干细胞（生态社团演讲）

大家好，今天我的演讲主题是干细胞。演讲开始之前，我们先看个视频：

（视频播放，《神奇的干细胞》）

大家看完了视频，结合在上生物课时星星老师给大家讲的，应该更有所了解干细胞的奥秘。那么谁想描述一下自己所看到的现象？好。相比就是我这里所列举的几种性质，全能性？无限性？分化能力？使用价值？甚至，骗局？接下来，我们就来更加精准地认识何为干细胞。

定义：

那么一个大问题就是干细胞究竟是什么？干细胞，从字面上来看，其与其他细胞的区别就在于“干”。什么是干呢？干细胞的英文名称为Stem cell，而干就源于“Stem”，其意思就是植物的茎干。根据我们的经验可以得知，一株成熟的植物要长出枝条叶子和果实（花），一定离不开主干的长出。而我们人体各个部分的器官和组织也都离不开最原始、最开端的细胞，也就是干细胞。所以两者具备相似性，这也是为什么干细胞被叫做stem cell的原因，意思就是一个发端者，一个源头。是不是非常有趣？

定义需要进一步深入。其实在生物学发展以来，干细胞的定义很难被鉴定，所以在进行不断修正。而大多数生物学家和医学家认为的干细胞是来自于胚胎、胎儿以及人体内具有在一定条件下无限自我更新与增值分化能力的一类细胞。有这种细胞可以根据调控而定，向分化出不同类型的子细胞和组细胞，而子细胞的遗传物质不变，但可以产生不同的功能，从而生成不同的组织和器官。这就联系到我们学习过的细胞分化。当然，干细胞所具备的分裂能力，并不是我们所学习的有丝分裂，。一旦出现有丝分裂，就意味着细胞分化度的升高，以及分化潜能的降低

这是在形态学和分子生物学意义上的定义，但是一旦要结合实际和运用情况，则所定义干细胞的对象必须具备功能性，而并不是一种没有被发掘的潜能。基本上，动物体内高度分化的细胞中的细胞核都有全能性，但是能够有自我更新和多向分化能力的，也只有成体干细胞。

分类：

关于分类，大家在上课的时候就可以明显感觉到，这一块内容的复杂。事实上，分类也是分不同情况的。根据发育阶段来分类的话，干细胞可以分为胚胎干细胞和成体干细胞。在新生命的孕育过程中，处于囊胚阶段的生命体所具有的细胞，就称之为胚胎干细胞。当然，其也存在于脐带血之中。上课也提到过，如果我们在出生的时候储存一部分脐带血，这些干细胞并可以用于我们以后的病理需求。

而根据另一个分类标准～不同的细胞分化潜能。显然这就是生物课上提到的全能干细胞、多能干细胞和专能干细胞。如果将一棵树的模型搬出来，全能干细胞就是这棵树的树干，而多能干细胞就是1～2级树枝，而专能干细胞就是2级以上的树枝。自然，根据其所处的不同位置，全能干细胞具备分化形成任何类型细胞的能力，有完整的分化潜能。胚胎干细胞就是这样的类型。它可以增殖分化成为200多种不同的人体细胞，并进一步形成一个完整个体。

显然，多能干细胞就没有这样的能力。虽然它仍然是多种专一细胞的始祖，但只能负责躯体一部分区域的分化工作，不能发育为完整个体。比如说造血干细胞，负责12种血细胞的分化（图片），包括红细胞，白细胞，巨噬细胞，NK细胞等。比如神经干细胞，负责神经元、星形胶质细胞和少突胶质细胞的分化，从而能够产生脑细胞组织，构成大脑。又比如说骨髓间充质干细胞，负责中胚层组织的分化，比如骨头、软骨、肌肉，和脂肪等。有趣的是，骨髓间充质干细胞的分化潜能更广，所以还被称为多潜能干细胞。关于多能干细胞还存在一项技术，我们会在后面进行详细讲解。

最后自然是单能干细胞。此类细胞只能向单一方向分化，在正常情况下只产生一种类型的细胞。常被用来描述在成体组织、器官中的一类细胞，意思是此类细胞只能向单一方向分化，产生一种类型的细胞。在许多已分化组织中的成体干细胞是典型的单能干细胞，在正常的情况下只能产生一种类型的细胞。如上皮组织基底层的干细胞、肌肉中的成肌细胞又叫卫星细胞。这种组织是处于一种稳定的自我更新的状态。理解单能干细胞，可以结合我们熟悉的现象来理解，比如我们的大肠上皮组织和皮肤组织，每天都有大量的细胞老化死去，所以在皮层之下的细胞便会继续分化出新的皮层组织来代替衰老细胞的位置。而我们熟悉的头皮屑和死皮都是老化衰亡而死的细胞。他们的出现证明你的部分组织已经进行了更新。当然，这里也包括一个例子，就是我们血管中的内皮细胞。这一类干细胞可以说是分化程度最高的干细胞。他们只能产生一种类型的细胞，却又包含永恒的属性。不仅满足了身体的特殊需求，也体现了生命在演化过程中发展出的生理保障。然而，如果这种组织受到伤害需要多种类型的细胞来修复时，则需要激活多潜能干细胞来修复受伤的单能干细胞组织。

这便是干细胞的分类。干细胞的分类是基于其属性不同，干细胞也会分化出不同类型的干细胞。所以根据这一点可以判断干细胞的分裂也分不同情况，一种是干细胞分裂，成为两个与原本属性相同的干细胞，而另一种是分裂为一个与原属性相同的干细胞，而另一个却要走向完全分化。

还有一个环节，大家有没有听说过诱导多功能干细胞？没错，这是一项由日本医生山中伸弥和美国医生古蒂纳夫合作而产生的一项技术，他们俩人在2006年初次发表，并在2012年获得了诺贝尔奖。那么这项技术的原理是什么？

（其英文名称为Induced pluripotent stem cells，简称iPS）

原理非常简单。通过生物课的学习，我们可以明白，动物细胞的细胞核拥有所属集体的所有遗传物质，所以具备全能性。而科学家可以利用几种诱导因子（Oct3/4,Sox2、Nonmg、c-Myc、Klf4），将一些信息通过病毒载体植入专能干细胞的遗传物质内，可以产生一些物质比如某种酶，能将某些高度分化后的体细胞重新诱导为iPS细胞形态。这种形态的细胞具备高度分化潜能，同时在基因和蛋白表达、表观遗传修饰状态、细胞倍增能力等方面都与胚胎干细胞相似。没错，这就是体细胞重新获得全能性的过程，细胞获得了重新分化增殖发展为一个个体的能力。这项技术从对小白鼠细胞的实验，再到人体细胞，再到成功地被分化为若干种机体细胞比如神经细胞、心血管细胞等，它展现出了临床疾病治疗中具有的巨大应用价值。这意味着，很多难以被治愈的疾病，可以通过自身机体本有的细胞而实现治疗，产生新的健康的细胞。不仅白血病，甚至渐冻症都可以被治愈。但是在当下，这项技术仍然面临难题，在于诱导因子有可能诱发专能干细胞的癌变，同时，如果用错诱导药物，会使得诱导失败，出现一些外表酷似胚胎干细胞，但是没有基因全能性表达能力的缺陷细胞。而如果要成功诱导，效率低也是一个问题，这对于医学界迫在眉睫。

不仅在我看来，学术界和医学界都能如此重视这项技术，是因为他只涉及到宿主个体细胞的重利用，不仅不会产生排异反应，不像卵细胞和胚胎细胞那样会涉及到伦理学问题。由此这无疑给这项诱导技术创造了一条光明大道。即便仍然存在一些医学界想要攻破的难题，但他不会像胚胎干细胞这样难以发展，一旦涉及伦理问题就很难解决。

其实我很推荐大家去看一部电影，名为《姐姐的守护者》，其大概故事讲的就是一位母亲的女儿得了白血病需要骨髓移植，所以需要夫妇再生一个孩子来供给骨髓细胞，用于治疗这位姐姐的白血病。但是伴随这个孩子的长大，以及若干次的提取，他越来越感觉到自己是在为别人而活，自己没有选择的权利。于是便产生了一场母女之间的纠缠。幸运的是，姐姐很爱她的妹妹，明白妹妹的不易，也明白母亲的苦心，他愿意舍弃本就不可能治愈的躯体换得家人平和。再加上妹妹律师的努力，这件事情得以有了结果。

这部电影所代表的案例不在少数，多少人想求得利用干细胞来治疗疾病却涉及到很多问题。这不仅涉及到医学，也涉及到伦理和道德问题。尽管不棘手，但非常触目。可能就是通过这样的现象，我们才能进一步认识生命本身，看清人性。

那么，干细胞的运用还存在哪些问题呢？前沿科学领域在其中有什么贡献？接下来有请丹洋同学！