成年幹細胞之可塑性

Adult Stem Cell Plasticity

傳統之生物細胞學理論告訴我們，一個完整的多細胞生物是由一個單一具有多重分化能力（totipotent）之幹細胞（stem cell）經過多次分裂及分化之複雜之胚胎發育過程而來。依據這個理論，胚胎幹細胞（embryonic stem cells, ESC）乃成為各種器官組織修復之理想來源。最近許多學者開始探索胚胎幹細胞之各樣分化特性，然而我們對ESC發育形成功能性組織及其過程之調控研究，仍在嬰兒期。目前科學家仍無法自ESC產生特殊之器官組織。同時，由於倫理的問題，阻礙了收集與利用人的ESC臨床運用。為了克服取得自體細胞之倫理問題，許多學者開始探索在後胎兒（postnatal）期仍具有幹細胞特性之組織，如臍帶血（umbilical cord blood）及骨髓中有無具有像ESC般有多重分化能力之幹細胞。學者們也開始重新檢視吾人原始之假設：多功能（multipotent）幹細胞會在胚胎發育至三個胚層期時，會逐漸減少，三個胚層為外胚層（ectoderm）、 中胚層（mesoderm）及內胚層（endoderm）。一般認為每一個胚層會分化至特殊的成分組織，如腦及皮膚，由外胚層衍生出；而肌肉由中胚層衍生；腸及肝臟則由內胚層衍生出。傳統的胚胎學教導這三個胚層是區隔清楚的，來自不同的胚層的細 胞之間沒有互相轉移的機制。於是學者研究之目標為鑑定出各種成分器官之幹細胞，以作為特殊組織再生及修復之基礎。長久以來，造血系統被認為具有多功能幹細胞，其可自行分裂更新及分化出各種成分之血球。這個概念也成為異體骨髓移植的理論基礎，因捐贈者的造血細胞可重建受贈者缺損或被摧毀之造血系統。然而不只在造血系統存在有幹細胞，在以下的文獻回顧可見，最近研究已顯示，相反於傳統胚胎學的認知、具多功能性之幹細胞在成年期也一直存在，並參與身體組織之正常修改與替換，如在皮膚、乳腺及肌肉都已找含有再生能力之幹細胞。於是長久以來被認定的只有胚胎幹細胞（ESC）具有產生多種組織能力的這種定律，在最近已被迫挑戰。最近的研究更發現，從前認為是不具有再生及修補能力的哺乳類之中樞神經系統，其中不只含有多功能自我更新的幹細胞，且在成人可產生新的神經元及神經膠細胞。最近的研究發現，相對於一般在胚胎學的發展所相信的，在人各組織中終身擁有具多功能之幹細胞，且參與正常的組織更新與修改。這種成年幹細胞的可塑性（plasticity），開啟了幹細胞研究之新領域，雖然目前其特徵尚未完全明瞭，但在實驗室中已闡明其多功能之分化能力將使其成為多項治療之明日之星。