幹細胞是未分化的細胞，可以在人體中執行各種再生功能。 例如，它們可以通過分化產生或替換各種細胞，調節免疫系統並刺激自然環境中的其他細胞。
幹細胞存在於所有人的胚胎發育（胚胎幹細胞）和任何個體的整個生命週期中，直到死亡（成體幹細胞）。 幹細胞有5種一般類型，由它們的起源和產生新細胞的能力來定義。
- 全能：也稱為受精卵，該細胞將發育並成為所有其他細胞，從而產生人類。
- 多能性：這些幹細胞可以分化成任何其他類型的細胞，但是，它們缺乏像全能細胞那樣創造整個生物體的能力。
- 多能：比多能細胞稍微有限，分配給一定範圍的細胞類型。
- 寡能：這些幹細胞類似於多能幹細胞，也能夠分化成特定範圍的細胞類型。
- 單能：這些幹細胞只能分化成一種細胞。
胚胎幹細胞（ESC）和成體幹細胞（ASC）是兩種截然不同的幹細胞類別，具有不同的特性。 在出生後的任何個體中，細胞替換和再生發生在兩種情況下：自然死亡細胞的更新（細胞凋亡）和對外部損傷的反應（由創傷性損傷，感染，癌症，梗塞，毒素，炎症等因素引起）。 參與再生過程的幹細胞是成體幹細胞（也稱為體細胞幹細胞）。
成體幹細胞和胚胎幹細胞
胚胎幹細胞存在於囊胚的內部細胞團中， 囊胚是一個主要的空心細胞球，在人類中，卵細胞被精子受精后三到五天形成。 在正常發育中，內部細胞團內的細胞將產生更特化的細胞，這些細胞產生整個身體 – 我們所有的組織和器官。 胚胎幹細胞是 多能的，如前所述，這意味著它們可以在完全形成的身體中產生每種細胞類型，但不能產生胎盤和臍帶。
成體幹細胞（也稱為 體細胞 幹細胞）比胚胎幹細胞更特化。 通常，這些幹細胞可以為它們生活的特定組織或器官產生不同的細胞類型。 有許多不同類型的成體幹細胞，它們都有其特定的再生功能。 例如，造血（或 造血）幹細胞可以產生紅細胞、白細胞和血小板。 然而，例如，造血幹細胞不會產生肝細胞或肺細胞，而其他組織和器官中的幹細胞也不會產生紅細胞或白細胞或血小板。 您體內的一些組織和器官含有少量的組織特異性幹細胞，其工作是替換在正常日常生活或受傷中丟失的組織細胞。
幹細胞如何針對損傷？ –歸航
在幹細胞科學中，「歸巢」一詞描述了幹細胞找到目的地或「生態位」的能力。 在這個過程中，受損或發炎的組織通過發出信號來要求修復，其中一些信號充當幹細胞的線索並將它們吸引到受傷的組織。 這是一個相當快速的過程（以小時為單位，不超過 1-2 天）。
幹細胞如何用於組織修復？ – 直接分化和旁分泌效應
一旦幹細胞進入損傷部位，它們可以通過兩種不同的機制開始再生作用：它們可能 經歷直接分化以直接 替換受傷細胞，或者它們也 可以通過旁分泌效應促進組織再生。
那麼旁分泌效應是什麼呢？ 在幹細胞科學中，它可以定義為幹細胞釋放作為周圍細胞信號的因數的過程，並迫使它們改變行為以啟動再生過程。 在此過程中，幹細胞不會通過直接分化促進組織更新。
為什麼旁分泌效應如此重要？
在大量關於幹細胞移植的研究中，研究人員觀察到，從供體進行幹細胞移植后，受損的患者組織得到了修復。 然而，在分析新生成的組織后，已經觀察到供體細胞不存在。 然後，科學家們能夠證明供體幹細胞是分泌因數，觸發患者自身的細胞自行修復組織。 已經證明，大多數再生過程是通過旁分泌信號而不是通過直接分化完成的。
旁分泌機制已被證明是非常有益的。 具有旁分泌效應的優勢現在非常明顯。 最重要的事實是，儘管供體幹細胞的壽命非常有限，但它們對組織再生具有長期持久的影響，這種再生在供體幹細胞完全耗盡後會持續很長時間。
幾種不同類型的幹細胞可以引起旁分泌反應，例如臍帶 間充質 幹細胞和 臍帶血幹細胞。
幹細胞通過直接分化和旁分泌效應能完成什麼？
- 修復受損組織：幹細胞具有激活人體幹細胞休眠狀態的能力，對過氧化和代謝廢物引起的受損組織和器官有修復作用。 自由基和抗氧化劑之間的平衡對於適當的生理功能是必要的。 如果自由基壓倒了身體調節它們的能力，就會出現一種稱為氧化應激的情況。 因此，自由基會對脂質、蛋白質和DNA產生不利影響，並引發許多人類疾病。 幹細胞還可以干預自由基應激以恢復其正常功能。
- 分泌營養因子:幹細胞能促進受損組織內的組織增殖分化，恢復組織器官的生理功能。
- 調節免疫功能:幹細胞通過分泌可溶性因子和直接接觸調節免疫細胞的增殖及其活性，能夠降低炎癥反應。
- 調節代謝功能:利用幹細胞多向分化的能力，可以提高代謝系統的效率，從而加快機體代謝廢物的運轉和排泄，促進營養物質的吸收，從而維持正常的生理功能。
此外，研究表明，旁分泌效應被放大，因為供體細胞被吸引到需要它們幫助的受損組織中。 受損的患者細胞正在分泌細胞因數，調節蛋白充當介質以產生吸引供體細胞的免疫反應。 反過來，供體細胞分泌自己的蛋白質混合物，刺激患者的幹細胞，説明減少炎症，促進細胞增殖，增加血管形成和血液流入需要癒合的區域。 旁分泌效應細胞還可以分泌抑制患者細胞因損傷或疾病而死亡的因數。
重要的第三個旁分泌效應是它們能夠“抑制”移植排斥或自身免疫性疾病期間發生的免疫反應。 在這種情況下，細胞可以直接使用或與其他幹細胞結合使用用於治療目的。 例如，在骨髓移植過程中應用間充質細胞和血液幹細胞似乎可以減少移植物抗宿主病。
與藥物相比，使用細胞促進再生的一個優點是，移植的細胞將對其環境做出反應，並根據需要以適當的濃度分泌因數。 這些細胞可以被認為是「藥物工廠」，隨著組織修復而適應。 臨床前研究已經證明瞭間充質細胞和臍帶血細胞治療神經、心臟、腎臟和肌肉疾病的功效。 關於臍帶血細胞的神經保護作用，已經有一些令人信服的研究。
北科 幹細胞研究