞移植的研究，就是先用化療藥物清除病人體內殘存的癌細胞，然後再將事先提取的病人自己的骨髓細胞分選出“好”的細胞，采用特殊的培養體係，選擇性的讓正常的造血細胞生長，重新移植回病人的體內。這樣，雖然複發率較異體移植要高一點，但不存在配型和骨髓來源問題，所以得到了廣泛的應用。自體骨髓移植不僅可以用於治療白血病，還可以用於淋巴瘤和某些實體瘤的治療。

隨著醫學研究的深入和醫學科技的發展，之後又出現了外周血造血幹細胞移植和臍帶血造血幹細胞移植。前者是利用藥物，讓本來待在骨髓等邊緣池（造血幹細胞休息的地方）的造血幹細胞跑到血液中，然後再用特殊的機器將它們分離出來，用於移植。後者，則是在胎兒分娩時將臍帶裏的血液保存下來，因為臍帶血細胞幼稚程度低，免疫原性也低（就是不易引發免疫反應），所以不但可以用於自體移植（保存在臍血庫，需要用時再拿出來），還可以用於異體移植（造福他人）。在以後的章節中我們會分別對這些應用做一些介紹。

美國傑龍生物醫藥公司（Geron Corporation）2010年10月11日宣布，佐治亞州亞特蘭大“牧者中心”醫院已於2010年10月8日利用該公司培植的GRNOPC1人類胚胎幹細胞，展開全球首宗人類胚胎幹細胞治療的人體臨床試驗。

[延伸閱讀] 在我國，20世紀60年代就開始了骨髓幹細胞移植方麵的研究；1992年第一個骨髓移植非親屬供者登記組在北京成立，“中華骨髓庫”正式接受捐贈（2000年11月改名為中國造血幹細胞捐獻者資料庫）；2002年，北京建立了臍帶血幹細胞庫；2009年上海成立了國家幹細胞工程技術研究中心醫學轉化基地。幹細胞技術的研究已經進入了臨床應用的階段。 目前研究中應用幹細胞治療的疾病主要有： 神經係統：阿爾茨海默病、帕金森病； 血液：白血病、鐮狀細胞貧血症、地中海式貧血； 心髒：心肌梗塞； 骨組織：軟骨缺損、退化性關節炎； 肌肉：肌營養不良症； 胰髒：糖尿病； 肝髒：肝炎； 皮膚：燒傷； 脊椎：脊椎損傷,等

·幹細胞的使用規範

利用幹細胞進行再生醫學的研究與治療，有的是用體細胞在體外培養後再植入人體為主的細胞治療產品、還有單純的移植用人體細胞或組織，甚至還有結合生物基質、人體細胞與生長因子於一身的組織工程醫療產品，它們都是人體細胞組織產品。它們根據來源不同，又可以分為：自體、異體和異種移植產品。

這些來源於人體的細胞組織產品的生物學特性千差萬別，而從藥品、醫療器材的角度講，也與其他的藥品、醫療器材完全不同。鑒於目前世界上幹細胞治療領域的迅速發展，美、歐各國都已經先後研究評估出了各自的管理機製。首先，是根據人體細胞組織產品的生物學特性來對產品進行分級和分類；其次，就是對這些產品的人類傳染病及其病原體的篩查與監控，以及在處理過程中確保不受微生物汙染。

總的來說，以幹細胞為主的用於再生醫學的人體細胞組織現在已經成為了一類“產品”，正在走向產業化道路，對這一類產品的監控，已經在各國法律中提到了議事日程上來了。

對於我們普通老百姓來說，我們所要知道的就是，從正規來源獲得的用來修複我們的組織器官的無論是幹細胞還是用幹細胞構建的組織、器官，都是在國家的嚴密監控之下，有嚴格的法規規定的，其安全性和可靠性還是可以信賴的。

還有一點是，一旦一類科學研究走上了產業化之路，那就是說它走上了發展的快車道，在利益的驅使下，這項研究將不隻是國家資助下的實驗室研究，而會擴展到商業和工業領域，這無疑是廣大患者的福音，再生醫學的發展將大有可為。