[科普中國]-全能干細(xì)胞

全能干細(xì)胞是能夠分化發(fā)育成為各種組織器官的細(xì)胞，其全能性很強。全能干細(xì)胞是指受精卵到卵裂期32細(xì)胞前的所有細(xì)胞。全能干細(xì)胞是指具有無限分化潛能，能分化成所有組織和器官的干細(xì)胞。具有形成完整個體分化潛能。胚胎干細(xì)胞就屬于這一種。胚胎干細(xì)胞在進(jìn)一步的分化中，可形成各種組織干細(xì)胞，又稱多能干細(xì)胞，多能干細(xì)胞也叫APSC多能細(xì)胞，它具有分化出多種細(xì)胞組織的潛能，但失去了發(fā)育成完整個體的能力，發(fā)育潛能受到一定的限制。

多能干細(xì)胞取自囊胚，原腸胚期。多能干細(xì)胞進(jìn)一步分化，可形成專能干細(xì)胞·專能干細(xì)胞只能分化成某一類型的細(xì)胞。原腸胚以后的干細(xì)胞只能是專能干細(xì)胞了，如某些肝臟細(xì)胞，骨髓造血干細(xì)胞 。所以臍帶或者成人骨髓中的都已經(jīng)是專能干細(xì)胞了，即純體外培養(yǎng)只能分裂分化出特定的組織細(xì)胞，如骨髓只能分裂出各種血細(xì)胞。

簡介全能干細(xì)胞(tortipotentialstemcell)， 亦稱多能干細(xì)胞。它能在損傷的造血組織中增殖和分化，并重建破壞了的造血功能?，F(xiàn)公認(rèn)全能干細(xì)咆是各種血細(xì)胞的共同始祖，用脾集落技術(shù)證實脾集落形成單位(cru-s)即代表全能干細(xì)胞1。

在胎兒、兒童和成人組織中存在的多潛能干細(xì)胞統(tǒng)稱成體干細(xì)胞。成體干細(xì)胞具有自我更新的能力，并且可以分化成與其來源不同的其他組織類型的細(xì)胞。一種組織來源的干細(xì)胞可分化成各種類型的細(xì)胞，即干細(xì)胞可塑性。成體干細(xì)胞可塑性是成體干細(xì)胞應(yīng)用于臨床的基礎(chǔ)，但對干細(xì)胞可塑性機制的認(rèn)識學(xué)術(shù)界仍存在較大的爭議，先后有學(xué)者提出脫分化、異質(zhì)細(xì)胞群體和細(xì)胞融合等學(xué)說，但都不能完全解釋成體干細(xì)胞的可塑性。近年來的研究提示，成體組織中存在多潛能干細(xì)胞，我們發(fā)現(xiàn)在胚胎發(fā)育后的多種組織中都存在一類原始干細(xì)胞群體，在體內(nèi)、外的特殊環(huán)境下，這類原始干細(xì)胞可分化為不同胚層的組織細(xì)胞，我們稱其為亞全能干細(xì)胞。亞全能干細(xì)胞是存在于人體多種組織中的分化潛能介于從人體胚胎干細(xì)胞逐漸形成組織多能干細(xì)胞的發(fā)育過程中的一種原始干細(xì)胞亞群2。

特性全能干細(xì)胞能夠發(fā)育成為具有各種組織器官的完整個體潛能的細(xì)胞。

全能干細(xì)胞是指具有無限分化潛能，能分化成所有組織和器官的干細(xì)胞。換句話說，也就是具有形成完整個體分化潛能。胚胎干細(xì)胞就屬于這一種。

干細(xì)胞是指未分化或分化度極低，能生成各種組織器官的起源細(xì)胞。干細(xì)胞的原意是樹干或起源，類似于一棵樹干可以長出樹杈，樹葉，開花，結(jié)果。干細(xì)胞大致可以分為3種類型：胚胎干細(xì)胞，組織干細(xì)胞和專能干細(xì)胞。

分化全能干細(xì)胞是指受精卵到卵裂期32細(xì)胞前的所有細(xì)胞。胚胎干細(xì)胞在進(jìn)一步的分化中，可形成各種組織干細(xì)胞，又稱多能干細(xì)胞，它具有分化出多種細(xì)胞組織的潛能，但不能發(fā)育成完整的個體。多能干細(xì)胞取自囊胚，原腸胚期。多能干細(xì)胞進(jìn)一步分化，可形成專能干細(xì)胞，專能干細(xì)胞只能分化成某一類型的細(xì)胞。原腸胚以后的干細(xì)胞只能是專能干細(xì)胞了，如某些肝臟細(xì)胞，骨髓造血干細(xì)胞 。所以臍帶或者成人骨髓中的都已經(jīng)是專能干細(xì)胞了，即純體外培養(yǎng)只能分裂分化出特定的組織細(xì)胞，如骨髓只能分裂出各種血細(xì)胞。動物細(xì)胞的胞核的確都有全能性，注意和干細(xì)胞的區(qū)別，如高度分化完了的細(xì)胞也有全能性，但不是干細(xì)胞，但不是說克隆就能克隆的，必須在離體條件有一系列的刺激誘導(dǎo)，而且克隆還離不開卵細(xì)胞胞質(zhì)的誘導(dǎo)作用，即必須進(jìn)行核移植。

總之，分化度越高，全能性表達(dá)越困難，克隆成功的可能性越小。最新的研究還發(fā)現(xiàn)，干細(xì)胞不但能再生某些組織，而且可以衍生成與其來源不同的細(xì)胞類型，正是由于人的胚胎干細(xì)胞培養(yǎng)成功和組織干細(xì)胞對人類健康的潛在價值，因而引發(fā)了世界范圍內(nèi)的干細(xì)胞研究熱。

細(xì)胞治療干細(xì)胞作為理想的種子細(xì)胞得到了廣泛關(guān)注，包括胚胎干細(xì)胞和成體干細(xì)胞。胚胎干細(xì)胞為全能干細(xì)胞，由于倫理和細(xì)胞管理問題限制了其實際使用。成體干細(xì)胞，包括神經(jīng)干細(xì)胞、血液干細(xì)胞、骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞、表皮干細(xì)胞等。其中間充質(zhì)干細(xì)胞(mesenchymal stem cell，MSC)的再生能力極強，體外培養(yǎng)增殖迅速，能分化為多種不同的子細(xì)胞系，如肌細(xì)胞、軟骨細(xì)胞、脂肪細(xì)胞、肌腱細(xì)胞，還能分化為具有特定表型的肌腱成纖維細(xì)胞。盡管分化潛能與胚胎干細(xì)胞有差異，但不存在倫理問題，所以應(yīng)用相對較多。在成人，MSC主要存在于骨髓基質(zhì)，少部分存在于肌肉、脂肪、皮膚和周圍血管中。除了能分化為肌腱成纖維細(xì)胞，MSC還能分泌生長因子，合成肌腱修復(fù)所需的重要細(xì)胞外基質(zhì)成分，為治療肌腱損傷提供了更好的選擇3。

最新研究新型全能干細(xì)胞

英國《自然》雜志和美國《細(xì)胞?干細(xì)胞》雜志日前分別報道了中國科學(xué)家首次利用iPS細(xì)胞培育出活體小鼠的消息，《自然》雜志稱這一成果“為克隆成年哺乳動物開辟了一條全新道路”?？寺⌒∈蟊旧聿⒉幌∑?，而中國科學(xué)家的研究成果如此備受關(guān)注，關(guān)鍵在于克隆實驗所用的新型全能細(xì)胞――iPS細(xì)胞。

iPS細(xì)胞又稱誘導(dǎo)多功能干細(xì)胞，其神奇之處要從胚胎干細(xì)胞說起。胚胎干細(xì)胞一直是干細(xì)胞研究中的大明星，因為它能分化成各種器官細(xì)胞，具有最廣泛的發(fā)展?jié)摿?。從技術(shù)角度來說，“全能性”的胚胎干細(xì)胞對于治療性克隆來說是最理想的。

然而，由于人類胚胎干細(xì)胞研究觸及倫理和道德，在很多國家被法律禁止，相關(guān)研究也處于進(jìn)退兩難的境地，干細(xì)胞研究亟待突圍。

2007年，日本和美國科學(xué)家分別宣布發(fā)現(xiàn)將普通皮膚細(xì)胞轉(zhuǎn)化為干細(xì)胞的方法，這樣得到的干細(xì)胞和具有與胚胎干細(xì)胞類似的功能，被稱為誘導(dǎo)多功能干細(xì)胞，又名iPS細(xì)胞。這一發(fā)現(xiàn)分別被《自然》和《科學(xué)》兩大權(quán)威科學(xué)雜志評為當(dāng)年重大科學(xué)進(jìn)展。

iPS細(xì)胞是“初始化”后的普通體細(xì)胞，但具有和胚胎干細(xì)胞類似的功能，能分化生成各種組織細(xì)胞。更重要的是，它繞開了胚胎干細(xì)胞研究一直面臨的倫理和法律等諸多障礙，醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用前景非常廣闊。這一發(fā)現(xiàn)在克隆研究領(lǐng)域無異于“奇兵突圍”。美國、日本等許多國家更是以極大熱情，或加大投入，或制訂鼓勵政策，推動這一新興的干細(xì)胞研究。

但是，由于此前未能培育出完全由iPS細(xì)胞發(fā)育而來的活體哺乳動物，其全能性一直受到懷疑。它是否能與胚胎干細(xì)胞媲美，在醫(yī)療應(yīng)用領(lǐng)域大顯身手呢？有關(guān)驗證性研究一直進(jìn)展不大。

上海交通大學(xué)研究員曾凡一女士參與了iPS細(xì)胞克隆鼠的研究，她對新華社記者說，用iPS細(xì)胞能否培育出小鼠正是驗證它是否具有全能性的“黃金標(biāo)準(zhǔn)”。先前國際上的相關(guān)研究始終未能成功，用iPS細(xì)胞培育的小鼠均胎死腹中。

此次，兩支中國科研隊伍在世界iPS細(xì)胞研究中率先突破。中科院動物研究所周琪和北京生命科學(xué)研究所高紹榮的研究團(tuán)隊分別利用iPS細(xì)胞克隆出小鼠，從而在世界上首次證明了iPS細(xì)胞的全能性。

周琪向記者介紹說，國際上的干細(xì)胞研究分為三類：胚胎干細(xì)胞研究；克隆干細(xì)胞研究，以及近兩年興起的iPS細(xì)胞研究。胚胎干細(xì)胞研究有倫理障礙，克隆干細(xì)胞研究遇到卵細(xì)胞來源少的問題，限制了其研究應(yīng)用。而培育iPS細(xì)胞操作起來相對容易，皮膚細(xì)胞等體細(xì)胞就可以作為其來源，這也避免了倫理爭議。鑒于上述優(yōu)勢，iPS細(xì)胞作為一種新型全能干細(xì)胞而被廣泛看好。4

高紹榮也向新華社記者表示，iPS細(xì)胞具有全能性說明，完全通過體外操作可得到與胚胎干細(xì)胞具有同樣分化能力的細(xì)胞，這將大大拓展iPS細(xì)胞的應(yīng)用前景。這項成果是從干細(xì)胞研究邁向?qū)嶋H醫(yī)療過程中的一大步，對干細(xì)胞全能性的機理研究以及器官移植、藥物篩選、基因治療等臨床應(yīng)用研究具有重要價值。

人們完全有理由期待，在一系列危險和潛在危險被一一規(guī)避后，尚處在實驗室階段的iPS細(xì)胞研究，將能很快應(yīng)用于人類疾病的治療。

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

李少斌 - 副教授 - 長江大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院