干细胞的命运及影响因素

编者：托马斯林医学博士

干细胞 干细胞的影响因素

细胞一旦分化成熟，就会随着时间的推移而老去，但干细胞的命运不是这样的。

依据自我更新过程中的表现，干细胞可能存在4种不同的结局。如下图所示，绝大多数干细胞在体内处于静息状态（A），少量细胞进入细胞增殖周期，通过非对称性分裂的方式产生一个干细胞和一个祖细胞（C），从而保持体内干细胞池的稳定。然而，在特殊情况下，如胚胎发育期、病人接受大剂量放化后、骨髓移植后，HSC也通过对称分裂实现数量的扩增（B）。随着机体的老化，体内干细胞数量逐新减少。这种变化自然与干细胞本身的老化有关，当机体受损伤或未知因素刺激时，进入细胞周期的干细胞也可能产生两个祖细胞（D），从而导致干细胞总量的减少。

那么，决定干细胞命运和功能的调节因素是什么呢？研究表明，细胞的干性或其多向分化是某些蛋白质分子决定的，而这些分子的表达主要由基因的甲基化修饰、组蛋白的甲基化和乙酰化修饰和微小RNA控制，干细胞的命运由其所处的微环境（或称龛）调节。可概括为以下几点：

（1）OCT-4、Nanog-3、Sox-2是维持ES细胞干性最重要的转录因子；

（2）DNA甲基化状态是造成造血干细胞自我更新所必须的，DNA的甲基化可避免干细胞多早的激活分化程序；

（3）在干细胞増殖分化过程中，特定染色质上的组蛋白受到不同的甲基化和乙酰化修饰，这些修饰决定了特定染色质区域的开放成关闭状态，从而影响该区域基因转录的活化或失活。这些修饰在细胞分裂过程中可以遗传，因面形成了影响基因转录的”组蛋白代码”。

（4）微小RNA（micro RNA， MIRNA）也叫miRNA,是调控网络的重要组成部分。造血干细胞中相关 miRNA的发现和功能的研究，揭示了 miRNA可能在干细胞的自我更新和多向分化中发挥重要作用；

（5）干细胞的微环境即干细胞龛，干细胞龛提供一个不对称的结构，因此干细胞分裂后一些子代细胞留在龛中保持干细胞的特性，另一些子代细胞则离开龛发生增殖和分化最终形成成熟的功能细胞。把造血干细胞龛看成是贮藏造血干细胞的场所，它既可以保护造血干细胞免受分化刺激及来自外部环境的损伤而使其不被耗尽，又可以防止过多的造血干细胞增殖而引起癌症。

干细胞的命运，因其分子表达不同而发挥不同的功能，期待更多的研究进展，推进干细胞更多的应用，造福人类。

                                                                                                                                                                 No.BNC-GW20180015 自体干细胞讲堂

                                                                                                                                                        注：图片来源于网络，如有侵权请联系删除！