干细胞 · 自动归巢

干细胞技术是生物技术领域最具有发展前景和后劲的前沿技术。

干细胞技术最显著的作用就是：能再造一种全新的、正常的甚至更年轻的细胞、组织或器官。

由此人们可以用自身或他人的干细胞和干细胞衍生组织、器官替代病变或衰老组织、器官，并可以广泛涉及用于治疗传统医学方法难以医治的多种顽症，诸如肠损伤等。

从理论上说，应用干细胞技术能治疗各种疾病，并且具有很多传统治疗方法无可比拟的优点。

干细胞尤其是间充质干细胞，是一种很聪明的细胞，它具有多向分化潜能，可分化为多种组织细胞，诸如神经细胞、内皮细胞、脂肪细胞、肌细胞、肝细胞、成骨细胞、软骨细胞等等。

自动“导航”到身体需要恢复的地方

“归巢（homing）”是干细胞聪明的一个表现。

“归巢”这个概念早在1983年就提出来了，原本是指循环在血液中的淋巴细胞，有迁移回派生出它们的淋巴组织部位（如淋巴结）的倾向，这一回归现象称为“淋巴细胞的归巢”。后来“归巢”这一概念也逐渐引申到干细胞。

干细胞归巢就是指自体或外源性干细胞在多种因素的作用下，能定向趋向性迁移，越过血管内皮细胞至靶向组织，并定植存活的过程，类似于人体局部炎症反应后大量白细胞迁移至炎症周围。

干细胞的归巢能力就像自带了GPS，通过定位系统自动导航去身体需要它的地方，及时修复受损细胞。

干细胞周围的细胞形成像摇篮样的环境保护着干细胞，这一环境被称为微环境（干细胞巢，niche），它是干细胞存在的基础。

微环境由和干细胞相邻的各种细胞、细胞外基质(ECM)以及多种细胞因子等构成。微环境不仅给干细胞提供养分，同时还指导干细胞的行动，决定干细胞的分化方向。

微环境改变是干细胞归巢的始动因素，组织损伤局部表达多种趋化因子、黏附因子、生长因子等各种信号分子。不同的微环境分泌不同的信号分子，吸引干细胞定向到达该组织。

干细胞归巢，最终归巢至骨髓，归巢至各个脏器，归巢至炎症及创伤部位。

干细胞归巢于靶向组织，是干细胞作为种子细胞应用于临床的前提。越来越多研究表明，干细胞尤其是间充质干细胞，能够选择性归巢于多种组织的损伤部位。

近年来，大量干细胞的研究成果不断涌现，其中的一些研究表明，干细胞的归巢性使其在治疗疾病尤其是难治性疾病方面，表现出不可替代的优势。

干细胞移植作用机制

以肝硬化为例，来说明一下干细胞移植作用机制。

通过目前国内外诸多的临床研究，科学家对干细胞移植干预终期肝硬化的作用机制得到了一致认同：

1. 干细胞能够归巢定植于受损肝脏中，肝损伤时干细胞可归巢至损伤部位分化为类肝类细胞进而发挥肝细胞功能。干细胞在提高归巢性和损伤肝脏能力同时，其存活率升高和肝功能改善均有明显升高。

2. 干细胞可分泌生长因子、细胞因子以及趋化因子等营养因子，这些细胞因子和炎症介质将激活肝祖细胞，最终抑制星状细胞激活并促进其凋亡，同时抑制损伤部位炎症相关细胞增殖和迁移。

3.干细胞不仅可分化类肝样细胞、表达肝细胞标志物，同时还发挥着低密度脂蛋白摄取和氨的解毒等肝细胞功能。为肝细胞补偿损伤肝细胞，使胶原纤维降解与产生达到正平衡状态，逆转肝纤维进程。

4.干细胞具有低免疫原性和免疫调节特质， 能保护胰岛β细胞从而减少因自身免疫导致的损伤。

干细胞 · 具有记忆力

干细胞技术是生物技术领域最具有发展前景和后劲的前沿技术。

干细胞技术最显著的作用就是：能再造一种全新的、正常的甚至更年轻的细胞、组织或器官。

干细胞尤其是间充质干细胞，是一种很聪明的细胞，它具有多向分化潜能，可分化为多种组织细胞，诸如神经细胞、内皮细胞、脂肪细胞、肌细胞、肝细胞、成骨细胞、软骨细胞等等。

记忆力促进损伤的修复

干细胞聪明的另一个重要表现就是它具有记忆力，它可以记住旧伤，从而促进新的伤口的愈合。

干细胞除了具有孙悟空七十二变、分化为多种组织细胞的能力外，科学家们新近还发现它具有记忆的能力，它可以储存对过去创伤和炎症的记忆。

作为其他组织细胞的微型工厂，干细胞需要保持多才多艺的状态，换句话说，它们必须是“白板”，不受其历史的影响。但新的研究表明，干细胞不是“白板”，它有记忆。

对皮肤和呼吸道的最新研究表明，干细胞会与免疫系统合作利用这些记忆来改善组织对后来的损伤和致病性攻击的反应。

最新研究案例1

美国纽约大学的免疫学家Shruti Naik就研究了皮肤和其他组织的这种记忆效应，她说：“我们开始意识到干细胞并不仅仅可以生成组织，而且还具备敏锐的环境感知和反应能力。”

几年前，Naik与其他干细胞生物学家合作，观察了早期损伤和炎症对小鼠伤口愈合的影响，希望了解炎症是否会影响干细胞。

2017年10月18日，他们的研究成果在线发表在期刊《自然》上，研究表明，如果小鼠某块皮肤发炎并愈合，那么当这个部位再次损伤后，伤口愈合的速度会是原来的2.5倍，这种能力可能持续6个月。

研究显示，伤口或其他有害的触发炎症的经历会给驻留在皮肤中的上皮干细胞带来持久的记忆，教导它们更快地愈合随后发生的皮肤损伤。

这项研究提供首个证据证实皮肤能够形成对炎性反应的记忆。

最新研究案例2

今年8月，美国波士顿的研究人员在著名期刊《自然》发表了一篇研究论文，为干细胞具有记忆能力提供了新的证据。

为什么有些人会对空气中的灰尘、花粉等物质产生慢性过敏？

大多数人接触这些过敏原只会产生类似感冒的轻微症状；但是大约有12%的人会发生严重反应，甚至持续整年，严重可导致鼻息肉。

单细胞测序先驱Alex Shalek和免疫学家Jose Ordovas-Montanes 开始着手研究这个问题。这项工作是研究小组在更大范围内探索慢性炎症疾病（如哮喘和炎症性肠病）的第一步。

Shalek分析认为，这一结果表明干细胞可能会将记忆传递给下一代细胞，并在细胞传代中永远保存下去。干细胞也会保留过去损伤的特性，以便在下次受伤时加强愈合伤口的能力。

最新研究案例3

资深作者Elaine Fuchs教授说，这一发现可能对更好地理解和治疗一系列医学疾病产生重要的影响。

Fuchs说：“通过增强对炎症作出的反应，这些记忆有助皮肤维持它的完整性，这一特征有利于在受伤后伤口愈合。这种记忆可能也有不利的影响，比如导致某些炎性疾病如银屑病复发。”

无论是太阳晒伤、微生物入侵还是用剪刀剪纸时导致的伤口，皮肤很快就会发炎——红肿、肿胀和疼痛，这是因为身体试图阻止这种损伤和启动修复。

人们长期以来就已知道免疫系统保持对炎症的记忆，从而使得对复发性感染作出更快的反应。

但是Fuchs实验室的科学家们猜测其他类型的长寿细胞可能类似地记住炎症。皮肤值得研究的原因在于：作为身体的保护性屏障，它能经受频繁的攻击。

明显的是，皮肤最外层（即上皮）的大多数细胞并不会停留足够长的时间来形成这些记忆。相反，它们在上皮中向上迁移，并且最终脱落。然而，在上皮深处，驻留着负责持续地补充它的干细胞，即上皮干细胞。在皮肤从炎症中恢复后，这些干细胞能够长时间地存在。

未来展望

以上我们讲了干细胞聪明的两大表现，即归巢到身体需要修复的地方和对创伤炎症具有记忆力。

相信干细胞的聪明远不止这些，因为我们对它还没有透彻的认识，对干细胞的认识永无止境，说不定哪一天科学家们又会有更多新的发现。