许多人对造血干细胞到底是多能干细胞还是专能(或单能)干细胞存有疑问,有人认为是多能干细胞,持这种观点占了多数;也有人认为是专能干细胞,持这种观点的人占了少数。
第一,关于什么是干细胞?
干细胞是一类具有分裂和分化潜能的细胞。也就是一方面,干细胞可以分裂,产生出更多的细胞,增加细胞数量;另一方面,干细胞可以分化,产生出形态结构和功能不同的细胞,从而增加了细胞种类。
第二,关于干细胞的分类
目前通用的分类方法有两种,一种是根据干细胞的发育潜能将干细胞分为全能干细胞、多能干细胞和单能干细胞;另一种是根据其来源分为成体干细胞、胎儿干细胞、胚胎干细胞、核植干细胞。
首先是全能干细胞:它是具有最大分化潜能的干细胞,具体说就是可以分化成所有的细胞组织和器官,进而形成新的个体。受精卵及卵裂形成的早期胚胎细胞都是全能干细胞,这也为胚胎移植技术奠定了基础。
多能干细胞:通常是由全能干细胞分裂分化形成的,是指失去了发育成完整个体能力的但仍具有向个体中任何一种细胞(包括生殖细胞)分化的潜能的干细胞。例如三胚层干细胞、单胚层干细胞都属于此类。
专能干细胞:它是由多能或全能干细胞增殖分化而来、只能向一种类型细胞或
其密切相关类型细胞分化的干细胞。这类干细胞的分裂与一般的有丝分裂不同,它具有不对称性,也就是说在细胞分裂形成的两个子细胞中,一个形成的子细胞群始终处于细胞周期中,负责细胞在数量和质量上的稳定;另一个细胞通过有丝分裂产生的子细胞群开始分化发育,负责相应组织器官的生理功能。
造血干细胞属于成体干细胞中的一种,成体干细胞是指在胎儿、儿童和成人组织中存在的多能干细胞,人体的各组织器官内都存在成体干细胞,只是数量的多少有一定的区别。精原细胞、卵原细胞、上皮组织中的基底细胞等都属于此类细胞。
最后我们来讨论一下造血干细胞。事实上造血干细胞是一个比较笼统的概念,它可以分为多能造血干细胞和各系造血干细胞(如红细胞系干细胞、粒细胞系干细胞及巨核细胞系干细胞等)
由此可见:造血干细胞有些是多能干细胞,有些是专能干细胞。另外,造血干细胞从其来源看,通常认为是来自多能干细胞或属于成体干细胞,尽管它可以分化出白细胞、红细胞和血小板十余种血细胞,但这些细胞都是一类或称相关细胞,因此从这个角度看,也可以认为造血干细胞是专能干细胞。与其同等级的干细胞,比如:骨髓干细胞、神经干细胞、内皮干细胞、骨骼肌干细胞、间充质干细胞等都属于专能干细胞。
换一个角度,我们从近几年研究的大热门诱导多能干细胞(iPS细胞)技术反观专能干细胞及干细胞的应用。
诱导多能干细胞(Induced pluripotent stem cells;缩写作iPS)是将特定基因或是特定基因产物(蛋白质)等送入体细胞(如:皮肤细胞或是肝脏细胞)中,使该体细胞变成为具备如同胚胎干细胞(ES细胞) 般、具有分化成各式细胞之多功能分化能力,并且可以持续增生分裂的新的技术,该技术在2006年首度由日本京都大学山中伸弥教授团队通过小鼠细胞完成。
山中伸弥也因为这项研究与英国科学家约翰·格登共同获得2012年诺贝尔生理学或医学奖。
这里引起我们思考的是:诱导干细胞既然具备了类似胚胎干细胞的能力为何不称为全能干细胞而叫做多能干细胞?比较其与造血干细胞有何不同?
对于第一个问题,个人观点是最初中山伸弥并没有将诱导干细胞培养成小鼠(小鼠死于胎中),但我们可以看到它可以分化发育出各种组织细胞从而形成个体,因此,诱导干细胞更类似于多能干细胞的概念。当然,中国科学家最终实现了将诱导干细胞变成小鼠的过程,从而实现了动物细胞的全能性。
对于第二个问题,我们通过比较不难发现,诱导干细胞能够增殖分化成各类组织细胞从而构成器官乃至个体,而造血干细胞只能分化成血细胞及其相关细胞,因此造血干细胞也更接近专能干细胞的概念。
总之,从多能和专能干细胞的概念来看,多能干细胞是指它能够分裂增殖分化形成多种组织从而完成多种功能,而专能干细胞是指它只能够增殖分化形成一直组织完成一种功能(或少数几种相关功能),而不是许多人认为的只要干细胞能够增殖分化出多种细胞就是多能干细胞。
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