近年来“干细胞”这个词热度颇高，常常见诸于科研，医药、甚至是医美行业的新闻里。关注源于期待，人们最想知道的是这个热门研究领域的进展会怎样改变我们的健康与生活，能否带来新的福祉。
科学家关注那些具有分化和发育潜能的细胞，时日已久。
19世纪末，那时候还没有“干细胞”这个概念，Hans Driesch通过震荡使卵裂早期的海胆胚胎细胞相互分离后，发现分开的胚胎细胞能独立地分别发育出新的胚胎；到了20世纪初，欧洲一些研究人员意识到各种血细胞，如白细胞、红细胞、血小板等可能具有相同的来源；1908年，俄国组织学家Alexander Maksimov首次提出了“干细胞”的概念。
1938年，Hans Spemann提出一个大胆的设想：将多细胞胚胎中细胞的细胞核移植到去掉核的卵母细胞中，使它们重新发育成胚胎。到1952年，这个设想终于成为现实：Robert Briggs和Thomas King等将囊胚期的胚胎细胞核移植到去核的卵母细胞中后，获得了美洲豹蛙胚胎细胞核移植的后代。这也是人们第一次成功对细胞的“干性”进行操纵。
值得一提的是，在脊椎动物核移植的研究中，我国科学家的工作一度处于世界先进水平。童第周等科学家从1961年开始进行鱼类细胞核移植的研究，1963年以金鱼和鳑鮍鱼为材料，成功地开展了鱼类不同亚科间的细胞核移植。
童第周先生和他研究的鱼（配图源自wikipedia.org）
1963年，James Edgar Till等科学家证明了小鼠骨髓中存在一类具有自我更新和增殖能力的细胞，即造血干细胞；1968年，Robert A. Good医生成功地将一名8岁女孩的骨髓移植给她4个月大的弟弟，以治疗严重联合免疫缺陷，这是同卵双胞胎以外骨髓移植的首例成功案例。此后，干细胞的临床应用开始广泛开展。
1978年，科学家从脐血中成功分离到了造血干细胞；1981年，英国科学家Martin Evans和Matthew Kaufman以及美国的Gail R. Martin先后独立地从小鼠囊胚的内细胞群分离到小鼠的胚胎干细胞并构建了小鼠的胚胎干细胞系，Gail R. Martin提出了“胚胎干细胞”这个名词。
Martin Evans爵士对胚胎干细胞的研究获得2007年诺贝尔医学和生理学奖（图片源自诺贝尔奖官网nobelprize.org）
曾经，在长达一个世纪的时间里人们一直认为成年哺乳动物的神经系统不具有再生和自我修复的能力，尤其是成年后的脑不能产生新的神经元。直到1989年Sally Temple描述了在小鼠脑的室下区（SVZ）存在具有多向分化潜能和自我更新能力的前体细胞或者干细胞。1992年，卡尔加里大学的博士生Brent A. Reynolds则在小鼠的纹状体组织（包括SVZ）中分离到了神经干细胞，为神经发育和再生治疗的研究带来了曙光。
Brent Reynolds和他发现的神经干细胞（图自ufl.edu和Reynolds, B.; Weiss, S (1992). Generation of neurons and astrocytes from isolated cells of the adult mammalian central nervous system. , 255(5052), 1707–1710. doi:10.1126/science.1553558 ）
1995年，美国威斯康星大学的JAMES A. THOMSON等人从恒河猴的囊胚中分离到胚胎干细胞并成功构建了首个灵长类动物的胚胎干细胞系。3年后，他们利用不育症诊所剩余的胚胎获得了人的胚胎干细胞。
1996年，克隆羊“多利”诞生，这是干细胞研究历史上一个里程碑式的事件。科学家们从一只芬兰多西特羊的乳腺细胞中取得细胞核，将其注射到一只苏格兰黑面羊的去掉细胞核的未受精卵细胞中，进行了核移植的细胞在体外发育，成为囊胚并被植入另一只代孕母羊的子宫内。一时间，人们围绕着克隆技术、“克隆人”等问题开展了多向度的激烈讨论。
图自《星球大战2：克隆人的进攻》
当时干细胞研究领域使用人胚胎干细胞，它所涉及的伦理学问题成为了限制该领域研究的关键。寻找新的研究角度，势在必然。
2007年，山中伸弥与John Bertrand Gurdon带领的团队利用病毒载体，将与干细胞多能分化性相关的四种遗传基因转入到皮肤的纤维细胞中，获得了与胚胎干细胞的功能相似的原始阶段的细胞，并成功地获得了嵌合体动物。我国科学家周琪、高绍荣等又证明了这种诱导细胞与胚胎干细胞一样具有全能性。这种将特定基因、或是特定基因产物(蛋白质）导入体细胞（如皮肤细胞或肝脏细胞），使其变为具备类似胚胎干细胞分化能力的细胞，被称为诱导性多潜能干细胞（iPSCs）。这就无需再从胚胎中提取细胞，解决了伦理学问题之争。同时，由于iPSCs来源于患者自身，产生的身体组织或器官不会被身体排斥。
因为对于诱导多能干细胞的研究，山中伸弥与John Bertrand Gurdon共同荣获2012年诺贝尔生理学或医学奖。（图自诺贝尔奖委员会）
早在100多年前，欧洲病理学家就提出了肿瘤干细胞这一假说，他们发现肿瘤是由异质性分化的不同细胞组成。而证实肿瘤干细胞存在的证据是1994年在人急性髓系白血病中获得的。接着，人们又相继在许多实体肿瘤中证实了肿瘤干细胞的存在，如乳腺癌、脑肿瘤、前列腺癌、黑色素瘤等。研究显示：在免疫缺陷小鼠体内，肿瘤干细胞的生长能力强于非肿瘤干细胞，且具有形成肿瘤组织和自我更新能力。
人们逐渐达成共识——肿瘤组织存在有干细胞样的肿瘤细胞，具有自我更新和形成肿瘤的能力，可能是造成恶性肿瘤生长、维持、复发、转移及放化疗抵抗的根本原因之一。因此，针对肿瘤干细胞的鉴定、富集及其生物学特性研究，可能为肿瘤的临床治疗确定更精确的治疗目标，针对肿瘤干细胞的综合治疗则可能会给肿瘤防治带来新的曙光。
干细胞在临床上的应用主要集中在组织工程和组织器官再生的干细胞移植方面，比如说，2008年，Kroon等人将人胚胎干细胞分化形成的胰腺内胚层植入到小鼠体内，产生了对葡萄糖敏感的内分泌细胞，该类细胞能够防止药物诱导引起的高血糖。Laake等发现，人胚胎干细胞分化形成的心肌细胞移植到心肌梗死模型的小鼠心脏内能够修复心脏功能。
可以想见，随着相关临床试验的实施，必将有大量与干细胞治疗相关的药物和试剂投入生产。
目前干细胞的来源主要有两部分：一是来自生物体内的干细胞（包括胚胎干细胞及组织内的成体）；一是人工诱导的干细胞——包括能够形成机体所有组织细胞的诱导性多潜能干细胞及能够形成特定组织细胞的与成体干细胞类似的诱导组织干细胞。
总而言之，干细胞生物学领域的研究已经取得了巨大的进展。如今，每年全世界有数千篇关于干细胞的研究论文发表于科研杂志，成体干细胞已经被广泛地应用于从白血病到心脏病等各种疾病的治疗、乃至周边产业中。不过，距离我们完全掌握操控干细胞的能力以进行广泛的临床应用还有一段很长的距离，还需要我们继续“撸起袖子加油干”。
内容来源：中国细胞生物学学会
