干细胞：什么是干细胞是，干细胞能做什么
干细胞为新的医学治疗带来巨大希望。了解干细胞类型、当前和可能的用途以及研究和实践状况。
您在新闻中听说过干细胞，也许您想知道它们能否帮到自己或患有严重疾病的亲人。您可能想知道干细胞是什么，如何将它们用于治疗疾病和损伤，以及为什么对它们存在如此激烈的争议。
下面是有关干细胞的常见问题解答。
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。
干细胞可以从人体的哪些组织中提取？
1、骨髓
科学家们发现，在骨髓里有两种干细胞。一种是用来治疗白血病的造血干细胞。一种是骨髓间充质干细胞，最初是用来治疗造血干细胞移植后出现的移植物抗宿主病，但随后被证实为多能干细胞。
2、外周血
与骨髓相似，在外周血中也存在着造血和间充质干细胞，但是其比例和数量都较少。
3、脂肪
以前，很难想象白色脂肪中也包含着干细胞。实际上，通过消化和培养人体的脂肪组织，可以产生很多的干细胞。经鉴别，证实其为间充质干细胞。
4、经血
大家一定想不到，“大姨妈”也可以被回收，并被提炼成干细胞。
5、尿液
你也许无法想象，让我们掩鼻的尿液里也会有干细胞。值得自豪的是，首位从尿样中鉴别出干细胞的科学家是我国的裴端卿院士。目前，尿液干细胞的研究尚处在初级阶段，尚不能用于临床。
6、胎盘和脐带
新生儿的脐带和胎盘中往往含有大量的干细胞。值得骄傲的是，全球第一个临床应用级别的脐带和胎盘干细胞库，都是由我国著名的韩忠朝院士领导的研究小组创立的。
干细胞类型有哪些？
根据发育阶段分类可分为胚胎干细胞和成体干细胞 :
①胚胎干细胞：是指由胚胎内细胞团或原始生殖细胞经体外抑制培养而筛选出的细胞，可以利用体细胞核转移技术来获得 。
②成体干细胞：是指存在于一种已经分化组织中的未分化细胞，这种细胞能够自我更新并且能够特化形成组成该类型组织的细胞 。
根据不同分化潜能可分为全能干细胞、多能干细胞、单能干细胞 :
①全能干细胞：具有自我更新和分化形成任何类型细胞的能力，有形成完整个体的分化潜能 。
②多能干细胞：具有产生多种类型细胞的能力，但却失去了发育成完整个体的能力，发育潜能受到一定的限制 。
③单能干细胞：常被用来描述在成体组织、器官中的一类细胞，意思是此类细胞只能向单一方向分化，产生一种类型的细胞。
干细胞主要分为三种类型：
胚胎干细胞
诱导多能干细胞
成体干细胞或间充质干细胞
胚胎干细胞
今天研究中使用的胚胎干细胞来自未使用的胚胎。 这些来自体外受精程序。 它们通常用于科学研究和疾病模型。 这些胚胎干细胞是多能的。 这意味着它们可以变成所有细胞类型。
优点：胚胎干细胞可以分化为外胚层、中胚层和内胚层。
缺点：涉及伦理问题，可能会产生畸胎瘤并发展成肿瘤干细胞。
诱导多能干细胞
诱导多能干细胞或iPS细胞是科学家在实验室制造的干细胞。
“诱导”是指它们是在实验室中通过提取正常的成体细胞（如皮肤或血细胞）并将它们重新编程为干细胞而制成的。
就像胚胎干细胞一样，它们是多能的，因此它们可以发育成任何细胞类型。
优点：广泛用于医学研究和药物检测以及疾病模型。
缺点：可能会产生畸胎瘤并发展成肿瘤干细胞。
成体干细胞或间充质干细胞
成体干细胞或间充质干细胞随着生物体的生长提供新的细胞并替换受损的细胞。
成体干细胞或间充质干细胞被称为是多能干细胞，这意味着它们只能变成体内的某些细胞，而不是任何细胞，例如：
血液或造血干细胞只能替代血液谱系中的各种类型的细胞。
皮肤或上皮干细胞提供了构成我们皮肤和头发的不同类型的细胞。
脂肪组织、身体脂肪或简单的脂肪也是间充质干细胞的良好来源，可以分化成骨骼、软骨和肌肉。
优点：可以分化成骨骼、软骨和肌肉。
备注：对于某些人来说，异基因间充质干细胞可能有轻微的过敏反应。
为什么人们对干细胞有如此的兴趣？
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。
为什么使用胚胎干细胞会有争议？
胚胎干细胞从早期胚胎中获得。早期胚胎是指卵子和精子通过体外受精形成的一组细胞。由于人类胚胎干细胞从人类胚胎中提取，因此有人提出了关于胚胎伦理学研究的一些问题。
美国国立卫生研究院于2009年制定了人体干细胞研究指南。该指南明确了人体干细胞的概念以及在研究中的使用方法，其中还包括了捐献胚胎干细胞的建议。此外，该指南还规定，来自体外受精胚胎的胚胎干细胞只有在不需要时才能加以利用。
这些胚胎来自哪里？
用于胚胎干细胞研究的胚胎来自体外受精但从未植入女性子宫的卵子。经捐献人知情同意，捐献干细胞。干细胞可以在实验室的试管或培养皿的特殊溶液中存活和繁殖。
为什么研究人员不能改为使用成体干细胞？
尽管成体干细胞的研究很有前景，但成体干细胞可能不如胚胎干细胞那样万能和耐用。可能无法通过操作成体干细胞使其产生所有类型的细胞，这限制了成体干细胞在疾病治疗方面的应用方式。
成体干细胞也更可能因环境危害（如毒素）或细胞在复制过程中获得的错误而出现异常。但是，研究人员发现成体干细胞的适应性比最初想象的要强。
干细胞系是什么？为什么研究人员要使用它们？
干细胞系是一组细胞，它们都是从单个原始干细胞中传留下来，并在实验室中生长。干细胞系中的细胞继续生长，但不分化为专门的细胞。理想情况下，它们不存在遗传缺陷，并继续产生更多的干细胞。可以从干细胞系中提取细胞簇，进行冷冻保存或与其他研究人员共享。
什么是干细胞疗法（再生医学）及其原理？
干细胞疗法亦称为再生医学，利用干细胞或其衍生物促进患病、功能失调或损伤组织的修复反应。这将开启器官移植的新篇章，利用细胞代替供应有限的供体器官。
研究人员在实验室培养干细胞。这些干细胞被处理成特定类型的细胞，如心肌细胞、血细胞或神经细胞。然后将这些专用细胞植入人体。例如，这类细胞可注射到心脏病患者的心肌中。这些健康的移植心肌细胞可能帮助修复受损的心肌。研究人员已证实，可引导成人骨髓细胞变成心脏样细胞，用于修复人们的心脏组织，但更多研究还在进行中。
现在干细胞在临床上的应用如何？
尽管人们对干细胞在再生医学中的作用很感兴趣，但实际上目前可用的治疗方法很少。
在中国，涉及干细胞的唯一治疗方法是用于治疗某些血癌和自身免疫性疾病的血液干细胞移植。将干细胞用于治疗其他疾病和失调仍处于试验阶段，尚待全面测试以确定它们是否有效或是否安全。
重要的是要记住，除非可能的新疗法在临床试验中经过严格的测试，并进行适当的监管监督和独立分析，否则它们不会被视为经过验证或推荐的医学治疗形式。
干细胞如何研究治疗疾病？
虽然干细胞的使用为未来的临床治疗带来了很多希望，但干细胞已经在研究实验室中崭露头角。世界各地的研究科学家正在使用不同类型的干细胞来更好地了解干细胞如何“决定”成为什么以及它们如何影响和控制这些过程。如果要完全实现干细胞在再生医学中的前景，我们需要回答这些重要问题。
研究人员还使用干细胞来加快新药的开发过程，并更多地了解不同疾病是如何发展的，以及我们的细胞在生病或受伤后会发生什么。
了解疾病
科学家们能够从患者身上提取患病细胞，并在实验室中对其进行研究，以更深入地了解患病细胞的行为方式、疾病的进展方式以及健康细胞在疾病过程中发生的情况。他们还可以研究组织内干细胞的作用和功能，以确定疾病期间或受伤后发生的情况。
最近，研究人员已经能够使用干细胞在实验室中培育出被称为“类器官”的小器官，这有助于他们研究正常发育和疾病。有了这些知识，科学家们可以更好地了解疾病，并可以利用这些信息最终开发治疗方法，包括针对疾病的不同方面或阶段的新药。
开发新药
在实验室中研究干细胞可能有助于加快开发新药的过程。制药公司通常先在动物身上测试药物，如果成功，然后可以在人体上进行测试。
通过使用干细胞，科学家们可以通过使用患病的人体细胞或微型器官直接测试药物对人类可能产生的影响，而不是仅仅依靠动物测试。还可以更快地测试药物，这有望加快药物发现过程并降低成本。
更换丢失的细胞
在实验室中培养新的健康细胞以替代那些因疾病而丢失或受损的细胞，这是干细胞可以帮助患者的另一种方式。然而，培养细胞只是这个过程的一小部分。
研究人员仍然需要确保健康细胞能够到达需要它们的地方，并在到达那里后将自己整合到人体内发现的复杂细胞和组织网络中。
参考资料：
Stem cell basics. National Institutes of Health. https://stemcells.nih.gov/info/basics/stc-basics/#stc-I. Accessed Jan. 21, 2022.
Lovell-Badge R, et al. ISSCR guidelines for stem cell research and clinical translation: The 2021 update. Stem Cell Reports. 2021; doi:10.1016/j.stemcr.2021.05.012.
Regenerative medicine. Association for the Advancement of Blood & Biotherapies. https://www.aabb.org/news-resources/resources/cellular-therapies/facts-about-cellular-therapies/regenerative-medicine. Accessed Jan. 21, 2022.
AskMayoExpert. Hematopoietic stem cell transplant. Mayo Clinic; 2020.
AskMayoExpert. Regenerative stem cell therapy for degenerative spine conditions (adult). Mayo Clinic; 2021.
Blood-forming stem cell transplants. National Cancer Institute. https://www.cancer.gov/about-cancer/treatment/types/stem-cell-transplant/stem-cell-fact-sheet. Accessed Jan. 21, 2022.
Townsend CM Jr, et al. Regenerative medicine. In: Sabiston Textbook of Surgery: The Biological Basis of Modern Surgical Practice. 21st ed. Elsevier; 2022. https://www.clinicalkey.com. Accessed Jan. 21, 2022.
Simeon M, et al. Application of the pluripotent stem cells and genomics in cardiovascular research — What we have learnt and not learnt until now. Cells. 2021; doi:10.3390/cells10113112.
Stem cell facts. International Society for Stem Cell Research. http://www.closerlookatstemcells.org/. Accessed Jan. 21, 2022.
Kumar D, et al. Stem cell based preclinical drug development and toxicity prediction. Current Pharmaceutical Design. 2021; doi:10.2174/1381612826666201019104712.
NIH guidelines for human stem cell research. National Institutes of Health. https://stemcells.nih.gov/research-policy/guidelines-for-human-stem-cell-research. Accessed Jan. 25, 2022.
De la Torre P, et al. Current status and future prospects of perinatal stem cells. Genes, 2020; doi:10.3390/genes12010006.
Yen Ling Wang A. Human induced pluripotent stem cell-derived exosomes as a new therapeutic strategy for various diseases. International Journal of Molecular Sciences. 2021; doi:10.3390/ijms22041769.
Alessandrini M, et al. Stem cell therapy for neurological disorders. South African Medical Journal. 2019; doi:10.7196/SAMJ.2019.v109i8b.14009.
Goldenberg D, et al. Regenerative engineering: Current applications and future perspectives. 2021; doi:10.3389/fsurg.2021.731031.
Brown MA, et al. Update on stem cell technologies in congenital heart disease. Journal of Cardiac Surgery. 2020; doi:10.1111/jocs.14312.
Li M, et al. Brachyury engineers cardiac repair competent stem cells. Stem Cells Translational Medicine. 2021; doi:10.1002/sctm.20-0193.
Augustine R, et al. Stem cell-based approached in cardiac tissue engineering: Controlling the microenvironment for autologous cells. Biomedical Pharmacotherapy. 2021; doi:10.1016/j.biopha.2021.111425.
Cloning fact sheet. National Human Genome Research Institute. https://www.genome.gov/about-genomics/fact-sheets/Cloning-Fact-Sheet. Accessed Feb. 7, 2022.
本资料单的原始版本由Claire Cox创建并由Austin Smith审阅， Paolo Bianco、Ian Chambers、Allen Eaves、Tariq Enver和Thomas Graf提供了专家意见。它由 Sabine Gogolok 研究和更新，并由英国时代研究经理（知识管理）和爱丁堡大学研究员（知识交流）Phil Rossall 进一步审阅。
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