成體幹細胞

  從歷史的角度來看，我們對幹細胞的了解起始於對機體內成體幹細胞所產生的大量成熟子細胞的觀察。恩斯特·諾伊曼曾在骨髓造血領域提出極具前瞻性的構想，但該設想仍需進行幹細胞培養實驗來驗證。直到60年後，研究人員終於成功解開了這一複雜難題的種種謎團，證明了骨髓中的幹細胞具有自我更新、分裂以及產生血液中各種成熟細胞的能力。

  1961年，歐內斯特·麥卡洛克（Ernest McCulloch）與詹姆士·提爾（James Till）設計了一系列實驗以探究幹細胞的功能。他們以較大劑量的X射線處理小鼠以阻止其產生幹細胞，隨後將外源性骨髓細胞注射到這些小鼠的尾靜脈中。一段時間後，可觀察到小鼠脾臟中出現了肉眼可辨的結節，且脾臟中的結節數量與所注射的骨髓細胞量成比例關係。麥卡洛克與提爾推測每個結節可能源自一個骨髓細胞，並且很可能是一個幹細胞。這種基於動物骨髓幹細胞的測量方法在接下來的30年中成為幹細胞數量測量的主要方法。20世紀70年代初，邁克·德克斯特（Mike Dexter）提出，如果以間質細胞作為飼養層（骨髓中非血細胞的集群），那麼即便在實驗室培養瓶中，原始骨髓細胞也可以進行長達數周的培養。

  在接下來的數十年中，組織特異性成體幹細胞被陸續地鑑定出來。這些幹細胞均可以分裂分化形成對應組織中的所有細胞類型。有研究指出，大鼠體內可觀察到新生神經元的生長，這表明成年後的大腦中可能存在幹細胞。這個有趣的發現與腦細胞終生存活的既往觀點完全相反。此後，在成年小鼠、鳴禽以及人類等靈長類動物的大腦中也發現了幹細胞的存在。新生神經元細胞（稱為神經發生）僅存在於大腦中的兩個位置。在實驗室條件下，神經幹細胞能以漂浮細胞集群（神經球）的形式生長，其中包含大量幹細胞。通過改變培養條件，它們可以進一步分化形成神經元（負責處理和傳遞信息的可興奮細胞）或神經膠質細胞（為大腦神經元提供營養與保護的細胞）。

  其他具有幹細胞群的器官需要持續性地，或在特定的發育階段為機體提供成熟細胞。例如，乳腺幹細胞（是青春期發育過程中乳腺細胞的來源）。它們可以從人與小鼠的組織中得以成功分離，並在培養過程中進一步分化形成腔上皮細胞（位於可產乳細胞的內層）與肌上皮細胞（位於外層），而小鼠乳腺幹細胞還具有再生為整個器官的能力。從人類鼻腔內壁的黏膜細胞中可以分離獲得嗅覺成體幹細胞。如同胚胎幹細胞一般，嗅覺成體幹細胞也可以分化形成多種類型的細胞，並且由於其易於收穫（尤其對於老年人而言），因此被認為是潛在的治療手段。毛囊內含有不同類型的幹細胞，它們可以產生神經元（神經細胞）、施萬細胞（形成髓鞘的細胞）、肌成纖維細胞（介於成纖維細胞與平滑肌細胞之間的細胞，在傷口癒合過程中發揮著重要作用）、軟骨細胞（形成並維持軟骨的細胞）以及黑色素細胞（產生黑色素的細胞，可以使你被太陽曬黑）。在人體中，基細胞遍布整個呼吸道表面，約占肺上皮細胞的30%。它們處於相對未分化的狀態，可能在這些組織中扮演著類似幹細胞的角色。對基細胞生物學特性的進一步了解或可推動其在肺再生治療中的應用。血管內壁形成內皮細胞的過程主要發生在胚胎發育過程中。最初，人們認為這些細胞來源於早期發育過程中的內皮祖細胞。然而在20世紀90年代，人們在成年小鼠血液中鑑定到了潛在的成體內皮祖細胞。新近研究表明，成體內皮祖細胞在血管的生成過程，尤其是在當不斷生長的腫瘤需要生成新的血管時，發揮著重要的作用。如造血幹細胞一般，內皮祖細胞在歸巢至腫瘤部位之前，可被生長因子募集至血液中。骨髓中這些細胞的破壞可降低腫瘤的生長速度，這是因為當沒有血液供應時，任何腫瘤都無法繼續生長，其直徑甚至無法超過2毫米。