Stem Cell | 認識幹細胞 2020/11/18

認識幹細胞

 

幹細胞(stem cells)來自人類的胚胎、臍帶血、骨髓與周邊血液等,具有自我更新(self-renew)與分化(differentiation)潛能,於個體組織與器官更新、修復等扮演關鍵性的角色。然而,幹細胞並不是只有一種,依照其分化能力,可以大略分為下列四種:

 

  1. 全能幹細胞(Totipotent stem cells)

Totipotent stem cell指受精卵經過四次分裂後,具有完全分化能力的8顆細胞。「Totipotent」就是指「完全能力的」,具有分化為任何組織、器官的能力,甚至可以發展為完整的個體。

 

  1. 多能幹細胞(Pluripotent stem cells)

Pluripotent stem cell的分化能力比Totipotent stem cell稍弱,只能分化除了胎盤之外,個體的所有細胞。受精約4天後,Totipotent stem cell分化進入囊胚體期,囊胚體可分為外滋養層細胞(outer layer of cells)與內細胞團(inner cell mass)。

在胚胎發育過程中,外滋養層細胞會形成胎盤與其附著在子宮所需要的支撐組織;內細胞團可以形成個體的組織、器官,會先行成外胚層、中胚層與內胚層,由各個胚層再往下分化為特定的組織、器官與系統。Pluripotent stem cell因為沒有外滋養層細胞,與Totipotent stem cell最大的不同,便是無法發展為獨立的個體。

 

  1. 多潛能幹細胞(Multipotent stem cells)

Multipotent stem cell因為受到胚層的限制,只能分化為特定的組織或器官。成體幹細胞多為此類,我們常聽到的間質幹細胞(Mesenchymal stem cells)便是屬於此類(詳細介紹可參考—間質幹細胞的誘導與分化)。

Multipotent stem cell存在於許多成體的器官、組織中,不易分離與純化,而且,Multipotent stem cell的活性與分化能力會隨著個體年齡增加而下降;目前流行的臍帶血保存,便是同時保存臍帶血中的造血幹細胞與臍帶內皮的臍帶間質幹細胞(Umbilical cord mesenchymal stem cells, UC-MSCs),保存品質最佳的Multipotent stem cell。

 

  1. 單能幹細胞(Unipotent stem cells)

Unipotent stem cell係指只有單一分化方向,但仍然具有自我更新能力的幹細胞,例如:造血幹細胞(Hematopoietic stem cells, HSCs),HSCs在骨髓中可以分化為紅血球與白血球;在免疫系統中可分化為淋巴細胞。Unipotent stem cell在血液疾病上有良好的治療效果,但礙於本身分化能力的限制,在細胞治療應用的廣泛性差。

 

Ref.   

  1. Anna MacDonald (2018), Cell Potency: Totipotent vs Pluripotent vs Multipotent Stem Cells
  2. Michele Wilson PhD (2019), What Are Totipotent Stem Cells?
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