这篇文章是由Kusumika (Kushi) Mukherjee贡献的，他是药理学的发展趋势，细胞出版社评论杂志。
干细胞是一种特殊类型的细胞，可以发育或“分化”成具有特定功能的更特化的细胞。在许多组织中，干细胞可以补充/替代不再充分发挥功能的受损细胞。干细胞分化为多种细胞类型的能力使它们成为发育过程的有用模型和有前途的治疗工具。定义干细胞的两个独特特征是:
- 他们的能力自我更新或者在保持未分化“茎”状态的同时进行复制，
- 他们的效力或分化为特殊细胞类型[2]的能力。
我们一般讲4个级别的干细胞潜能:
- 全能性:指一个细胞有能力产生一个有机体中所有的分化细胞，包括胚胎和胚胎外细胞类型。在哺乳动物的发育过程中，从受精卵到桑葚胚阶段的细胞是全能的[2-4]。
- 多能性:当一个细胞有能力分化为胚层、外胚层和中胚层中的任何一层细胞时。从本质上讲，多能细胞可以被认为是多能细胞的后代。多能细胞的一个例子是胚胎干细胞(ESCs)，我将在[2]下面详细讨论。
- Multipotency:当一个细胞可以分化为同一谱系的多种细胞类型时。血液(造血)干细胞是多能细胞的一个很好的例子。
- Unipotency:顾名思义，这类细胞只能分化为一种细胞类型。在成人肌肉中发现的肌卫星细胞是单能的。它们只能分化为肌原性前体细胞[5]。
干细胞分类
干细胞根据来源分为两大类：
- 胚胎干细胞
ESCs是多能干细胞，能够形成所有的成年细胞类型，从5-6天前的人囊胚[6]的内部细胞团(ICM)中获得。它们大多是从异常和/或多余的着床前胚胎中分离出来的在体外受精处理后，在征得供体[7]知情同意的情况下，捐献用于ESC研究。
- 成人干细胞(ASCs)
这些多能干细胞也被称为体细胞干细胞，在成人人体的许多器官中都有少量的特定“干细胞龛”。这些细胞产生特定位置的细胞，主要是为了维持细胞数量或补充死亡细胞。例如，在骨髓中发现的造血干细胞只分化为外周血细胞。通常，每个组织中都有非常少量的ASCs，一旦从体内取出;他们自我更新的能力大大减弱。
胚胎干细胞和成体干细胞可用于不同的研究和治疗目的。这两种类型都有各自的优点和缺点。这里列出了其中一些:
| 特征 | ESC | ASC |
| 自我更新 | 高 | 一度与人体隔离的低体温 |
| 使用 | 普遍的。能产生所有类型的成体细胞。 | 有限的。只能产生特定类型的细胞 |
| 道德的问题 | 高。胚胎在ESC分离过程中被破坏。 | 低 |
| 用于治疗的移植后排斥的机会 | 高 | 低(如果从患者中分离出ASCs) |
多年来，ESCs或ASCs是从事再生医学工作的科学家们唯一现实的选择，但对一种结合两者优点、限制缺点的模型系统的渴望导致了诱导多能干细胞(iPSCs)的产生。
诱导多能干细胞
iPSCs是通过OCT4、SOX2、KLF4和C-MYC四种胚胎基因的异位表达对分化的成年细胞进行重编程而获得的干细胞。2006年，山中伸弥(Shinya Yamanaka)的实验室首次从小鼠成纤维细胞中生成ips细胞，在那里，重编程因子通过逆转录病毒感染[8]传递。第二年，Yamanaka和Thomson实验室分别通过逆转录病毒和慢病毒感染成功地从皮肤成纤维细胞中生成了人类诱导多能干细胞，这项工作得以推进[9,10]。这些杰出的研究成果让山中伸弥获得了2012年的诺贝尔奖。
IPSC和ESC在许多方面非常相似。与胚胎干细胞一样，IPSC具有很高的自我更新率，可以普遍用于生成多种成体细胞类型。与ESC一样，IPSC可以区分在体外进入所有三个胚层的衍生物，形成胚状体，并形成畸胎瘤[11]。IPSC也具有相似的形态、生长特性，并表达与ESC相似的干细胞标记物[11]。
虽然iPSCs和ESCs具有相似的功能，但iPSCs绕过了ESCs的移植兼容性问题和伦理问题。由于诱导多能干细胞可以直接从患者的成年细胞中提取，因此移植后发生排斥反应的几率很低。此外，由于iPSC的产生不需要胚胎，它们的使用绕过了围绕在研究中使用胚胎的问题。有了这些好处，诱导多能干细胞在过去十年中日益成为再生医学研究的理想实验系统。
在本系列的下一篇文章中，我们将讨论两种广泛使用的体细胞转化方法：通过iPSC形成的转化，通常称为重新编程并且，从一种体细胞类型到另一种体细胞类型的直接转化，也称为分化转移．
非常感谢我们的客座博主Kusumika（Kushi）Mukherjee。
Mukherjee是《印度时报》的编辑药理学趋势，细胞出版社评论杂志。在麻省总医院和哈佛医学院完成博士后培训后，她加入细胞出版社，追求科学传播和出版的职业生涯。在LinkedIn @上和她联系https://www.linkedin.com/in/
工具书类
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