干细胞概述干细胞的定义干细胞（Stem cell，SC）是一类具有自我更新（self-renewing）能力的多潜能细胞，即干细胞保持未定向分化状态和具有增殖能力，在合适的条件或给予合适的信号，它可以分化成多种功能细胞或组织器官，医学界称其为“万用细胞”，也有人通俗而形象地称其为“干什么都行的细胞”。
干细胞来源于胚胎、胎儿组织和成年组织。
来自胚胎和胎儿组织的胚胎干细胞具有多潜能分化特性，可分化为成熟个体体内几乎全部200多种以上的成熟细胞类型。
而成年个体组织来源的成体干细胞（adult stem cell）有造血干细胞、神经干细胞和胰腺干细胞等。
人类很多疾病诸如心肌梗塞、糖尿病、帕金森病等，均涉及细胞(如脑细胞、心肌细胞、胰岛细胞)的死亡。
干细胞技术最显著的作用就是：能再造一种全新的、正常的甚至更年轻的细胞、组织或器官，用以治疗诸如脑瘫、中风、白血病、心肌梗塞、糖尿病、帕金森氏病等多种用传统方法难以治愈的疾病，具有不可估量的医学价值，给人们带来了希望。
干细胞的分类干细胞具有自我更新(self-renewing)的能力，在一定条件下下，它可以分化成各种功能细胞。
按分化潜能的大小，干细胞基本上可分为以下三种类型。
(1)全能性干细胞(Totipotent stem cells) 它具有形成完整个体的分化潜能。
如胚胎干细胞(Embryonic stem cells，ESC)，具有与早期胚胎细胞相似的形态特征和很强的分化能力，可以无限增殖并分化成为全身200多种细胞类型，进一步形成机体的所有组织、器官。
(2)多能性干细胞(Pluripotent stem cells) 这种干细胞具有分化出多种组织细胞的潜能，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。
骨髓多能造血干细胞是典型的例子，它可分化出至少12种血细胞，但不能分化出造血系统以外的其它细胞。
(3)单能干细胞也称专能或偏能干细胞(Unipotent stem cells)。
这类干细胞只能向一种类型或密切相关的两种类型的细胞分化，如上皮组织基底层的干细胞、肌肉中的成肌细胞或叫卫星细胞。
从干细胞到成熟细胞有许多分化阶段：最原始的干细胞是全能性干细胞，具有自我更新和分化为任何类型组织的能力。
迄今为止，只在受精卵才符合这样的定义，囊胚期的胚胎干细胞是否具有全能性仍存在很大争议。
分化方向已确定的干细胞叫做多能干细胞，它们将分化为特定的组织，例如造血干细胞将分化为血细胞，肝脏干细胞将分化为肝细胞。
这些多能干细胞继续向前分化则成为定向祖细胞(Committed progenitor)。
持续停留在某种组织中的干细胞被称为组织特异性干细胞，如造血干细胞(Hematopoietic stem cell，HSC)、肌肉干细胞、表皮层干细胞等都属于此类。
随着机体的发育，干细胞逐渐分化为特定类型并行使特定功能。
很多成年人组织含有干细胞，当组织受到外伤、老化、疾病等的损伤时，这些细胞就增殖分化。
产生新的组织来代替它们，以保持机体的稳态平衡。
干细胞是一类特殊的细胞，它们最显著的生物学特性是既具有自我更新的能力(Self-renewal)，又具有多向分化的潜能(Multilineage differentiation)。
根据其组织发生的名称亦可进行分类。
目前，已经从许多组织或器官中成功地分离出干细胞，其中包括：胚胎干细胞、造血干细胞、骨髓间质干细胞(Mesenchymal stem cell，MSCs)、神经干细胞(Neural stem cell，NSCs)、肌肉干细胞(Muscle stem cell)、成骨干细胞(Osteogenic stem cell)、内胚层干细胞(Endodermal stem cell)、视网膜干细胞(Retinal stem cell)、胰腺干细胞等。
而随着干细胞研究的进展和深入，一些命名的含义将会更加丰富。
干细胞特征在细胞分化的过程中，细胞往往由于高度分化而完全失去了再分裂的能力，最终衰老死亡。
机体在发展适应过程中为了弥补这一不足．保留了一部分未分化的原始细胞，称之为干细胞。
一旦生理需要，这些干细胞可按照发育途径通过分裂而产生分化细胞。
干细胞有以下特点：①干细胞本身不是终末分化细胞(即干细胞不是处于分化途径的终端)；②干细胞能无限增殖分裂；③干细胞可连续分裂几代，也可在较长时间内处于静止状态；④干细胞分裂产生的于细胞只能在两种途径中迭择其一——或保持亲代特征，仍作为干细胞；或不可逆地向终末分化。
由于细胞质中的调节分化蛋白不均匀地分配，使得一个子细胞不可逆地走向分化的终端成为功能专一的分化细胞；另一个保持亲代的特征，仍作为干细胞保留下来。
分化细胞的数目受分化前干细胞的数目和分裂次数的控制，可以说，干细胞是具多向潜能和自我更新特点的增殖速度较缓慢的细胞。
干细胞的可塑性可塑性（plasticity）造血干细胞、骨髓间充质干细胞、神经干细胞等成体干细胞具有一定跨系、甚至跨胚层分化的特性，称其为干细胞的“可塑性”。
干细胞可塑性的揭示具有重要的理论意义和实用价值。
①组织间叶干细胞可塑性的揭示，提示成年人组织干细胞可能存在广泛的分化潜能；人类组织工程细胞的来源除去胚胎干细胞外，还可以从自体的体细胞中获得，而且不受组织相容性和伦理方面的限制。
②造血干细胞的概念需要更新，造血干细胞不仅是CD34+／CD34-细胞，而且还应考虑来自体内其它组织的干细胞，这些细胞在体外能长期培养和扩增，增殖潜能强，因而有可能用于骨髓移植；造血干细胞和非造血干细胞共移植(Co-transplantation)有可能用于器官再生。
③成年组织干细胞可塑性的研究证明，干细胞的微环境(壁龛)对其转化具有非常重要的作用，一些内在和外在的信号调节着这些干细胞的命运，这将为干细胞定向培养和应用带来新的前景。
④干细胞的转化常发生于病理情况，向病理部位迁移，成为病理损伤的前体细胞，并分化为终末成熟细胞。
因此，不仅可利用它来修复组织的损伤，而且还可把它作为基因治疗的理想载体。
胚胎干细胞胚胎干细胞的概念当受精卵分裂发育成囊胚时，内层细胞团（Inner Cell Mass）的细胞即为胚胎干细胞。
胚胎干细胞具有全能性，可以自我更新并具有分化为体内所有组织的能力。
若在显微镜下观察，存活5-7天的胚胎由大约140个细胞所组成，看上去就像黏稠的浆果或花粉粒。
它们通体毛绒绒，相互依赖着星空心的圆球状，这被称做胚泡。
其外层组织即滋养层，由一层扁平的细胞组成，会发展成胎盘。
胚泡中心的腔称“囊胚腔”，腔内一侧的细胞群即“内细胞团”，胚胎干细胞便是由此分离培养建系的。
这时的内层细胞尚未决定今后生长发育的走向，但它们均具有“全能性”，亦即可演变为200多种构成从心脏、肝脏、肾到皮肤、神经元等人体中任何一种器官组织的组成细胞。
内层细胞团在形成人的内、中、外三个胚层时开始分化，每个胚层特分别分化形成人体的各种组织器官。
如外胚层将分化为皮肤、眼睛和神经系统等，中胚层将形成骨骼、血液和肌肉等组织，内胚层将分化为肝、肺和肠等。
由于内细胞群可以发育成完整的个体，因而这些细胞被认为具有发育全能性。
胚胎干细胞的分离建系1998年11月，J.A.汤姆森和J.吉尔哈特几乎同时宣布，他们已独立培养出采集自人体胚胎的干细胞，特别是在维系人体胚胎细胞的“多能性”和遏制其异化发展上取得了重大突破。
在随后的几个月里．汤姆森领先于其他人促使上述脆弱的人细胞在培养液中持续生长，并证实上述细胞实际上就是胚胎干细胞。
有关人胚胎干细胞的建系方法有多种。
研究最多的是从胚胎的囊胚期内细胞群中直接分离胚胎干细胞。
1995年J.A.汤姆森等从恒河猴的囊胚中分离建立了世界上第一株灵长类动物的胚胎干细胞。
1998年，他们在建立灵长类胚胎干细胞取得的成功经验基础上，参照恒河猴胚胎干细胞分离法，从接受不孕症治疗的夫妇所捐献的处于囊胚阶段的早期胚胎中分离人的胚胎干细胞。
继汤姆森以后，世界上第二篇关于利用体外受精废弃受精卵进行人胚胎干细胞建系的文章是2000年澳大利亚的B.E.Reubinoff等和新加坡的体外受精专家合作完成的，他们成功地从人囊胚建立了两株未分化的人胚胎干细胞系。
该文更为详尽地讨论了人胚胎干细胞建系过程中的一系列细节，并且在体外分化试验中成功地得到了神经祖细胞。
另一种建系方法则是从终止妊娠的胎儿组织中分离出胚胎干细胞。
2001年马萨诸塞州的科学家则宣布他们利用克隆技术制造出人体胚胎，并从中摘取出了干细胞。
具体做法是提取某个卵子，去除其中的核子和基因物质，即将人卵细胞脱核，再将含有成年人基因物质的皮肤细胞的核转移到去核卵细胞内；然后通过电击手段诱导卵子加以复制，体外培养，待囊胚形成后取其内细胞团；经适当处理，几天后便可培育出供医疗使用的干细胞。
胚胎干细胞的生物特性1.胚胎干细胞来源于胚胎早期的胚泡中的内细胞群，保持未分化状态，具有自我复制的能力，具有向胚胎三个胚层来源的所有细胞分化的潜能。
2.胚胎干细胞可通过单细胞克隆建立有相同遗传特性的胚胎干细胞系。
建立的胚胎干细胞系有与亲代细胞相同的特征。
3.胚胎干细胞具有正常、完整（双倍体）及稳定的染色体核型。
4.胚胎干细胞缺乏细胞周期中G1期的限制点（chechpoint），胚胎干细胞大部分时间都处于细胞周期的S期，在此期进行DNA合成。
胚胎干细胞不需外源信号刺激启动DNA的复制。
5.胚胎干细胞表达三种特异性标志分子：细胞内的转录因子（intrinsic transcription factor，Oct4）、白血病抑制因子（leukemia inhibitory factor，LIF）和碱性磷酸酶（Alkaline phosphatase，AP）。
6.雌性哺乳动物来源的胚胎干细胞内，不存在X染色体失活现象。
7.胚胎干细胞端粒酶活性呈阳性，具有维持端粒长度，保持干细胞增殖能力的重要作用。
8.胚胎干细胞裸鼠皮下或肾包囊接种，可形成畸胎瘤。
胚胎干细胞的应用前景1999年12月，Science杂志公布了当今世界科学发展的评定结果，干细胞的研究成果名列十大科学进展榜首。
胚胎干细胞研究的科学价值在于其诱人的应用前景。
如果最终能够成功诱导和调控胚胎干细胞的分化与增殖，将对胚胎干细胞的基础研究和临床应用带来积极的影响，使之有可能在以下领域发挥重要作用。
1．揭示人及动物的发育机制及影响因素生命最大的奥秘便是人是如何从一个细胞发展为复杂得不可思议的生物体的。
人胚胎细胞系的建立及人胚胎干细胞研究，可以帮助我们理解人类发育过程中的复杂事件，使人深刻认识数十年来困扰着胚胎学家的一些基本问题，促进对人胚胎发育细节的基础研究。
人胚胎干细胞的体外可操作性，可以一种伦理上可接受的方式，提供在细胞和分子水平上研究人体发育过程中极早期事件的方法。
