干细胞的类型及其用途

什么是干细胞？

干细胞是身体的天然水库——补充已经耗尽或受损的特化细胞。我们体内都有干细胞在工作。现在，在您的骨髓中，干细胞正忙于制造您每天所需的 1000 亿个新血细胞！

我们需要一直制造新细胞，以保持我们的身体机能。一些特化细胞，如血细胞和肌肉细胞，无法通过细胞分裂复制自身。相反，它们是由干细胞群补充的。

干细胞具有独特的能力，可以在每次分裂时产生自身的副本（自我更新）和其他更特化的细胞类型（分化）。因此，干细胞对于维持血液、皮肤和肠道等组织的持续更新（细胞更换）和肌肉至关重要，这些组织可以根据身体的需要建立起来，并且经常在体力消耗过程中受损。

并非所有干细胞都来自早期胚胎。事实上，我们一生中都有干细胞。考虑干细胞的一种方法是将它们分为三类：

1、胚胎干细胞：从早期胚胎中发现的细胞在实验室中生长。

2、诱导多能干细胞：或“重编程”干细胞：类似于胚胎干细胞，但使用2006年发现的实验室技术从成体特化细胞制成。

3、组织干细胞：组织干细胞也叫成体干细胞，是已进入机体担负着构建某种细胞组织功能的细胞。在胎儿、儿童或成年人的骨髓、肌肉、神经、上皮等组织中，均存在有组织干细胞。

如何比较所有这些干细胞类型？

干细胞是疾病研究的重要工具，具有巨大的临床应用潜力。

一些成人干细胞来源目前用于治疗，尽管它们有局限性。使用由胚胎干细胞制成的细胞的首次临床试验刚刚结束，但在批准用于更多患者的任何疗法之前还需要进一步研究。

同时，诱导性多能干细胞已经在研究中发挥了重要作用，但在考虑用于临床之前还需要做大量工作。

这在涉及 ESC 或 iPSC 的临床试验中也有所体现：虽然 ESC 用于多项治疗疾病的临床试验，但iPSC迄今为止仅用于一项治疗年龄相关性黄斑变性 (AMD) 的研究，该研究目前正在进行抓住。所有其他临床试验都涉及从患者细胞中提取 iPSC，用于疾病建模、药物测试或增加我们对该细胞类型的基本生物学的理解。

当前研究的另一个途径是转分化——将一种特化细胞直接转化为另一种。如果干细胞研究要发挥其为许多衰弱性疾病提供治疗的潜力，所有这些不同的研究方法都很重要。

是什么让干细胞与众不同？

干细胞是非特化的。与通过血流携带氧气的红细胞或与其他细胞一起产生运动的肌肉细胞不同，干细胞没有任何特殊的生理特性。

干细胞可以一次又一次地分裂并产生相同的自身副本。这个过程称为自我更新，并在生物体的整个生命过程中持续进行。自我更新是干细胞的决定性特性。血液和肌肉等特殊细胞通常不会自我复制，这意味着当它们因疾病或受伤而严重受损时，它们无法自我替代。

干细胞还可以分裂并产生更特化的细胞类型。这个过程称为分化。来自不同组织和不同发育阶段的干细胞在它们可以产生的细胞数量和类型方面各不相同。根据经典观点，随着生物体的发育，干细胞在体内产生任何细胞类型的潜力逐渐受到限制。

干细胞研究的潜在应用有哪些？

干细胞可用于研究发育

干细胞可以帮助我们了解复杂的有机体是如何从受精卵发育而来的。在实验室中，科学家们可以追踪干细胞的分裂过程并变得越来越特化，从而形成皮肤、骨骼、大脑和其他细胞类型。确定决定干细胞是选择继续自我复制还是分化成特定细胞类型以及分化成哪种细胞类型的信号和机制，将有助于我们了解控制正常发育的因素。

一些最严重的疾病，如癌症和出生缺陷，都是由于异常的细胞分裂和分化造成的。更好地了解这些过程的遗传和分子控制可能会提供有关此类疾病如何发生的信息，并提出新的治疗策略。这是干细胞研究的一个重要目标。

干细胞具有替换受损细胞和治疗疾病的能力

该特性已用于治疗大面积烧伤，以及恢复白血病和其他血液疾病患者的血液系统。

干细胞也可能是替代许多其他目前尚无可持续治疗方法的破坏性疾病中丢失的细胞的关键。今天，捐赠的组织和器官通常用于替换受损组织，但可移植组织和器官的需求远远超过可用供应。干细胞，如果可以定向分化成特定的细胞类型，则可能提供替代细胞和组织的可再生来源，以治疗包括帕金森病、中风、心脏病和糖尿病在内的疾病。这一前景令人兴奋，但仍然存在重大的技术障碍，只有通过多年的深入研究才能克服。

干细胞可用于研究疾病

在许多情况下，很难获得在疾病中受损的细胞并对其进行详细研究。携带疾病基因或经改造后含有疾病基因的干细胞提供了一种可行的替代方法。科学家们可以在实验室中使用干细胞来模拟疾病过程，并更好地了解出了什么问题。

干细胞可以为测试新疗法提供资源

可以在干细胞系中大量产生的特化细胞上测试新药物的安全性——减少动物试验的需要。其他种类的细胞系已经以这种方式使用。例如，癌细胞系可用于筛选潜在的抗肿瘤药物。

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