《Stem Cells》期刊是第一份專門報(bào)道前沿干細(xì)胞研究并且得到同行評(píng)鑒的期刊，為了慶祝本期刊創(chuàng)刊30周年，我們暫停腳步回顧一下本期刊在過去30年內(nèi)取得的進(jìn)展。為此，我們將針對(duì)推動(dòng)干細(xì)胞生物學(xué)發(fā)展的10大最引人注目的研究發(fā)現(xiàn)發(fā)表一下我們的觀點(diǎn)。隨著新數(shù)據(jù)遞增的速度越來越快，在最近幾年大量的干細(xì)胞研究進(jìn)展不斷涌現(xiàn)，但是我們并不認(rèn)為干細(xì)胞生物學(xué)是一門新生的科學(xué)。干細(xì)胞的概念最早出現(xiàn)在科學(xué)文獻(xiàn)中則要追溯于1868年Haeckel提出的用來描述一種負(fù)責(zé)產(chǎn)生很多種類型的新細(xì)胞來修復(fù)身體的未特化或者說未分化的細(xì)胞的“stamzelle”概念，從這種意義上來說，干細(xì)胞概念已經(jīng)存在了很長(zhǎng)時(shí)間，但是獲得支持這種理論的鐵證則花了很多年。直到20世紀(jì)六十年代，James Till和 Ernest McCulloch的研究給我們提供了干細(xì)胞存在的證據(jù)，而在20世紀(jì)六十至七十年代獲得胚胎癌性細(xì)胞和1981年首先獲得小鼠胚胎干細(xì)胞之前，成體或組織特異性干細(xì)胞是人們唯一知道的干細(xì)胞類型。《Stem Cells》期刊第一期是1981年發(fā)表的，因此一點(diǎn)也不用奇怪這期論文主要研究造血祖細(xì)胞。近幾年，人們開發(fā)出誘導(dǎo)性多功能干細(xì)胞，這是一個(gè)多產(chǎn)的研究領(lǐng)域，在過去5年，發(fā)表在《Stem Cells》期刊和其他期刊上的論文數(shù)量就能證明這一點(diǎn)。讀者將注意到在這期特刊中有很多文章跟誘導(dǎo)性多功能干細(xì)胞相關(guān)，然而這只是反應(yīng)出研究人員當(dāng)前對(duì)該話題表現(xiàn)出的濃厚興趣，而并不是我們蓄意地企圖忽視干細(xì)胞研究的其他領(lǐng)域。

1. 跟從血液研究：發(fā)現(xiàn)和分離成體干細(xì)胞

1963年，James Till和Ernest McCulloch在總結(jié)他們?cè)缙谘芯繒r(shí)發(fā)現(xiàn)有限數(shù)目的骨髓細(xì)胞能夠在接受放療的宿主脾臟中產(chǎn)生類紅細(xì)胞(erythroid cell)和髓樣細(xì)胞(myeloid cell)克隆集落，這是第一次證實(shí)造血干細(xì)胞(haematopoietic stem cell, HSC)的存在。20世紀(jì)八十年代，利用開發(fā)出來的流式細(xì)胞儀允許研究人員從骨髓中富集造血干細(xì)胞，因此也是《Stem Cells》期刊歷史上第一次主要突破。

2.首次發(fā)現(xiàn)小鼠胚胎干細(xì)胞(mouse embryonic stem cell, mESC)

1964年，Martin Evans、Matthew Kaufmann和Gail Martin的研究是多能性細(xì)胞研究的一次巨大的進(jìn)步，因?yàn)樗�提供看似穩(wěn)定和永生的細(xì)胞系，這些細(xì)胞系不像來自癌癥中發(fā)生轉(zhuǎn)化的永生細(xì)胞系。直到獲得小鼠胚胎干細(xì)胞的時(shí)候，多能性的概念，即單個(gè)細(xì)胞類型分化為多種其他類型的細(xì)胞，還是比較新的概念。這種概念是與在對(duì)畸胎瘤(teratocarcinoma)詳細(xì)組織學(xué)研究中提出的理論命題即干細(xì)胞負(fù)責(zé)組織修復(fù)同時(shí)出現(xiàn)的�；�胎瘤是由隨機(jī)分布在體組織中的看似未分化的細(xì)胞組成的腫瘤。在同一年，Lewis Kleinsmith和Barry Pierce第一次開發(fā)出條件分離和培養(yǎng)這些細(xì)胞，將它們稱為“胚胎癌性細(xì)胞(embryonal carcinoma cell)”。他們第一次表明人們可能分離出小鼠胚泡(blastocyst)階段胚胎的內(nèi)細(xì)胞團(tuán)(inner cell mass, ICM)，并誘導(dǎo)這些細(xì)胞存活和發(fā)育成能夠作為細(xì)胞系培養(yǎng)的細(xì)胞集落。但是因?yàn)閹讉�(gè)研究小組都不能成功地培養(yǎng)來自內(nèi)細(xì)胞團(tuán)的細(xì)胞，要實(shí)現(xiàn)這點(diǎn)相當(dāng)?shù)乩щy。

直到20世紀(jì)七十年代，我們了解到小鼠胚胎在子宮外至少能夠完成它們的一些發(fā)育階段以及滋養(yǎng)外胚層(trophectoderm)細(xì)胞在內(nèi)細(xì)胞團(tuán)不存在下能夠增殖，但是獨(dú)立培養(yǎng)內(nèi)細(xì)胞團(tuán)的所有嘗試都失敗了。直到Michael Sherman觀察到加入含有10%加熱失活的胎牛血清的富集培養(yǎng)基促進(jìn)90%的小鼠胚泡從透明帶(zona pellucida)中孵化出來并附著到培養(yǎng)皿上，但是他不能阻止內(nèi)細(xì)胞團(tuán)發(fā)生分化。盡管內(nèi)細(xì)胞團(tuán)細(xì)胞在培養(yǎng)中發(fā)生擴(kuò)增導(dǎo)致滋養(yǎng)層細(xì)胞(trophoblast cell)過度生長(zhǎng)，但是它們似乎主要分化為上皮細(xì)胞。Evans和 Kaufmann采取下面的方法解決了這個(gè)問題：通過在內(nèi)細(xì)胞團(tuán)細(xì)胞開始發(fā)育為卵圓筒(egg cylinder)類似的結(jié)構(gòu)時(shí)將它們移除然后將它們解散為單細(xì)胞懸浮液，再把這些細(xì)胞轉(zhuǎn)移到輻射照射后的成纖維細(xì)胞上，形成的細(xì)胞集落形態(tài)上類似于胚胎癌性細(xì)胞培養(yǎng)時(shí)出現(xiàn)的情形。Evans將這些細(xì)胞稱作小鼠胚胎干細(xì)胞，不同于胚胎癌性細(xì)胞的是，它們有正常的核型，而且在沒有飼養(yǎng)成纖維細(xì)胞存在時(shí)進(jìn)行培養(yǎng)則能夠產(chǎn)生類胚胎體(embryoid body)。小鼠胚胎干細(xì)胞獲得成功的一個(gè)主要因素是加入白血病抑制因子(leukaemia inhibitory factor, LIF)到小鼠胚胎干細(xì)胞培養(yǎng)基中阻止它們分化，并允許它們?cè)诓缓�飼養(yǎng)層的條件下進(jìn)行培養(yǎng)。

3. 復(fù)制基因組——開發(fā)哺乳動(dòng)物克隆技術(shù)

沒有人可能立刻想到要把哺乳動(dòng)物克隆技術(shù)作為干細(xì)胞相關(guān)的話題，但是讓體細(xì)胞基因組產(chǎn)生表觀遺傳學(xué)可塑性——這也是克隆技術(shù)的關(guān)鍵性基礎(chǔ)——可以告訴我們很多關(guān)于多能性的分子基礎(chǔ)方面的知識(shí)。該技術(shù)也可能作為一種可行的方法為單個(gè)病人產(chǎn)生胚胎干細(xì)胞，而大量來自克隆實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)能夠改善重編程體細(xì)胞的技術(shù)，因此將克隆技術(shù)列為我們的列表當(dāng)中。

Briggs和King等證實(shí)體細(xì)胞核轉(zhuǎn)移(somatic cell nuclear transfer, SCNT)能夠用來克隆青蛙。利用來自美洲豹蛙(Rana pipiens)的卵母細(xì)胞和供者細(xì)胞核，他們發(fā)現(xiàn)“重建”的胚胎能夠至少發(fā)育至早期卵裂期，在一些實(shí)驗(yàn)中還能發(fā)育至蝌蚪階段。Gurdon等利用來自蝌蚪的腸道細(xì)胞證實(shí)已分化的體細(xì)胞能夠產(chǎn)生有活力的胚胎。相反，在哺乳動(dòng)物中開展體細(xì)胞核轉(zhuǎn)移研究更加困難，多年來人們相信成年脊椎動(dòng)物只是太特化了而不能退回到全能狀態(tài)。然而，1996年“多利(Dolly)”羊的成功克隆決定性地反駁了這種觀點(diǎn)。科學(xué)家將來自芬蘭多塞特母羊的乳腺上皮細(xì)胞與來自一個(gè)不同供者羊的去核卵母細(xì)胞融合而克隆出多利羊。如今，很多研究表明體細(xì)胞核轉(zhuǎn)移在許多哺乳動(dòng)物中是可行的。

4. 人胚胎干細(xì)胞(human embryonic stem cell, hESC)

在發(fā)現(xiàn)小鼠胚胎干細(xì)胞之后，科學(xué)家并沒有快速地獲得人胚胎干細(xì)胞，當(dāng)美國(guó)威斯康星大學(xué)James Thomson報(bào)道他首次獲得的5種人胚胎干細(xì)胞系時(shí)它花費(fèi)了17年。體外受精產(chǎn)生的新鮮或凍存的早期卵裂期人胚胎是由個(gè)人捐贈(zèng)的，在獲得知情同意后用于臨床目的。他將胚胎培養(yǎng)到胚泡階段，分離出14個(gè)內(nèi)細(xì)胞團(tuán)，從5個(gè)獨(dú)立的胚胎中獲得5種人胚胎干細(xì)胞系。Thomson等所用的方法實(shí)際上非常類似于Evans在獲得小鼠胚胎干細(xì)胞上所采用的方法。最早描述Thomson等構(gòu)建出的5種人胚胎干細(xì)胞系的文章發(fā)表在1998年11月6日那期《科學(xué)》雜志上，文章名為《從人胚泡中獲得的胚胎干細(xì)胞系》(Embryonicstem cell lines derived from human blastocysts)。

5. 當(dāng)好細(xì)胞變壞時(shí)——提出腫瘤干細(xì)胞(cancer stem cell)概念

人們一直在開發(fā)殺死形成惡性腫瘤的癌細(xì)胞的方法，但是復(fù)發(fā)一直是一個(gè)問題，尤其是原發(fā)性腫瘤會(huì)運(yùn)行到較遠(yuǎn)的地方產(chǎn)生轉(zhuǎn)移腫瘤。解釋這些現(xiàn)象的一種觀點(diǎn)是存在能夠再生原發(fā)性腫瘤中存在的所有已分化細(xì)胞類型的致瘤性干細(xì)胞(tumorigenic stem cell)。大多數(shù)化療治療策略殺死可復(fù)制的已分化細(xì)胞——它們形成腫瘤塊中大部分——但是可能不能殺死所有假定中的數(shù)量稀少的靜止腫瘤干細(xì)胞。如果腫瘤干細(xì)胞擁有類似于非致瘤性干細(xì)胞的自我更新和增殖的特征，它將產(chǎn)生全新的腫瘤。支持腫瘤干細(xì)胞假說的關(guān)鍵研究論文來自John Dick實(shí)驗(yàn)室1997年所做的研究：John Dick和Dominique Bonnet證實(shí)一種分離的細(xì)胞類型能夠啟動(dòng)急性骨髓樣白血病(acute myeloid leukaemia)產(chǎn)生。這些細(xì)胞是特定的CD34+ CD38-，類似于正常的造血祖細(xì)胞，這就暗示是正常原始細(xì)胞類型而不是更加特化的造血細(xì)胞類型造成白血病轉(zhuǎn)化。