干细胞的多向分化机制到底是什么？

干细胞之所以被称为“万能细胞”，这依赖于干细胞的多向分化机制，干细胞拥有分化成为任何一个细胞的能力，通过分化成不同的细胞，继而可以组成各类器官和组织。

什么是多向分化？

干细胞的多向分化指的是干细胞通过特定的生物学条件和信号，向不同种类的细胞分化的能力。干细胞具有自我更新和多向分化的潜力，可以分化为多种不同类型的细胞。按照分化潜能分类，干细胞分别为单能干细胞、多能干细胞和全能干细胞。

干细胞多向分化的方法

干细胞多向分化的方法主要有两种：自发分化和诱导分化。

自发分化是指干细胞在适当的培养条件下自然分化为不同的细胞类型。

诱导分化是通过添加化学物质、激素或基因等因素来诱导干细胞分化为特定的细胞类型。目前，诱导分化是最常用的干细胞多向分化方法。

干细胞能分化人体哪些细胞？

我们人体本身就是由一个干细胞产生的——胚胎干细胞。除此之外，在成人体内，每天干细胞都在分化为肌肉、骨骼、器官、神经、血液......可以说，没有干细胞，人体的组织就无法得到修复。

干细胞通过分化为多种细胞来对抗各种疾病

例举几个目前干细胞应用类型最多的间充质干细胞（MSCs）多向分化能形成的细胞类型：

胰岛β细胞

间充质干细胞可以分化为胰岛β细胞，该细胞可以分泌唯一智能调控人体血糖稳定的胰岛素，使I型糖尿病患者减缓注射胰岛素的痛苦，有望缓解糖尿病。

如下图所示，当用STZ（链脲菌素）成功构建I型糖尿病小鼠模型后，该小鼠与正常小鼠相比，不能分泌胰岛素（绿色染色）。此时，如果给予I型糖尿病小鼠移植MSCs（CO-transplantation），可以看到，疾病小鼠恢复了分泌胰岛素的能力。

血管内皮细胞

间充质干细胞可以分化为血管内皮细胞，不断新生的血管能够增加血管弹性和血管通透性，从而改善血管微循环，预防血管老化。

如下图所示，是间充质干细胞在体外分化为血管的全过程记录，3D的视角展现了间充质干细胞在VEGF-A（血管内皮生长因子）、FGF-2（成纤维细胞生长因子）、BMP-4（骨形成蛋白）的刺激以及WNT信号通路激活下，由萌芽新生血管逐渐形成血管网络的能力。而图e也显示了间充质干细胞分化失败的结果，以作对比。

上皮细胞

间充质干细胞可以分化为上皮细胞、表皮组织，从而促进伤口愈合，深层肌肤修复，改善皮肤状态等。

下图所示，当用紫外线（UVB）照射小鼠造成皮肤损伤之后，尾静脉输注间充质干细胞（ADSC间充质干细胞可以分化为软骨细胞，修复软骨磨损等关节损伤，从而缓解关节炎症。

如下图所示，苏木精&伊红染色显示间充质干细胞在渗透膜生物材料上，可以体外逐渐分化为软骨细胞，随着分化的推进，软骨组织的细胞厚度逐渐增多，由单层（single layer），变为四层（quadruple layer），再依次增多。

在未来，科学家们将继续探索干细胞多向分化的机制，并开发出更有效的方法来控制干细胞的分化，研究更多种类的干细胞，以及如何使用它们来治疗更多种类的疾病。尽管干细胞多向分化技术仍面临着许多挑战，但是在未来，它仍将是一个非常有前途的领域，值得我们继续研究和探索。