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幹細胞(Stem Cell)是壹種未充分分化，尚不成熟的細胞，具有再生各種組織器官和人體的潛在功能，醫學界稱之為“萬用細胞”。
幹細胞是壹類具有自我更新和分化潛能的細胞。它包括胚胎幹細胞和成體幹細胞。幹細胞的發育受多種內在機制和微環境因素的影響。目前人類胚胎幹細胞已可成功地在體外培養。最新研究發現，成體幹細胞可以橫向分化為其他類型的細胞和組織，為幹細胞的廣泛應用提供了基礎。
在胚胎的發生發育中，單個受精卵可以分裂發育為多細胞的組織或器官。在成年動物中，正常的生理代謝或病理損傷也會引起組織或器官的修復再生。胚胎的分化形成和成年組織的再生是幹細胞進壹步分化的結果。胚胎幹細胞是全能的，具有分化為幾乎全部組織和器官的能力。而成年組織或器官內的幹細胞壹般認為具有組織特異性，只能分化成特定的細胞或組織。
然而，這個觀點目前受到了挑戰。
最新的研究表明，組織特異性幹細胞同樣具有分化成其他細胞或組織的潛能，這為幹細胞的應用開創了更廣泛的空間。
幹細胞具有自我更新能力（Self-renewing），能夠產生高度分化的功能細胞。幹細胞按照生存階段分為胚胎幹細胞和成體幹細胞 。
·1.1 胚胎幹細胞
胚胎幹細胞（Embryonic Stem cell， ES細胞）。
胚胎幹細胞當受精卵分裂發育成囊胚時，內層細胞團（Inner Cell Mass）的細胞即為胚胎幹細胞。胚胎幹細胞具有全能性，可以自我更新並具有分化為體內所有組織的能力。早在1970年Martin Evans已從小鼠中分離出胚胎幹細胞並在體外進行培養。而人的胚胎幹細胞的體外培養直到最近才獲得成功。
進壹步說，胚胎幹細胞（ES細胞）是壹種高度未分化細胞。它具有發育的全能性，能分化出成體動物的所有組織和器官，包括生殖細胞。研究和利用ES細胞是當前生物工程領域的核心問題之壹。ES細胞的研究可追溯到上世紀五十年代，由於畸胎瘤幹細胞（EC細胞）的發現開始了ES細胞的生物學研究歷程。
目前許多研究工作都是以小鼠ES細胞為研究對象展開的，如：德美醫學小組在去年成功的向試驗鼠體內移植了由ES細胞培養出的神經膠質細胞。此後，密蘇裏的研究人員通過鼠胚細胞移植技術，使癱瘓的貓恢復了部分肢體活動能力。隨著ES細胞的研究日益深入，生命科學家對人類ES細胞的了解邁入了壹個新的階段。在98年末，兩個研究小組成功的培養出人類ES細胞，保持了ES細胞分化為各種體細胞的全能性。這樣就使科學家利用人類ES細胞治療各種疾病成為可能。然而，人類ES 細胞的研究工作引起了全世界範圍內的很大爭議，出於社會倫理學方面的原因，有些國家甚至明令禁止進行人類ES細胞研究。無論從基礎研究角度來講還是從臨床應用方面來看，人類ES細胞帶給人類的益處遠遠大於在倫理方面可能造成的負面影響，因此要求展開人類ES細胞研究的呼聲也壹浪高似壹浪。
·1.2 成體幹細胞
成年動物的許多組織和器官，比如表皮和造血系統，具有修復和再生的能力。成體幹細胞在其中起著關鍵的作用。在特定條件下，成體幹細胞或者產生新的幹細胞，或者按壹定的程序分化，形成新的功能細胞，從而使組織和器官保持生長和衰退的動態平衡。過去認為成體幹細胞主要包括上皮幹細胞和造血幹細胞。最近研究表明，以往認為不能再生的神經組織仍然包含神經幹細胞,說明成體幹細胞普遍存在，問題是如何尋找和分離各種組織特異性幹細胞。成體幹細胞經常位於特定的微環境中。微環境中的間質細胞能夠產生壹系列生長因子或配體，與幹細胞相互作用，控制幹細胞的更新和分化。
·1.3 造血幹細胞
造血幹細胞是體內各種血細胞的唯壹來源，它主要存在於骨髓、外周血、臍帶血中。今年年初，協和醫大血液學研究所的龐文新又在肌肉組織中發現了具有造血潛能的幹細胞。造血幹細胞的移植是治療血液系統疾病、先天性遺傳疾病以及多發性和轉移性惡性腫瘤疾病的最有效方法。
在臨床治療中，造血幹細胞應用較早，在20世紀五十年代，臨床上就開始應用骨髓移植（BMT）方法來治療血液系統疾病。到八十年代末，外周血幹細胞移植（PBSCT）技術逐漸推廣開來，絕大多數為自體外周血幹細胞移植（APBSCT），在提高治療有效率和縮短療程方面優於常規治療，且效果令人滿意。與兩者相比，臍血幹細胞移植的長處在於無來源的限制，對HLA配型要求不高，不易受病毒或腫瘤的汙染。
在今年初，東北地區首例臍血幹細胞移植成功，又為中國造血幹細胞移植技術註入新的活力。隨著臍血幹細胞移植技術的不斷完善，它可能會代替目前APBSCT的地位，為全世界更多的血液病及惡性腫瘤的患者帶來福音
·1.4 神經幹細胞
神經幹細胞關於神經幹細胞研究起步較晚，由於分離神經幹細胞所需的胎兒腦組織較難取材，加之胚胎細胞研究的爭議尚未平息，神經幹細胞的研究仍處於初級階段。理論上講，任何壹種中樞神經系統疾病都可歸結為神經幹細胞功能的紊亂。腦和脊髓由於血腦屏障的存在使之在幹細胞移植到中樞神經系統後不會產生免疫排斥反應，如：給帕金森氏綜合癥患者的腦內移植含有多巴胺生成細胞的神經幹細胞，可治愈部分患者癥狀。除此之外，神經幹細胞的功能還可延伸到藥物檢測方面，對判斷藥物有效性、毒性有壹定的作用。 實際上，到目前為止，人們對幹細胞的了解仍存在許多盲區。2000年年初美國研究人員無意中發現在胰腺中存有幹細胞；加拿大研究人員在人、鼠、牛的視網膜中發現了始終處於“休眠狀態的幹細胞” ；有些科學家證實骨髓幹細胞可發育成肝細胞，腦幹細胞可發育成血細胞。
隨著幹細胞研究領域向深度和廣度不斷擴展，人們對幹細胞的了解也將更加全面。21世紀是生命科學的時代，也是為人類的健康長壽創造世界奇跡的時代，幹細胞的應用將有廣闊前景。
·1.5肌肉幹細胞(muscle stem cell)
可發育分化為成肌細胞(myoblasts)，後者可互相融合成為多核的肌纖維，形成骨骼肌最基本的結構。
造血幹細胞（hemopoietic stem cell）又稱多能幹細胞。是存在於造血組織中的壹群原始造血細胞。也可以說它是壹切血細胞（其中大多數是免疫細胞）的原始細胞。由造血幹細胞定向分化、增殖為不同的血細胞系，並進壹步生成血細胞。人類造血幹細胞首先出現於胚齡第2～3周的卵黃囊，在胚胎早期（第2～3月）遷至肝、脾，第5個月又從肝、脾遷至骨髓。在胚胎末期壹直到出生後，骨髓成為造血幹細胞的主要來源。具有多潛能性，即具有自身復制和分化兩種功能。在胚胎和迅速再生的骨髓中，造血幹細胞多處於增殖周期之中；而在正常骨髓中，則多數處於靜止期（G0期），當機體需要時，其中壹部分分化成熟，另壹部分進行分化增殖，以維持造血幹細胞的數量相對穩定。造血幹細胞進壹步分化發育成不同血細胞系的定向幹細胞。定向幹細胞多數處於增殖周期之中，並進壹步分化為各系統的血細胞系，如紅細胞系、粒細胞系、單核-吞噬細胞系、巨核細胞系以及淋巴細胞系。由造血幹細胞分化出來的淋巴細胞有兩個發育途徑，壹個受胸腺的作用，在胸腺素的催化下分化成熟為胸腺依賴性淋巴細胞，即T細胞；另壹個不受胸腺，而受腔上囊（鳥類）或類囊器官（哺乳動物）的影響，分化成熟為囊依賴性淋巴細胞或骨髓依賴性淋巴細胞，即B細胞。並分別由T、B細胞引起細胞免疫及體液免疫。如機體內造血幹細胞缺陷，則可引起嚴重的免疫缺陷病。
神經幹細胞(neural stem cell，NSCs)是壹類具有分裂潛能和自我更新能力的母細胞，它可以通過不對等的分裂方式產生神經組織的各類細胞。需要強調的是，在腦脊髓等所有神經組織中，不同的神經幹細胞類型產生的子代細胞種類不同，分布也不同。