干细胞原来是这样变成“万用”细胞的！

从新闻报道的运动员用干细胞恢复运动功能，名人明星用其抗衰延老，到如今备受关注的干细胞治疗糖尿病、干细胞修复神经、再生受损的视网膜……

干细胞疗法已成为了生命科学前沿最受重视的领域之一，这样一个微小的细胞，是如何顶起“万用”之名的呢？它又是通过怎样的分化方式到达治愈患者的目的呢？

在显微镜下，科学家为我们揭秘了干细胞的分化过程。

间充质干细胞的分化

有丝分裂

培育过程中，间充质干细胞会进行一个十分重要的分裂环节，即有丝分裂。

显微镜下的间充质干细胞胞体收缩变圆，仿佛是在逐渐凝聚成一股力量，等待机会“蓄力爆破”。

△ 逐渐收缩成球体的间充质干细胞

繁殖阶段

一段时间后，间充质干细胞达到了最旺盛的繁殖状态，当细胞数量几近饱和密度，染色体复制完成后再来一个分身式分裂，从而1变2,2变4,4变8……此时增殖数量、分裂次数陡增。

当然，镜头下的细胞增殖过程是被按下快进键的，通常低代数的细胞分裂一次所需要的时间大概是22小时，初期可以说相对漫长了。

△ 细胞一分为二，开始复制性增殖

复制式的增殖，可确保染色体上的遗传物质DNA完全一模一样，使细胞的子代和亲代之间保持了遗传物质复制的稳定性。

最终，间充质干细胞将分化成特定的细胞群，帮助修复机体，治疗疾病。

而间充质干细胞们不是一群进行的一系列分裂、增殖、分化的“木头人”。它们会不停游走、奔波，积极与其他细胞碰撞、交流。

原代培养克隆性增殖

在原代培养期间， 间充质干细胞常常是克隆性增殖，先形成一个小的细胞团，然后围绕这个细胞团逐步向外增殖。

它们一边增殖边向外游走，慢慢占满一片领域。

△ 原代细胞边增殖边向外游走

△ 占满了一大片领域

传代培养相对分散

传代的间充质干细胞接种于平面培养瓶中，分散式分布在不同的位置。

△ 在培养瓶中分散的间充质干细胞

间充质干细胞并不是在一个位置上增殖为一分为二，而是不断地游走，并与其他位置的细胞相互碰撞交流，在这个游走过程中同时进行裂变增殖。

△ 游走分裂壮大的增殖队

多向分化的原理

我们了解到，干细胞是一类既能自我复制又具备多向分化潜能的细胞群体。

普遍认为，干细胞兼具“干性”与“功能性”两大特性，这两者相互制约，此消彼长。“干性”象征着干细胞蓄势待发的分化潜能，“功能性”则代表着干细胞向特定方向分化为成熟细胞的能力。

中胚层衍生的间充质干细胞（MSC）作为一种“多潜能分化”的干细胞，其分化能力依然强劲，干性特征相较于功能性更为显著，这与造血干细胞的功能性强于干性的特点有所不同。

间充质干细胞是当前科学研究中备受瞩目的干细胞类型。尽管它们无法发育成完整的个体，但却能多向分化为多种细胞类型。

它们不仅能够分化为同源胚层的相关细胞和组织，例如脂肪、骨骼、软骨等，而且最新研究还揭示，间充质干细胞还具备跨胚层分化的能力（如下图所示[1]）。

△ [1]间充质干细胞多向分化示意图

例如，它们可以分化为外胚层来源的神经细胞，或是内胚层来源的肺细胞等。这种多向分化的机制极大地拓展了间充质干细胞在临床组织再生领域的应用前景。

干细胞技术的发展将继续推动医学边界的扩展，使更多原本难以治疗的眼疾得到有效的治疗。为全球眼疾患者带来了无限可能。我们坚信，随着技术的日益成熟和广泛推广，更多被视为“不治之症”的眼病将在干细胞的帮助下重见太阳的光亮。