干細胞是具有獨特自我更新能力和分化成多種細胞譜系的細胞類型。它們被認為是組織和器官的組成部分。

近幾十年來，干細胞已被研究并用于修復和再生醫學。對這些細胞進行分類的一種方法是基于它們的分化能力。

• 全能干細胞可以產生胚胎的任何細胞，也可以產生胚胎外組織。
• 多能干細胞僅限于三個胚胎胚層中的任何一個；但是，它們不能分化成胚胎外組織。多能干細胞只能分化成一種生殖系組織。
• 寡能干細胞和單能干細胞見于已形成細胞譜系的成人器官組織。區分這些細胞的另一種方法是基于它們的來源。

骨髓、羊膜、神經、脂肪、臍帶和胎盤干細胞的來源及臨床應用

干細胞可以從不同的來源提取，包括骨髓、羊膜細胞、神經、脂肪組織、臍帶和胎盤組織。干細胞在現代再生醫學中的作用始于20世紀50年代，1956 年首次進行骨髓移植。

目前，干細胞療法已用于治療一系列臨床疾病，而不僅僅是傳統的來源，用于治療遺傳性血液疾病，并取得了巨大的成功。在這方面，干細胞的新興用途是它們有可能治療疼痛狀態和神經退行性疾病，如帕金森病和阿爾茨海默病。干細胞為神經退行性疾病帶來了希望，可以替代某些疾病狀態下受損的神經元。

本綜述比較了來自這些不同來源的干細胞，并介紹了干細胞在現代醫療實踐中的臨床作用。

一、什么是骨髓干細胞：骨髓干細胞來源、功能、臨床作用

骨髓干細胞，作為干細胞領域的重要成員，主要涵蓋了兩種主要的類型：造血干細胞（HSCs）和間充質干細胞（MSCs）。

骨髓干細胞在最初期是指骨髓造血干細胞，骨髓移植就是骨髓造血干細胞移植。

由于正常的生物過程，自我更新的組織需要干細胞來替代受損和衰老的細胞。造血干細胞衍生的髓系和淋巴系細胞都是相對短命的細胞類型，需要不斷提供新分化的替代細胞。

造血干細胞 (HSC) 位于骨髓內，為正常生理和免疫功能所需的多種血細胞提供來源。這些細胞棲息在生理生態位中，這使得它們能夠進行不對稱分裂。當干細胞不對稱分裂時，分裂的后代包括一個相同的子細胞，但也會產生一個分化的子細胞。這些子細胞分化成專門的細胞類型是由細胞接觸的某些微環境、外在線索和生長因子引導的。這種機制使骨髓干細胞數量保持相對恒定，盡管后代持續增殖和分化。

HSC是研究最多的一類成人組織來源的干細胞，其臨床潛力在再生醫學的早期就已得到認可。

• 20世紀60年代初，人們從骨髓中分離出HSC，并開發出誘發白血病的小鼠治療模型，以證明骨髓來源的干細胞治療的有效性。
• 這些實驗的成功進一步完善了技術，到20世紀70年代和80年代，臨床干細胞移植已成為常態，并開始對血液疾病產生影響，這種影響至今仍在繼續。

骨髓干細胞的功能

• 自我復制：即再生能力，干細胞能夠復制出與自己相同的細胞，保持干細胞數目的穩定，確保造血功能的持續進行。
• 多向分化潛能：在特定條件下，骨髓干細胞可以分化為脂肪、骨、軟骨、肌肉、肌腱、韌帶、神經、肝、心肌、內皮等多種組織細胞。這使得骨髓干細胞在組織修復和再生醫學中具有巨大的潛力。
• 造血支持：骨髓干細胞能夠支持造血過程，為血液系統提供必要的細胞來源。
• 促進干細胞植入：骨髓干細胞可以促進其他干細胞的植入和生長，有助于受損組織的修復和再生。
• 免疫調控：骨髓干細胞具有免疫調控功能，可以參與免疫系統的調節和維持。

骨髓干細胞的作用：在造血干細胞移植中，干細胞取代因化療或疾病而受損的細胞，或作為捐贈者免疫系統對抗某些類型癌癥和血液相關疾病的一種方式。白血病、淋巴瘤、神經母細胞瘤和多發性骨髓瘤通常采用這種方法治療。

總體而言，骨髓作為干細胞的儲存庫仍然是臨床和研究的必需品，因為它作為可行干細胞來源的歷史已被充分理解和記錄，并且療效良好。根據歐洲血液和骨髓移植小組的數據，在1993年至2005年期間，首批27,770例骨髓造血干細胞移植中，僅記錄了一起致命事件。

這種無可否認的安全記錄，加上臨床醫生在執行骨髓移植手術方面的經驗，保證了在不久的將來繼續使用骨髓作為HSC的來源。

二、什么是羊膜干細胞：羊膜干細胞的來源、功能及臨床應用

從歷史上看，兩種最常見的多能干細胞類型包括胚胎干細胞 (ESC) 和誘導性多能干細胞 (iPSC)。然而，盡管許多研究致力于改進ESC和iPSC技術，但仍存在巨大的臨床挑戰。ESC和iPSC技術帶來的兩個重大問題是移植細胞存活率低和致瘤性。

最近，研究人員從羊水和胎盤膜等妊娠組織中分離出多能干細胞、人類羊膜衍生干細胞 ( hADSC )，包括羊膜上皮細胞和羊膜間充質細胞，是一種相對較新的干細胞來源，已發現其具有多種有利特性。

背景是，人類羊膜干細胞在妊娠第二周開始出現，此時囊胚內形成一個小腔，腔內原始細胞分化為羊膜母細胞。當外胚層分化為羊膜母細胞時，會形成人類羊膜上皮干細胞 (hAESC)，而當內胚層分化為羊膜母細胞時，會形成人類羊膜間充質干細胞 (hAMSC)。這種分化發生在原腸胚形成之前，因此羊膜母細胞不屬于3個胚層之一，因此從理論上講，它們具有多能性。

以前，多能性和免疫調節被認為是互相排斥的，因為多能性傳統上被認為是胚胎干細胞獨有的特性，而免疫調節則是間充質干細胞公認的特性。然而，最近的許多研究發現，這兩種特性在人類羊膜衍生干細胞中共存。

近年來，人類羊膜衍生干細胞，包括人羊膜上皮干細胞 (hAESC) 和人羊膜間充質干細胞 (hAMSC) 已成為臨床試驗和醫學研究的有吸引力的細胞來源，并且已被證明比其他類型的干細胞更具優勢。這些優勢包括低免疫原性和高組織相容性、無致瘤性、免疫調節作用和顯著的旁分泌作用。

• 此外，一些研究已經評估了人類羊膜衍生干細胞的促血管生成能力。有趣的是，他們發現當移植到小鼠缺血肢體中時，hAMSC可以增強血液灌注和毛細血管結構，這表明hAMSC可以刺激新血管形成。
• 此外，另一個優勢是與其他干細胞來源（例如骨髓干細胞( BMSC)）相比，人類羊膜衍生干細胞更容易獲得。

關于低免疫原性，已證實人類羊膜衍生干細胞的主要組織相容性I類抗原 (HLA-ABC) 表達較低，且不表達主要組織相容性II類抗原 (HLA-DR )、β2微球蛋白和HLA-ABC共刺激分子，包括CD40、CD80和CD8635。值得注意的是，有報道稱將hAMSC移植到溶酶體疾病患者體內后，沒有出現明顯的排斥反應。此外，最近的一項研究表明，接受靜脈注射hAESC的小鼠沒有出現溶血、過敏反應或腫瘤形成。

此外，研究表明，hAESC和hAMSC都具有在再生醫學中發揮重要作用的巨大潛力。它們都已證明可以分化成幾種專門的細胞，包括脂肪細胞、骨細胞、神經細胞、心肌細胞、骨骼肌細胞、肝細胞、造血細胞、內皮細胞、腎細胞和視網膜細胞。

多項臨床前研究表明，人類羊膜衍生干細胞可用于治療多種疾病，包括卵巢早衰、糖尿病、炎癥性腸病、腦/脊柱疾病等。

2018年7月30日，據新華社悉尼報道，澳大利亞等國研究人員的最新研究發現，為中風患者回輸人體羊膜細胞（胎盤羊膜干細胞的一種）可有效減少腦部損傷，同時有助于患者恢復。研究成果已發表在美國《Stroke》雜志上。

2018年，《中國細胞生物學學報》上發表了《人羊膜上皮細胞的干細胞特征和臨床應用潛力》的文獻綜述。文章梳理總結了近年來國內外各科研團隊在人羊膜上皮干細胞研究方面的進展，從hAESCs的來源及屬性、干細胞特征、免疫學特征及hAESCs的臨床前研究和臨床研究等方面系統的闡釋了hAESCs在再生醫學領域的獨特優勢和應用前景。

文章指出，在hAESCs用于干細胞技術的安全性方面，hAESCs具備來源豐富且符合倫理要求、無免疫排異、遺傳穩定無致瘤性等生物學屬性；同時在臨床應用的有效性方面，來源于胚胎第8天上胚層（epiblast）的hAESCs具備僅次于胚胎干細胞（ES）的多向分化潛能和旁分泌功能，在神經修復、免疫調節、抗組織纖維化等方面具有明顯的優勢。

hAESCs可以廣泛的應用于帕金森（PD）、阿爾茨海默病（AD）、腦中風、脊髓損傷、移植物抗宿主病（GVHD）、自身免疫性疾病、肝肺纖維化、皮膚燒創傷、卵巢早衰等疾病。

三、什么是神經干細胞：神經干細胞來源、功能、臨床應用

神經干細胞（NSC）是指來源于神經組織或能分化為神經組織，具有自我更新能力和多向分化潛能的一類細胞。

具有分化為神經元、星形膠質細胞和少突膠質細胞的能力，并足以提供大量腦組織細胞的細胞群。移植入宿主體內的神經干細胞能夠向神經系統病變部位趨行、聚集，并能夠存活、增值、分化為神經元或膠質細胞，從而促進宿主缺失功能的部分恢復。

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四、什么是脂肪干細胞：脂肪干細胞來源、臨床應用

盡管骨髓干細胞 (BMSC) 的使用現已成為標準，但采集技術方面的難題以及細胞產量低的可能性促使研究人員尋找其他間充質干細胞 (MSC) 來源。已研究的脂肪干細胞來源是人體脂肪組織。

脂肪組織經酶消化后，在稱為基質血管部分( SVF) 的細胞群中生成一組異質性脂肪細胞前體。SVF中存在脂肪干細胞 (ADSC)。研究表明，ADSC具有通常與MSC相關的特性，并且已發現它們表達MSC特有的幾種CD標記物。ADSC具有多能性，經證實可在體外誘導后分化為其他中胚層來源的細胞，包括成骨細胞、成軟骨細胞、肌細胞、肌腱細胞等。此外， ADSC已證實在體外具有多譜系分化為特殊細胞（如胰島素分泌細胞）的能力。

ADSC相對于BMSC的一個顯著優勢是它們易于采集。白色脂肪組織(WAT) 含有豐富的ADSC。人體內的WAT主要儲存在臀部、大腿、腹部和內臟庫的皮下。因此，可以通過抽脂手術從這些身體部位相對容易地采集ADSC。此外， ADSC占WAT內SVF的1-2%，在某些組織中甚至接近30%。這與骨髓中存在的0.0001-0.0002%的干細胞有顯著差異。鑒于不同來源的干細胞濃度存在差異，每個WAT樣本中的ADSC數量將比每個骨髓樣本中的干細胞數量多，這進一步證明使用脂肪組織更容易獲取干細胞。

ADSC的另一個優勢是由于缺乏主要組織相容性復合體II (MHCII) 和共刺激分子而具有免疫特權地位。一些研究甚至證明，與BMSC相比，ADSC具有更高的免疫抑制能力，因為ADSC表達的人類抗原I類 (HLA I) 抗原水平較低。它們還具有獨特的分泌蛋白組，可以產生免疫調節、抗凋亡、造血和血管生成因子，有助于組織修復 – 這些特性可能支持成功移植而無需免疫抑制。此外，ADSC具有重新編程為誘導多能干 ( iPS ) 細胞的能力。

過去十年，ADSC臨床試驗的數量不斷增加，其中一些試驗顯示出巨大的前景。它們已證明能夠以可重復的方式分化成多種細胞系，并且對于自體和同種異體移植都是安全的。最近的幾項研究表明，ADSC療法可能有助于治療多種疾病，包括糖尿病、克羅恩病、多發性硬化癥、瘺管、關節炎、缺血性病變、心臟損傷、脊髓損傷、骨損傷等。

2013年進行的一項臨床試驗研究了自體脂肪來源分化胰島素分泌干細胞和造血干細胞 (HSC) 聯合輸注對胰島素依賴型糖尿病患者的治療效果。對10名患者進行了平均約32個月的隨訪，發現所有患者的C肽、糖化血紅蛋白、血糖狀態和外源性胰島素需求均有所改善。值得注意的是，治療沒有不良副作用，所有10名患者都已恢復正常、不受限制的飲食和生活方式。

盡管如上所述，最近的ADSC研究前景光明，但不幸的是，可重復的體內研究在質量和數量上仍然缺乏。因此，在進行常規患者給藥之前，還需要進一步研究。

五、什么是臍帶干細胞：臍帶干細胞來源、特征、臨床應用

臍帶干細胞可從多種部位提取，包括臍帶血、臍帶血管周圍細胞、臍靜脈內皮細胞、臍帶內膜、絨毛膜和羊膜。臍帶血對捐獻者的風險極小，自1988年以來一直被用作造血干細胞的來源。與從骨髓獲得的干細胞相比，臍帶來源的干細胞更容易獲得。全球每年的出生率超過1億人，因此有很多機會將臍帶血用作干細胞來源。

抽取血液的過程非常簡單，只需靜脈穿刺，然后將其引流到裝有無菌抗凝血劑的血袋中。然后將其冷凍保存并儲存在液氮中。與從成人身上抽取的干細胞相比，使用臍帶干細胞有很多好處。最大的好處之一是這些細胞更不成熟，這意味著植入宿主后發生排斥的可能性更低，從而導致移植物抗宿主病的發生率降低。它們還可以分化成各種各樣的組織。例如，與骨髓干細胞或動員的外周血相比，臍帶血干細胞具有更強的再增殖能力。臍帶血衍生的CD34+細胞具有非常強大的造血能力，這歸因于干細胞相對于成人衍生細胞的不成熟。

已經進行了研究，分析了接受來自兄弟姐妹捐贈者的臍帶血移植的血液病兒童的長期生存率。這些研究表明，接受臍帶血移植的兒童的存活率與接受骨髓細胞移植的兒童相同或更高。此外，臍帶血和骨髓移植的復發率相同。

臍帶血干細胞的獨特特征之一是能夠分化成多種細胞類型。臍帶血中存在三種不同類型的干細胞，包括造血干細胞、間充質干細胞和胚胎樣干細胞。這些細胞類型不僅可以自我更新，還可以通過復雜的信號通路分化成許多不同的成熟細胞類型。這意味著這些細胞不僅可以產生造血細胞，還可以產生骨細胞、神經細胞和內皮細胞。

目前正在進行研究，以了解臍帶血衍生的干細胞是否可用于心肌生成目的。幾項研究表明，利用Wnt信號通路的激活，可以將臍帶血間充質干細胞轉化為心肌生成譜系細胞。還正在研究神經系統應用的潛力。

如果成功，這可以幫助治療腦癱、中風、脊髓損傷和神經退行性疾病等疾病。鑒于這些細胞能夠分化成中胚層、內胚層和外胚層組織，它們可以代替目前極具爭議的胚胎干細胞用于治療神經系統問題。

目前有研究涉及體外工作、臨床前動物研究和患者臨床試驗，所有這些都是為了將干細胞應用于神經系統。臍血干細胞在未來的再生醫學中具有巨大的應用潛力。

六、什么是胎盤干細胞：胎盤干細胞來源、臨床作用

胎盤干細胞來源：在新生兒娩出、胎盤剝離子宮排出。胎盤由羊膜、葉狀絨毛膜（也稱叢密絨毛膜）和底蛻膜構成，從這些組織可以分離得到胎盤干細胞。

胎盤組織含有干細胞和上皮細胞，它們可以分化成多種組織類型，包括脂肪形成、肌形成、肝形成、骨形成、心臟、內皮、胰腺、肺和神經系統。胎盤細胞可以分化成所有這些不同類型的組織，因為其譜系源自胎盤的不同部分，例如來自絨毛膜、尿囊和卵黃囊的造血細胞，而間充質譜系來自絨毛膜和羊膜。

將人類胎兒胎盤細胞分為四個不同的組可能會有所幫助：羊膜上皮細胞、羊膜間充質基質細胞、絨毛膜間充質基質細胞和絨毛膜滋養層細胞。

人羊膜上皮細胞 (hAEC) 可從羊膜中獲得，然后通過酶消化與絨毛膜分離。在某些環境下培養時，已發現hAEC能夠產生合成乙酰膽堿、去甲腎上腺素以及多巴胺的神經元細胞。這種能力意味著它們具有在帕金森病、多發性硬化癥和脊髓損傷等疾病中再生的潛力。還有研究將hAEC用于眼科目的、肺纖維化、肝病、代謝疾病和家族性高膽固醇血癥。一旦培養，hAEC就會產生白蛋白和甲胎蛋白，并顯示出儲存糖原的能力。此外，還發現它們可以代謝氨和睪酮。在最近以小鼠模型進行的研究中，發現這些細胞在移植后對肝硬化具有治療作用。

間充質干細胞存在于許多不同的組織中，例如骨髓、臍帶血、脂肪組織、華通氏膠、羊水、肺、肌肉和胎盤。胎盤間充質基質細胞具體來源于胚胎外中胚層。人羊膜間充質基質細胞 (hAMSCs) 和絨毛膜間充質基質細胞 (hCMSCs) 均被發現具有非常低的HLA-A、B、C水平。這意味著它們具有潛在的移植免疫特權特征。胎盤來源的間充質干細胞已被證實具有CD29、CD44、CD105和CD166的表達，這與脂肪來源的間充質干細胞相同。這些標記物已被證實具有成骨分化能力。

胎盤間充質干細胞的一個有趣元素是，它們的特性會根據胎盤的妊娠周齡而有所不同。當在較低妊娠周齡采集細胞時，它們比從足月胎盤組織中采集的細胞表現出更快的代倍增時間、更好的增殖能力、更廣泛的分化潛力和更高的表型穩定性。

此外，它們具有巨大的臨床應用潛力。胎盤間充質基質細胞已被研究用于治療對類固醇治療有抵抗力的急性移植物抗宿主病。研究表明，接受胎盤來源的基質細胞治療的患者的1年生存率為73%，而回顧性對照僅顯示6%的生存率。胎盤來源的MSCs還被發現有助于傷口愈合，并可能用于治療某些遺傳性皮膚病，如大皰性表皮松解癥。

結論

干細胞的分化能力和來源各不相同。從這篇綜述中我們可以看出，從不同來源提取的這些細胞既有相似之處，也有不同之處。研究表明，干細胞在治療阿爾茨海默病和帕金森病等神經退行性疾病方面具有初步前景。

干細胞在肌肉骨骼再生醫學和其他疼痛狀態方面也顯示出益處。器官生物工程移植是干細胞可能提供的另一個潛在益處。出于這些原因，仍需要在這一醫學領域進行廣泛的研究，為新開發的治療方式鋪平道路。

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