干细胞是具有多向分化能力和自我复制能力的原始未分化细胞 。根据所处的发育阶段可分为胚胎干细胞和成体干细胞 。
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干(gn)细胞是起源细胞,医学界亦称“通配符细胞” 。干细胞是具有增殖和分化潜能的细胞,具有自我更新复制能力(Self-renewing),能够产生高度分化的功能细胞 。
简言之,它是具有多向分化潜能和自我复制能力的原始未分化细胞,是哺乳动物各组织器官的原始细胞 。干细胞形态上具有共性,通常呈圆形或椭圆形,细胞体积小,核相对较大,细胞核多为常染色质,具有较高的端粒酶活性 。干细胞分为胚胎干细胞和成体干细胞 。
干细胞是自我复制还是分化功能细胞,主要取决于细胞自身的状态和微环境因素 。包括调节细胞周期的各种周期素(Cyclin)、周期素依赖激酶(Cyclin-DependentKinase)、基因转录因子、影响细胞不对称分裂的细胞质因子 。微环境因子,包括干细胞与周围细胞、干细胞与外基质、干细胞与各种可溶性因子的相互作用 。
【干细胞是指什么?】
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人体内干细胞分为两种类型,一种是全功能干细胞(totipotentstemcell),干细胞可以直接克隆人体 。另一种是多功能干细胞(pluripotentstemcell),可以直接复制各种器官,修复组织 。人希望利用干细胞分离和体外培养,体外繁殖组织或器官,最终通过组织或器官移植,实现对临床疾病的治疗 。
“原位培养皮肤干细胞再生新皮肤技术”不仅实现了利用干细胞复制皮肤器官,而且实现了人体原位皮肤器官的复制 。由此,人从干细胞中培养组织移植到脏器进行治疗,直接进入人体原位干细胞复制器官 。科学家认为干细胞的研究将为临床医学提供更广阔的应用前景 。
干细胞通过培养不定期分化,有产生特化细胞的能力 。在正常的人体发育环境中,它们得到了最好的解释 。人体发育从卵子受精开始,产生可以发育为完全有机体潜能的单细胞,即全能性受精卵 。受精后的最初几个小时,受精卵分裂成了完全相同的全能细胞 。这意味着如果把这些细胞中的任何一个放入女性子宫内,就有可能发育成胎儿 。事实上,当两个全能细胞分别发育成单独基因型的人时,各方面都出现了完全相同的双胞胎 。受精后约4天,经过几个循环的细胞分裂后,这些全能细胞开始特异化,形成称为胚囊的中空环状细胞群结构,胚囊由外层细胞和位于中空球形内的细胞簇(称为内细胞群)组成 。
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外层细胞继续发展,形成胎盘及胎儿在子宫内发育所需的其他支持组织 。内细胞群细胞也持续发育,形成人体所需的所有组织 。内细胞群可以形成人体内所有组织,但不能形成胎盘及子宫内发育所需的支持组织,因此不能发育为单独的生物体 。这些内细胞群细胞是多能的――它们产生多种细胞,但不是胎儿发育所需的所有细胞类型 。因为它们不是全能性的,不是胚胎的,没有完全的发育可能性 。即使内细胞群被放入女性子宫也不会成为胎儿 。
多能干细胞经过进一步特异性分化,发展成为参与特殊功能细胞生成的干细胞 。像造血干细胞一样,产生红细胞、白细胞、血小板 。像皮肤干细胞一样,可以制造各种类型的皮肤细胞 。这些专门化干细胞被称为专门性干细胞 。
胚胎干细胞(Embryonicstemcell)发育水平高,为全能干细胞(Totipotentstemcell),成体干细胞发育水平低,为多能干细胞或单能干细胞 。干细胞发育受多种内在机制和微环境因素的影响 。人胚胎干细胞成功体外培养 。最近的研究表明成体干细胞可以横向分化为其他类型的细胞和组织,为干细胞的广泛应用提供了基础 。
在胚胎发育过程中,单个受精卵可以分裂发育成多细胞的组织或器官 。胚胎分化形成和成体组织再生是干细胞进一步分化的结果 。胚胎干细胞是全能的,具有分化成几乎所有组织和器官的能力 。成体组织和器官内的干细胞一般被认为具有组织特异性,只能分化为特定的细胞和组织 。
最近的研究表明,组织特异性干细胞也可能分化为其他细胞和组织,为干细胞的应用开辟了广阔的空间 。
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干细胞对早期人体发育尤为重要,在儿童和成人中也可以发现专业干细胞 。以我们最熟悉的干细胞之一造血干细胞为例,造血干细胞是存在的
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