作者 | 慄薇薇 林梅
而那一個最開始的受精卵分化形成不同形態功能細胞的能力，就是細胞的全能性。
1868年， Haeckel在文獻裡提出一種通過產生多種類型的新細胞來修復身體的未分化的細胞概念，這大概是最早起的幹細胞的概念了。但是，真正實驗上為這種概念提供證據大概要到一個世紀之後，科學家觀察到造血幹細胞，胚胎癌性細胞、小鼠胚胎幹細胞的獲得等工作發佈，幹細胞研究就此拉開序幕。人們對幹細胞的探索從胚胎幹細胞到成體幹細胞，再到誘導性多能性幹細胞（iPSC）以及相關應用，從未停歇。進入21世紀以來，幹細胞研究領域成果井噴式湧現，人們期待這種細胞之母能夠在重大疾病的臨床中發揮作用。
今天，小墨就帶大家走近幹細胞，一窺它的神奇魅力。
什麼是幹細胞？
幹細胞是一類具有自我複製能力，可以分化成一種或多種功能細胞的早期未分化細胞。通俗的說，幹細胞就是“起源細胞”（產生其他細胞的細胞），它可以分化發育為各種組織和器官。
按照所處的發育階段不同，幹細胞可以分為胚胎幹細胞和成體幹細胞。胚胎幹細胞是從早期胚胎或胚胎原始生殖細胞中分離出來的一群具有無限增殖和多向分化功能的細胞。成體幹細胞則是存在於成年人或動物體內幾乎各種組織器官中的多能性細胞，例如肌肉、骨髓、心臟、肝臟、上皮組織等均有幹細胞的身影。
而且，不同幹細胞分化潛能也不相同，有像胚胎幹細胞這樣的全能幹細胞，有例如骨髓多能造血幹細胞這樣可分化出至少十二種血細胞的多能幹細胞，也有例如肌肉中的成肌細胞、上皮組織基底層中幹細胞這樣的專能幹細胞。
一個成年個體在正常生理情況下，幹細胞主要功能是維持各個組織細胞的新陳更替，比如洗澡時搓下來的泥灰裡就有衰老死亡的人表皮細胞，那麼就要有新生細胞來補充。
而在病理情況下，幹細胞則主要幫助我們修復損傷。比如我們的皮膚髮生外傷時，幹細胞參與修復和癒合損傷的過程。
幹細胞的存在伴隨一個人的一生，並隨著人的衰老而不斷衰老和減少。一個直觀的例子，我們知道隨著年齡的增長，人的毛髮會變成灰白色，研究證實，這種變化正是由於黑色素幹細胞衰老減少所導致的。
幹細胞可以用來做什麼？
提到來源，不得不說幾個機構。（1）中國造血幹細胞捐獻者資料庫，簡稱中華骨髓庫（China Marrow Donor Program, CMDP）,該機構收集造血幹細胞志願捐獻者信息，為血液病患者提供檢索配型相合的志願者和移植相關服務。截止2017年底，該機構總庫容超過242萬人份，累計為臨床提供造血幹細胞超過7000例。（2）臍帶血造血幹細胞庫，是專門提取和儲存臍血造血幹細胞併為患者提供幹細胞配型查詢和儲備資源的機構。目前國內的北京、天津、上海、廣東、山東、浙江等地均有臍帶血造血幹細胞庫。
幹細胞與組織工程
幹細胞的研究者們的腳步並不止於小打小鬧，他們要幹一票大的！生產組織和器官！
“組織工程”正是在這樣的背景下被提出，即利用細胞生物學、分子生物學、材料科學等新技術，像工廠生產零件一樣，根據患者對組織或器官的需求，利用“原料”——細胞以及為細胞提供生存空間的支架在體外培育出適合結構的組織或器官，製備完成後再為患者移植，作為支架的生物材料在體內逐漸降解，移植的組織或器官替代原有受損組織或器官。
那麼，既然我們說幹細胞是母源細胞，可不可以利用幹細胞的這種分化上的全能性，以及它高度的更新和增殖能力，生長出我們需要的組織和器官呢？科學家對此進行了探索。
二是組織特異幹細胞，包括具有多向分化潛能的多能幹細胞和具有定向分化潛能的專能幹細胞，這些細胞經體外培養、誘導分化、基因修飾等技術定向分化為所需組織類型細胞；
三是胚胎幹細胞，其具有較強的增殖能力，在適當條件下可以進行體外擴增並保持其全能性，而通過定向誘導分化，胚胎幹細胞又能進一步分化發育為各種組織器官，因而在未來的種子細胞研究中佔有重要地位。總之，採用幹細胞作為組織工程種子細胞，可以為組織工程提供更加充足可靠的來源，這也是幹細胞應用的主要方向之一。
2015年，Noguchi等利用小鼠胚胎幹細胞體外誘導定向分化為胃細胞後，進一步3D培養得到一個3mm左右的“胃”，這個“胃”裡有胃酸和可以分泌消化酶的細胞。同年。Dye等誘導人幹細胞形成了類似人體肺的器官，但是該結構缺少進行氣體交換的血管等關鍵“零件”，所以僅能作為實驗室模型進行相關發育、突變和疾病研究。
當然，由於倫理上的爭議，和技術上的侷限，該領域大規模產業化還遠未實現。
幹細胞在中國
其實，早在十年前，周琪院士已經帶領他的團隊著手規劃中國幹細胞庫的藍圖。為什麼要建立安全有效的幹細胞庫呢？這是因為，由於技術和安全性、複雜性等多種原因，自體來源幹細胞的臨床應用始終無法規模化，實際應用上，反而是異體幹細胞移植方法更可能是一種現實的高效解決方案，但異體移植，永遠繞不開免疫配型的問題。考慮到異體移植的相容性，很多國家都在致力於建立更為穩定安全的國家公共幹細胞資源庫以惠普更多民眾。對中國來說也是一樣，基於免疫配型的胚胎幹細胞庫也是為了針對不同疾病、不同細胞移植、不同人群配型要求，更好的服務於基於配型的幹細胞臨床研究和應用。
如今，周琪院士領導的北京幹細胞庫已成功的建立了200多株臨床級胚胎幹細胞系，這些細胞系的生物學安全性、有效性都經過了嚴苛的評估和檢驗，正逐步走向臨床，同時，北京幹細胞庫正致力於擴充庫容，以期建立更多規範的、標準的、遺傳多樣性更加豐富的臨床級幹細胞系。
同年5月11日，國際幹細胞學會（ISSCR）官方雜誌《Stem Cell Reports》在線發表了北京幹細胞庫建立的臨床級人胚胎幹細胞建系規範和質量評價標準。
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