干细胞(stem cell,SC)的“干”,译自英文“stem”,意为“茎干”、“干”和“起源”。干细胞群的功能即为控制和维持细胞的再生。一般来说,在干细胞和其终末分化的子代细胞之间存在着被称为“定向祖细胞”的中间祖细胞群,它们具有有限的扩增能力和限制性分化潜能。这些细胞群的功能是增加干细胞每次分裂后产生的分化细胞的数量。干细胞具有自我更新的能力,但是干细胞的分裂实际上是相对不对称的[1] 。 干细胞形态
虽然在形态学和分子生物学水平上干细胞的结构意义能帮助定义干细胞,但是干细胞的定义仍必须是建立在功能性的基础上的。从功能上讲,干细胞是具有多向分化潜能、自我更新能力的细胞,是处于细胞系起源顶端的最原始细胞,在体内能够分化产生某种特定组织类型的细胞。对于单细胞来讲,对这个定义进行严格限制是很重要的。尤其是在复杂的器官中,为了区别干细胞和其他各种类型的祖细胞,对其进行功能上的区分可能更精确和必要。因为干细胞和祖细胞的定义是由其是否具有自我更新能力所决定的。干细胞一旦分化为祖细胞后就失去了自我更新的能力,出现对称性的有丝分裂,祖细胞的数量只有通过干细胞的增殖分化来补充,但是祖细胞仍然保持高度的增殖能力,就造血干祖细胞而言,各系造血过程中细胞的大量扩增主要依靠造血祖细胞的增殖[1] 。
在成体的器官中,干细胞可以通过不断分裂来修复组织,或者是像在哺乳动物脑组织中那样处于静止的状态。干细胞在其发育期间能够通过对称性地分裂以扩增它们的数量,或者通过非对称性分裂进行自我更新和产生更多不同分化类型的祖细胞[1] 。
科学地对干细胞进行分类有助于对干细胞概念及其生物学特性的准确把握和理解,可以采用以下几种方法对干细胞进行分类[1] 。
根据发育阶段分类
按照此种分类方式,干细胞可以分为胚胎干细胞和成体干细胞[1] 。
胚胎干细胞:在各种干细胞的研究与应用中,胚胎干细胞最引人注目。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。此外,胚胎干细胞还可以利用体细胞核转移技术来获得。胚胎干细胞具有发育全能性,在理论上可以诱导分化为机体中所有种类的细胞;胚胎干细胞在体外可以大量扩增、筛选、冻存和复苏而不会丧失其原有的特性[1] 。 干细胞形态
成体干细胞: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。成体干细胞存在于机体的各种组织器官中。发现的成体干细胞主要有:造血干细胞、骨髓间充质干细胞、神经干细胞、肝干细胞、肌肉卫星细胞、皮肤表皮干细胞、肠上皮干细胞、视网膜干细胞、胰腺干细胞等[1] 。