《Stem Cells》期刊是第一份專門報道前沿干細胞研究并且得到同行評鑒的期刊，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)取得的進展。為此，我們將針對推動干細胞生物學(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。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胞研究進展不斷涌現(xiàn)，但是我們并不認(rèn)為干細胞生物學(xué)是一門新生的科學(xué)。干細胞的概念最早出現(xiàn)在科學(xué)文獻中則要追溯于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胞來修復(fù)身體的未特化或者說未分化的細胞的“stamzelle”概念，從這種意義上來說，干細胞概念已經(jīng)存在了很長時間，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胞和1981年首先獲得小鼠胚胎干細胞之前，成體或組織特異性干細胞是人們唯一知道的干細胞類型�！禨tem Cells》期刊第一期是1981年發(fā)表的，因此一點也不用奇怪這期論文主要研究造血祖細胞。近幾年，人們開發(fā)出誘導(dǎo)性多功能干細胞，這是一個多產(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。讀者將注意到在這期特刊中有很多文章跟誘導(dǎo)性多功能干細胞相關(guān)，然而這只是反應(yīng)出研究人員當(dāng)前對該話題表現(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)和分離成體干細胞

1963年，James Till和Ernest McCulloch在總結(jié)他們早期研究時發(fā)現(xiàn)有限數(shù)目的骨髓細胞能夠在接受放療的宿主脾臟中產(chǎn)生類紅細胞(erythroid cell)和髓樣細胞(myeloid cell)克隆集落，這是第一次證實造血干細胞(haematopoietic stem cell, HSC)的存在。20世紀(jì)八十年代，利用開發(fā)出來的流式細胞儀允許研究人員從骨髓中富集造血干細胞，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)小鼠胚胎干細胞(mouse embryonic stem cell, mESC)

1964年，Martin Evans、Matthew Kaufmann和Gail Martin的研究是多能性細胞研究的一次巨大的進步，因為它提供看似穩(wěn)定和永生的細胞系，這些細胞系不像來自癌癥中發(fā)生轉(zhuǎn)化的永生細胞系。直到獲得小鼠胚胎干細胞的時候，多能性的概念，即單個細胞類型分化為多種其他類型的細胞，還是比較新的概念。這種概念是與在對畸胎瘤(teratocarcinoma)詳細組織學(xué)研究中提出的理論命題即干細胞負(fù)責(zé)組織修復(fù)同時出現(xiàn)的�；�胎瘤是由隨機分布在體組織中的看似未分化的細胞組成的腫瘤。在同一年，Lewis Kleinsmith和Barry Pierce第一次開發(fā)出條件分離和培養(yǎng)這些細胞，將它們稱為“胚胎癌性細胞(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)細胞團(inner cell mass, ICM)，并誘導(dǎo)這些細胞存活和發(fā)育成能夠作為細胞系培養(yǎng)的細胞集落。但是因為幾個研究小組都不能成功地培養(yǎng)來自內(nèi)細胞團的細胞，要實現(xiàn)這點相當(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)細胞在內(nèi)細胞團不存在下能夠增殖，但是獨立培養(yǎng)內(nèi)細胞團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)細胞團發(fā)生分化。盡管內(nèi)細胞團細胞在培養(yǎng)中發(fā)生擴增導(dǎo)致滋養(yǎng)層細胞(trophoblast cell)過度生長，但是它們似乎主要分化為上皮細胞。Evans和 Kaufmann采取下面的方法解決了這個問題：通過在內(nèi)細胞團細胞開始發(fā)育為卵圓筒(egg cylinder)類似的結(jié)構(gòu)時將它們移除然后將它們解散為單細胞懸浮液，再把這些細胞轉(zhuǎn)移到輻射照射后的成纖維細胞上，形成的細胞集落形態(tài)上類似于胚胎癌性細胞培養(yǎng)時出現(xiàn)的情形。Evans將這些細胞稱作小鼠胚胎干細胞，不同于胚胎癌性細胞的是，它們有正常的核型，而且在沒有飼養(yǎng)成纖維細胞存在時進行培養(yǎng)則能夠產(chǎn)生類胚胎體(embryoid body)。小鼠胚胎干細胞獲得成功的一個主要因素是加入白血病抑制因子(leukaemia inhibitory factor, LIF)到小鼠胚胎干細胞培養(yǎng)基中阻止它們分化，并允許它們在不含飼養(yǎng)層的條件下進行培養(yǎng)。

3. 復(fù)制基因組——開發(fā)哺乳動物克隆技術(shù)

沒有人可能立刻想到要把哺乳動物克隆技術(shù)作為干細胞相關(guān)的話題，但是讓體細胞基因組產(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。該技術(shù)也可能作為一種可行的方法為單個病人產(chǎn)生胚胎干細胞，而大量來自克隆實驗的數(shù)據(jù)能夠改善重編程體細胞的技術(shù)，因此將克隆技術(shù)列為我們的列表當(dāng)中。

Briggs和King等證實體細胞核轉(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)的卵母細胞和供者細胞核，他們發(fā)現(xiàn)“重建”的胚胎能夠至少發(fā)育至早期卵裂期，在一些實驗中還能發(fā)育至蝌蚪階段。Gurdon等利用來自蝌蚪的腸道細胞證實已分化的體細胞能夠產(chǎn)生有活力的胚胎。相反，在哺乳動物中開展體細胞核轉(zhuǎn)移研究更加困難，多年來人們相信成年脊椎動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。科學(xué)家將來自芬蘭多塞特母羊的乳腺上皮細胞與來自一個不同供者羊的去核卵母細胞融合而克隆出多利羊。如今，很多研究表明體細胞核轉(zhuǎn)移在許多哺乳動物中是可行的。

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

在發(fā)現(xiàn)小鼠胚胎干細胞之后，科學(xué)家并沒有快速地獲得人胚胎干細胞，當(dāng)美國威斯康星大學(xué)James Thomson報道他首次獲得的5種人胚胎干細胞系時它花費了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人捐贈的，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個內(nèi)細胞團，從5個獨立的胚胎中獲得5種人胚胎干細胞系。Thomson等所用的方法實際上非常類似于Evans在獲得小鼠胚胎干細胞上所采用的方法。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胞系》(Embryonicstem cell lines derived from human blastocysts)。

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

人們一直在開發(fā)殺死形成惡性腫瘤的癌細胞的方法，但是復(fù)發(fā)一直是一個問題，尤其是原發(fā)性腫瘤會運行到較遠的地方產(chǎn)生轉(zhuǎn)移腫瘤。解釋這些現(xiàn)象的一種觀點是存在能夠再生原發(fā)性腫瘤中存在的所有已分化細胞類型的致瘤性干細胞(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胞。如果腫瘤干細胞擁有類似于非致瘤性干細胞的自我更新和增殖的特征，它將產(chǎn)生全新的腫瘤。支持腫瘤干細胞假說的關(guān)鍵研究論文來自John Dick實驗室1997年所做的研究：John Dick和Dominique Bonnet證實一種分離的細胞類型能夠啟動急性骨髓樣白血病(acute myeloid leukaemia)產(chǎn)生。這些細胞是特定的CD34+ CD38-，類似于正常的造血祖細胞，這就暗示是正常原始細胞類型而不是更加特化的造血細胞類型造成白血病轉(zhuǎn)化。