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成体干细胞
成体干细胞是指存在于一种已经分化组织中的未分化细胞，这种细胞能够自我更新并且能够特化形成组成该类型组织的细胞。成体干细胞存在于机体的各种组织器官中。成年个体组织中的成体干细胞在正常情况下大多处于休眠状态，在病理状态或在外因诱导下可以表现出不同程度的再生和更新能力。
概述
成年动物的许多组织和器官，比如表皮和造血系统，具有修复和再生的能力。成体干细胞在其中起着关键的作用。在特定条件下，成体干细胞或者产生新的干细胞，或者按一定的程序分化，形成新的功能细胞，从而使组织和器官保持生长和衰退的动态平衡。过去认为成体干细胞主要包括上皮干细胞和造血干细胞。最近研究表明，以往认为不能再生的神经组织仍然包含神经干细胞，说明成体干细胞普遍存在，问题是如何寻找和分离各种组织特异性干细胞。成体干细胞经常位于特定的微环境中。微环境中的间质细胞能够产生一系列生长因子或配体，与干细胞相互作用，控制干细胞的更新和分化。
优点分析
获取相对容易
源于患者自身的成体干细胞在应用时不存在组织相容性的问题，避免了移植排斥反应和使用免疫抑制剂
理论上，成体干细胞致瘤风险很低，而且所受伦理学争议较少
成体干细胞还具有多向分化潜能
分化来源
研究人员已经在多种组织和器官内发现有成体干细胞的存在。关于成体干细胞，有一点是非常重要的：在组织内只含有极少量的干细胞。研究人员认为，干细胞存在于组织的特定区域内，从而在数年内都维持静止休眠状态――也就是保持不分裂的状态，直到组织受到损伤或发生疾病时被激活，才开始分裂。已经报道的含有干细胞的成体组织包括：脑、骨髓、外周血液、血管、骨骼肌、皮肤和肝脏。
检测方法
科学家尚未就成体干细胞的鉴定标准达成一致，然而，经常被采用的鉴定方法包括：
1)利用分子标记在活体组织中对细胞进行标记，然后确定它们所产生的特定细胞类型。
2)将细胞从活体动物上分离出来，在对其进行细胞培养的过程中进行标记，之后将细胞移植入另一个动物体内，观察该细胞是否可以再生其来源组织。
3)分离细胞，进行细胞培养，并对其分化进行控制，通常采用加入生长因子或向细胞内引入新基因的方法，进而观察细胞的分化方向。
研究历史
成体干细胞的研究始于20世纪60年代人们对造血干细胞(hematopoietic stem cells, HSC)的研究。HSC 是目前研究得最为清楚、应用最为成熟的成体干细胞，它移植治疗血液系统及其他系统恶性肿瘤、自身免疫病和遗传性疾病等均取得令人瞩目的进展，极大促进了这些疾病的治疗，同时也为其他类型成体干细胞的研究和应用奠定了坚实的基础。成体干细胞的应用研究是再生医学的一个重要组成部分，是很多疾病可供选择的治疗手段，同时又是一个多学科交叉的领域，需要分子和细胞生物学家、胚胎学家、病理学家、临床医生、生物工程师和伦理学家等的共同参与。随着对成体干细胞可塑性研究的不断深入和临床应用研究的不断扩展，成体干细胞最终走向临床应用的希望越来越大。
可塑性
随着成体干细胞研究的深入，研究者观察到成体干细胞可以突破其“发育限制性”，跨系，甚至跨胚层分化为其他类型组织细胞。例如，骨髓来源的干细胞在特定环境中可向肝脏、胰腺、肌肉及神经细胞分化；肌肉、神经干细胞也可向造血细胞分化。人们称这种现象为“干细胞的可塑性”。造血系统发育分化一直被认为是有严格的层次等级，多能的具有自我更新能力的HSC在最顶端，定向祖细胞居于中间位置，而各个终末分化的细胞位于最底层；但是这个关于干细胞分化的经典模型受到严峻的挑战，Blay 等对成体干细胞可塑性的研究表明，这种分级分化模型已不再正确。成体干细胞的这种特性为其在多种难治性、终末期疾病的治疗中应用带来希望。关于成体干细胞可塑性仍然存在争议，其中成体干细胞异质性假说和细胞融合假说分别对干细胞的可塑性提出了质疑，并有相关的实验证据支持这种质疑。然而，关于成体干细胞的跨系，甚至跨胚层分化的能力，通过诱导成体干细胞得到各种我们所需要的细胞，用于各种疾病的治疗，这为成体干细胞治疗研究进一步加温，掀起了又一轮的热潮。
比较研究
应用前景广阔
与胚胎干细胞相比，成体干细胞具有许多优势：
1、胚胎干细胞具有全能性和可以建系传代等优点，因此理论上应用前景广阔。但实际上由于每个个体的主要组织相容性复合体（MHC）不同，同种异体胚胎干细胞及其分化组织细胞用于临床会引起免疫排斥，因此基于胚胎干细胞的治疗方案要求对患者进行长期免疫抑制剂治疗或将患者的造血系统和外来细胞形成嵌合体。尽管最近有研究证实，人胚胎干细胞能诱导分化成为造血细胞，但小鼠胚胎干细胞的实验表明，来源于胚胎干细胞的造血细胞在体内无法重建造血机制，因而限制了临床应用。为了解决免疫排斥的问题，研究人员探索将患者的体细胞核移植到去核的健康供体卵细胞中，在体外克隆并随后发育分化产生携带患者自己MHC的胚胎干细胞。这些胚胎干细胞及其衍生组织移植后不会产生免疫排斥，因此可以用于患者病变组织及其功能的重建，这就是治疗性克隆。但一些研究观察到，胚胎干细胞发育分化过程中具有极高的非整倍体发生率，美国马萨诸塞州耶尼德研究组的最新研究发现，克隆动物的基因在构成没有缺陷的情况下，也不能像正常动物基因一样准确表达出来，也就是说，克隆动物存在无法正确生长发育的危险。正是这个原因，造成现在98%的动物克隆实验失败，而顺利降生的克隆动物也经常出现体重超重等异常。研究还发现，利用目前的克隆技术取患者体细胞核的细胞克隆培育出来的新组织一样会存在缺陷，这项技术还有待完善、成熟。体细胞克隆所需的卵细胞难以获得，成体干细胞则可从患者自身获得，而不存在组织相容性的问题，治疗时可避免长期应用免疫抑制剂对患者的伤害。此外，少量的骨髓切除治疗有助于形成部分造血嵌合，可使异体成体干细胞的治疗成为可能。
非定位性
2、虽然胚胎干细胞能分化成各种细胞类型，但这种分化是“非定位性”的。目前尚不能控制胚胎干细胞在特定的部位分化成相应的细胞，当前的做法容易导致畸胎瘤。在应用胚胎干细胞治疗前，必须先进行初步的细胞诱导分化，以防止畸胎瘤的发生。应用胚胎干细胞时，也必须确认胚胎干细胞供者没有诸如（肌）营养失调症之类的遗传性疾病。相对而言，成体干细胞不存在上述问题，例如骨髓移植实验并不引发畸胎瘤。
高度分化能力
3、成体干细胞也具有类胚胎干细胞的高度分化能力。我室在国内率先提出了成体干细胞可塑性及中胚层来源成体干细胞分化机制研究，已在国家卫生部立项，并获得国家科技攀登计划、国家自然科学基金、纽约CMB基金、卫生部专项基金、天津市科委重大科技攻关“干细胞组织工程”项目和中美合作项目等大力支持。现已建立了干细胞平台技术，从肌肉、肝脏、骨髓中成功地发现和分离了成体干细胞群，完成了干细胞定向诱导分化成骨、软骨、神经细胞、心肌细胞和血管内皮细胞的研究；最近又研究发现，从胰腺等组织可分离出间充质表型的成体干细胞群，具有多系分化潜能国内外尚未见相关报道。另外，我室率先在体内和体外实验证实，间充质表型干细胞群可在干细胞调控因子诱导下转化成造血干细胞，在本次大会上多家著名实验室也重复出同样结果。在上述研究工作的基础上，我们又提出了成体干细胞研究的新假说，即在人体发育的过程中，成体干细胞是存留在多种组织中、具有多系分化能力的亚全能干细胞群体，这些细胞都具有相同或相似的细胞表型，在适合的微环境下可分化成多种组织细胞。成体干细胞移植是治疗血液系统疾病、先天性遗传疾病以及多发性和转移性恶性肿瘤疾病的最有效方法。
胚胎干细胞优势
但胚胎干细胞也存在自身的优势：
1、胚胎干细胞能永生化，可以传代建系，且增殖能力强，来源充沛。
2、虽然成体干细胞具有向多系分化的能力，但这种分化的“效率”尚不理想。通过体外的扩增培养能提高转化效率，但是体外的转化是否会引起成体干细胞遗传变化还有待证实，而且这种分化是否是成体干细胞多系分化的结果尚无法肯定。即使是成体干细胞多系分化的结果，我们也不明了是何种信号诱导了整个过程的发生。而胚胎干细胞的研究已经有三十多年的历史。鼠胚胎干细胞的研究已经证明了胚胎干细胞的全能性。相应的信号诱导机制的研究也取得了长足的进展。目前鼠胚胎干细胞的研究成果给正在进行的人体胚胎干细胞研究很大的助力。成体干细胞和胚胎干细胞各有自身的优势和缺陷。对于一个实验室而言，同时开展对两者的研究，不仅是可能的，而且能互为裨益，相得益彰。两者的研究对干细胞领域而言都是必要的。
疾病治疗
心肌疾病
很多心脏疾病都可以通过各种治疗手段得到有效的治疗，但过量功能心肌细胞的丧失导致的心功能不全，仍然是影响疾病预后的主要问题。同种异体心脏移植非常昂贵，而且供体来源少，移植后的心脏非常脆弱，不可能作为晚期心力衰竭的常规治疗方法。成体干细胞治疗的研究通过在受损伤的心脏中产生新的有功能的心肌细胞来修复受损伤的心肌，治疗心力衰竭。应用干细胞治疗心力衰竭通常被简单地认为是产生新的心肌细胞，但实际上要复杂的多。心力衰竭通常是由特定的原因产生的，这些原因必须被消除，这是任何试图重建心肌的努力成功的前提条件。更重要的是，与骨髓移植不同，心肌的基本功能单位不仅仅是由单独心肌细胞完成，而是由多种细胞互相配合共同完成的。干细胞治疗产生的心肌细胞必须以正确的方向整合，避免导致心肌纤维排列紊乱(因为这本身就是一种病态)；必须能通过毛细血管网获得营养；必须能够被蒲肯野纤维系统激活产生快速有规律的电激活，以防止兴奋折返和独立的自发起搏点活动；必须具有交感神经兴奋性等。总之，通过干细胞治疗心脏疾病面临的挑战远远大于骨髓移植和输血治疗，离真正的临床应用尚有待时日，需要开展全面、系统的研究。
神经退行性疾病
成体干细胞及其子代细胞移植或动员脑组织内的干细胞被认为是将来治疗神经退行性疾病的有效方法。考虑到人脑结构和功能的复杂性，通过替代疾病中丢失的细胞来恢复损伤的功能听起来是不现实的，然而动物模型研究已证实神经元替代修复损坏的神经通路是可行的，临床试验研究也证实在人脑中细胞替代治疗同样能达到症状缓解。成体干细胞用于治疗帕金森氏病、中风、肌萎缩性侧索硬化症、亨廷顿氏舞蹈病，甚至精神分裂症等神经系统疾病均进行了大量的基础和试验研究。帕金森氏病可能是研究最充分和效果最为肯定的。成体干细胞治疗神经退行性疾病的研究仍处在起始阶段，必须谨慎前行，避免对患者开展无科学依据的临床试验。需要认真研究控制干细胞增殖的关键分子，以控制神经干细胞的过度生长，当然还需要知道，如何更好地实现移植细胞与已存在的神经突触网络的功能整合。为进一步开展研究，使之最终走向临床应用，需要尽快建立能够很好地模拟人类神经退行性疾病的动物模型。
骨骼疾病
临床实践中经常会遇到大范围的骨缺损，如在创伤、炎症和肿瘤外科手术治疗以后等。重建大范围的骨缺损仍是临床治疗面临的一个难题，目前尚没有有效的治疗手段，骨髓来源干细胞及其他来源干细胞都可以分化得到成骨细胞，通过将细胞与支架材料结合后移植于受损部位，用于修复骨骼缺损的实验研究首先在小动物体内实现，随后在大动物体内亦得到证实，证明了成体干细胞应用于修复骨缺损的可行性，随后的临床试验研究证明，此方法是治疗骨骼疾病的一种有效方法。
肝脏疾病
早在60多年前研究者就认为在成体肝脏中存在着肝干细胞，但直到现在仍然存在争议，很大一部分原因是因为没有肝干细胞的特异性基因得到确认，以及在部分严重肝损伤后的肝再生不需要激活肝干/ 祖细胞，成熟的原本处于静止期的肝细胞通过分裂也能部分发挥肝再生的作用。成体干细胞治疗肝脏疾病的另一个可能途径是利用造血干细胞的跨系、跨胚层分化能力诱导得到肝细胞。啮鼠动物的HSCs 在肝损伤模型中植入肝脏后能够分化为有功能的肝细胞，并参与肝组织修复，在动物体内开展的研究结果是令人振奋的，但是临床应用需要更确实的证据，证明人的HSCs在进行肝脏移植后具有和啮鼠动物同样的特性。
