你知道干細(xì)胞有哪些分類嗎?干細(xì)胞主要可以分為兩種類型,它們分別是胚胎干細(xì)胞和組織干細(xì)胞。它們既有干細(xì)胞的共同特征,又有各自不同的生物學(xué)特性。
近來的研究認(rèn)為,除這兩者之外,或許還存在與兩者均有相似性的干細(xì)胞群。下面我們就來說說干細(xì)胞的分類有哪些。
一、胚胎干細(xì)胞
胚胎干細(xì)胞是指來源于早期胚胎組織,具有高度自我更新和多向分化潛能的未分化細(xì)胞。胚胎性干細(xì)胞能向3個(gè)胚層的幾乎所有類型的細(xì)胞分化,因而也是一種干細(xì)胞。胚胎性干細(xì)胞包括3種類型:胚胎干細(xì)胞(embryonicstemcells,ES細(xì)胞)、胚胎生殖干細(xì)胞(embryonic germ cells,EG細(xì)胞)及畸胎瘤干細(xì)胞(embryonic carcinoma cells,EC細(xì)胞)。
來自著床前囊胚的內(nèi)細(xì)胞團(tuán)(innercellmass,ICM)經(jīng)體外分離培養(yǎng)后可建立的干細(xì)胞系——ES細(xì)胞系;來自胚胎生殖嵴的原始生殖細(xì)胞(primordalgermcells,PGC)經(jīng)適當(dāng)分離培養(yǎng)后亦可產(chǎn)生多能干細(xì)胞——EG細(xì)胞;來自惡性畸胎瘤的胎癌細(xì)胞中也被發(fā)現(xiàn)含有干細(xì)胞。ES細(xì)胞和EG細(xì)胞擁有正常的核型和染色體數(shù)目,其體外培養(yǎng)條件已經(jīng)基本成熟,可以進(jìn)行各種誘導(dǎo)和遺傳操作。
胚胎干細(xì)胞除具有以上干細(xì)胞的基本特征外,尚有其*之處。首先,胚胎性干細(xì)胞具有很強(qiáng)的自我更新能力,這種更新能力是*的。由于胚胎性干細(xì)胞在體外培養(yǎng)過程中,絕大多數(shù)都可保持對(duì)稱分裂,產(chǎn)生與父代*相同的子代干細(xì)胞。因此,基于這種更新方式的胚胎性干細(xì)胞理論上可以保持無限增生的能力。其次,胚胎性干細(xì)胞具有zui廣泛的分化潛能,能夠分化為3個(gè)胚層來源的所有細(xì)胞。在有飼養(yǎng)細(xì)胞(feedercell)或添加分化抑制因子時(shí),胚胎性干細(xì)胞能夠長期維持干細(xì)胞特征。
胚胎干細(xì)胞接種于無飼養(yǎng)層的平皿上時(shí)能懸浮生長,形成類似于著床前早期胚胎的類胚體。繼續(xù)培養(yǎng),類胚體還會(huì)不斷增大,分化出類內(nèi)胚層結(jié)構(gòu),并自發(fā)分化為神經(jīng)系、造血系及骨、軟骨、脂肪等中胚層來源細(xì)胞的混合體。將胚胎性干細(xì)胞接種于裸鼠皮下,則可因細(xì)胞的無序分化,產(chǎn)生包括干細(xì)胞、間質(zhì)細(xì)胞及毛發(fā)、上皮、神經(jīng)管等多種結(jié)構(gòu)的畸胎瘤瘤塊。
由于胚胎性干細(xì)胞具有無限的增殖能力及全面的分化能力,其在細(xì)胞及組織工程等現(xiàn)代生物科技的應(yīng)用中具有極為廣闊的前景。但是,胚胎性干細(xì)胞研究也面臨著令人類十分困惑的醫(yī)學(xué)倫理學(xué)難題,并已經(jīng)引發(fā)了激烈的倫理及政治爭議,因而其真正應(yīng)用尚有一條漫長的道路要走。
二、成體干細(xì)胞
成體的許多組織和器官,如表皮和造血系統(tǒng),具有修復(fù)和再生的能力,未分化的細(xì)胞在其中起著關(guān)鍵作用。這種存在于已分化組織中的未分化細(xì)胞便是成體干細(xì)胞。由于存在于各種各樣的組織和器官中,成體干細(xì)胞又被稱為組織干細(xì)胞。在特定條件下,組織干細(xì)胞能產(chǎn)生不對(duì)稱分裂,得到一個(gè)子代干細(xì)胞和一個(gè)祖細(xì)胞。后者只有有限的自我更新能力,能按一定的程序分化,形成新的功能細(xì)胞,從而使組織和器官保持生長和衰退的動(dòng)態(tài)平衡。
造血干細(xì)胞便是研究歷史zui悠久的組織干細(xì)胞,早在1968年人們便對(duì)其進(jìn)行了較為深入的研究,目前已被臨床廣泛應(yīng)用。近來的研究表明,以往認(rèn)為不能再生的神經(jīng)組織仍然存在干細(xì)胞,說明組織干細(xì)胞普遍存在。目前,已經(jīng)有大量的報(bào)道證實(shí),幾乎所有的成熟組織中都存在相應(yīng)的組織干細(xì)胞,例如造血干細(xì)胞、骨髓基質(zhì)干細(xì)胞、脂肪干細(xì)胞、神經(jīng)干細(xì)胞、表皮干細(xì)胞、角膜干細(xì)胞、月于臟干細(xì)胞、小腸干細(xì)胞等。由于組織干細(xì)胞不存在倫理學(xué)問題,且有著較好的多向分化潛能,因而成為近幾年的研究熱點(diǎn)。在以后的章節(jié)里,我們將詳細(xì)講解成體干細(xì)胞的有關(guān)特征。
三、多能成體干細(xì)胞
只有來自早期胚胎的干細(xì)胞才具有的分化能力,這是目前大多數(shù)干細(xì)胞研究者所作出的結(jié)論。但是,zui近有人提出了“”成體干細(xì)胞的概念。Verfaillie等在研究成人骨髓內(nèi)的干細(xì)胞時(shí)發(fā)現(xiàn)了一類特別的細(xì)胞,被命名為多能成體祖細(xì)胞(multipotent adult progenitor cell,MAPC)。Verfaillie等通過一系列實(shí)驗(yàn),證實(shí)人及鼠的骨髓組織中均存在MAPC細(xì)胞。MAPC細(xì)胞具有與ES細(xì)胞相似的特性,如在體外能擴(kuò)增達(dá)100多個(gè)細(xì)胞倍增代數(shù)(population doublings);單個(gè)MAPC細(xì)胞能夠分化為成骨、軟骨、肌肉、脂肪、成纖維細(xì)胞以及內(nèi)皮細(xì)胞、神經(jīng)外胚層細(xì)胞、肝細(xì)胞等。將MAPC細(xì)胞注射到胚泡內(nèi),尚能產(chǎn)生所有的體細(xì)胞類型。
MPAC細(xì)胞具有ES細(xì)胞的許多特性,但它們并不相同。例如將MPAC注射人成體,不會(huì)形成畸胎瘤。盡管MPAC細(xì)胞的根本特性尚未得到充分研究,甚至對(duì)其是否存在還有爭議,但其具有胚胎干細(xì)胞的部分優(yōu)點(diǎn),卻沒有復(fù)雜的倫理問題,因而可能是干細(xì)胞發(fā)展的一個(gè)新方向。
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