多能與多能幹細胞

• 什麼是幹細胞？
• 什麼是幹細胞？a href="#types-of-steam-cells「>幹細胞的種類
• 幹細胞研究應用
• 自體免疫失調
• 幹細胞研究的挑戰

什麼是幹細胞？

幹細胞 具有獨特的自我更新能力，或根據體內適當的信號分化成各種類型的細胞。這些特性使幹細胞具有獨特的組織修復、替代和再生能力。由於這些特性，幹細胞已成為再生醫學和可能的幹細胞療法的寶貴研究工具。

幹細胞研究的起源可追溯至1960年代，當時James Till博士和Ernest McCulloch博士發現骨髓中的造血幹細胞1。以下是幹細胞研究的簡要年表。

幹細胞研究簡史

1963

骨髓中更新細胞的發現

1968

兩個兄弟姊妹之間的骨髓移植

1981

從小鼠胚泡中分離出胚胎幹細胞（諾貝爾獎）

1992

在人腦中發現成人幹細胞

。

2001

利用核轉移技術製造的小鼠胚胎幹細胞

2006

誘導多能幹細胞的發現（諾貝爾獎）

2010

使用人類胚胎幹細胞治療脊柱損傷的醫療方法

2014

胚胎幹細胞來自於成人幹細胞（由皮膚細胞產生的胰島素產生 Beta 細胞）

幹細胞的類型

幹細胞的三個重要特徵是其分類的基礎：

• 幹細胞具有無限的自我更新能力。
• 幹細胞是未分化的細胞，具有未特化的功能
• 幹細胞在適當的條件下可分化成特定的細胞類型。

幹細胞大致可分為多能幹細胞或多能幹細胞。

多能幹細胞

這類幹細胞包括成人幹細胞，具有自我更新或分化成特定組織或器官中存在的專門細胞類型的能力。例如，造血幹細胞可分化成各種血細胞，間充質幹細胞可分化成成骨細胞；可產生成骨細胞、肌細胞、軟骨細胞和脂肪細胞² 以及 神經幹細胞 可分化為神經元、星形細胞和少突細胞。

多能幹細胞的主要特徵：

• 少量存在於專門的組織中
• 主要功能是補充受損或凋亡的細胞
• 保持靜止狀態，直到它們感知到分化為特定類型細胞的信號

多能幹細胞可分化為神經元、星形細胞和少突髮細胞。

越來越多的研究正在利用多能幹細胞進行組織工程、治療白血病、為燒傷患者進行皮膚移植和美容增強。

多能幹細胞

多能幹細胞通常被稱為真正的幹細胞，因為它們具有分化成任何類型細胞系的能力。

胚胎幹細胞（ES細胞）

胚胎幹細胞是多能幹細胞，來自胚胎；來自胚泡期的內部細胞團，大約在受精後第5天。在胚胎前四個分裂期內獲得的細胞被認為是全能細胞。全能細胞具有分化為胚外組織和胚層衍生組織的能力。ESC 具有在體內無限分裂的能力，不像成體幹細胞只有在組織受損或細胞死亡時才分裂。儘管胚胎幹細胞的來源豐富且應用廣泛，但胚胎幹細胞的使用仍面臨道德挑戰。

圍產期幹細胞（臍帶幹細胞）

圍產期幹細胞來自臍帶血，是應用最廣泛的多能幹細胞。與胚胎幹細胞相比，使用圍產期幹細胞的倫理問題較少；這是因為從中分離出的組織會被棄置³。臍帶血銀行逐漸被接受為治療個人生命晚期複雜疾病的選擇。從一個人的臍帶血中分離出圍產期幹細胞，並用於移植，克服了HLA抗原不相容的問題。

誘導多能幹細胞(iPSCs)

誘導多能幹細胞(iPSCs)是人工重新編程的成人細胞，其行為與胚胎幹細胞相似。誘導多能幹細胞的優點是使用來自同一個人的體細胞，減少了移植排斥的機會。目前流行兩種誘導方法：

• 體細胞核移植（SCNT）：
• 核重編程：利用轉染特定的轉錄因子（Oct3/4、Sox2、Klf4 和 c-Myc）⁵，對體細胞進行重編程。先進的核重編比 SCNT 更為有效，並具有重要的治療意義⁶.

表 1. 存在各種幹細胞類型，包括全能細胞、多能細胞和多能細胞。

幹細胞	來源	功能	優點
暫能性	4個細胞胚胎	可分化成所有細胞（包括額外的胚胎細胞）	組織排斥風險高 倫理問題 畸胎瘤形成
多能	囊胚、臍帶、重編程 iPSCs<	分化為衍生自 3 個胚層的細胞	容易分離與生長 無限制自我更新	高風險的組織排斥 倫理問題 氣泡瘤的形成
Multipotent<
多能	器官(具有專門組織)	分化成專門的細胞系	組織排斥的可能性較低 較少道德問題	難以分離 分化有限

幹細胞研究應用

自我更新和分化成成熟細胞類型的能力，使幹細胞成為基礎研究的吸引目標。大部分的研究都涉及到分化因子的鑑定、基因以及存在於幹細胞龕位的環境訊號^8-9。越來越多的臨床應用正在以下領域發展：

神經系統疾病

參考資料

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