活细胞就是干细胞？

sunsong7

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关于“活细胞就是干细胞”推论问题老狼从微生物学角度引入了“不可逆地丧失复制能力”“细胞死亡”的界定方式，下面将借鉴一下植物学中“分生组织细胞”概念来继续探讨终末细胞是否属于“活细胞”的问题。
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9 {. M. [" s! M/ c分生组织细胞（meristem cell）是植物体一定部位具有持续或周期性分裂能力的细胞。分裂所产生的细胞，一小部分仍保持高度分裂的能力，大部分则陆续长大并分化为具有一定形态特征和生理功能的细胞，构成植物体的其他各种组织，使器官得以生长或新生。植物的分生组织包括原分生组织、初生分生组织和次生分生组织，位于根、茎、叶、韧皮、木质部及其分枝顶端等部位。植物的“分生组织细胞”与动物的干细胞有些类似:
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9 b! p- {" s! s# u, M原分生组织细胞：由来源于胚的、没有任何分化、始终保持分裂能力的胚性细胞，相当于动物的胚胎干细胞；2 Z$ Z2 T" J5 B5 r+ |! z

% j. p2 g1 G. t) S4 L初生分生组织细胞：由原分生组织衍生的细胞，形态上已出现了最初的分化，但仍具有很强的分裂能力；相当于动物的多潜能干细胞；
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次生分生组织细胞：由成熟组织细胞，经历生理上和形态上的变化，脱离原来的成熟状态（即脱分化），重新恢复细胞分裂能力而转变成的分生组织细胞。这种现象类似于自然发生的“重编程干细胞（iPS）；/ ?% T  R2 }& m7 k* Q& c

- F6 _" ~5 ?6 Q8 v$ r" V! I植物细胞具有全能性（totipotency）：植物体内的分生组织细胞及分化成熟细胞由于受到所在器官和组织环境的束缚，仅仅表现一定的形态和局部的功能。可是它们的遗传潜力并没有丧失，一旦脱离了原来器官组织的束缚，成为游离状态，在一定的营养条件和植物激素的诱导下，细胞的全能性就能表现出来，由单个细胞形成愈伤组织（callus）然后成为胚状体，再进而长成一棵完整的植株。因此，植物的每个细胞具备发育成完整植株的遗传能力，即在适宜条件下，任何一个细胞都可以发育成一个新个体。
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老狼以为“死细胞”就是不可逆地丧失了复制能力的细胞，反过来，“活细胞”就是在合适条件下能够增殖的细胞。关于终末细胞问题，前面已经说明由于成熟的红细胞不具备完整的细胞结构，准确地说不能称之为细胞，那么，神经细胞、心肌细胞等高度分化的终末细胞是否可归为“活细胞”，关键在于其细胞分离功能的丧失是否颈部“不可逆性（irreversible）”，或许只是目前人们尚未找到“合适的条件（suitable microenvironment）”令终末细胞增殖？        : O$ P3 t! F" T
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1902年，德国植物学家哈伯兰特预言植物体的任何一个细胞，都有长成完整个体的潜在能力，这种潜在能力就叫植物细胞的“全能性”。此后，经过科学家们50余年的不断试验，植物分化细胞的全能性才得到充分论证。
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人类胚胎干细胞的体外分离、纯化、培养、扩增仅仅只有十余年历史，具有完整细胞结构的终末细胞是否“可增殖”还有待时日进行验证。
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laputave

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也来凑凑热闹。。哈哈
& _: |/ Z7 c; `—————————————————一以下个人见解，十分有限，大家见笑———————————————————————————
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首先，灰常同意也行哥的观点，干细胞的概念既要有形态上直观的描述，也要有分子水平本质上的阐明。* v7 Y1 a  A. J2 b: G  O
其次，关于老狼对“活细胞既是干细胞”这一结论的推理过程，有以下几点
! m' {5 a! {: C/ o. H5 k      1.可复制即可分裂，可分化即可不对称分裂，这两点毋庸置疑，不在赘述。/ K. `% ]) W$ _
      2.活细胞可分为三类：a.终身可分裂的细胞 b.具有暂时脱离细胞分裂期进入G0期，并执行一定生物学功能的细胞 c.永久脱离分裂期，细胞形态和功能与分裂期相比发生剧烈改变的终末分化的细胞。如心肌细胞、神经细胞等类似的高度特化的细胞。“此间有一疑问，关于哺乳动物成熟的红细胞的归属问题，她是否还属于细胞的行列。。”4 G1 c9 T$ i3 n2 c. ?
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      3.在第2点的基础上，我认为这里可以总结，目前所认识的干细胞是a类细胞，至于现在比较火热的IPSCs则是由b类中的细胞在人工诱导下产生，这类情况在生物体内应该也有发生。而鉴于未见到关于诱导c类细胞进入的分裂期的报道，所以不敢武断的下结论。。  R! {+ J: \/ ^  o1 e0 n
      4.老狼提到“因此所有活细胞都具有不对称分裂的潜能，就是说活细胞都是可分化的，都具有“可塑性”；”3 f+ e) }9 `" x& M! R4 n* s% `2 ]
这句话的结论我认为有些武断:是否所有活细胞都具有不对称分裂的潜能，这一点并没有强有力的实验证据来支持，至少目前我没了解到，还请各位指教；即使所有活细胞都具有该潜能，也只能说明所有活细胞都具有可分化的潜能【从时间维度上讲，潜能是一种滞后的不确定的显现】，而干细胞则是在当下时空关系下确定表现出可分化的能力的细胞。【嘿嘿，听上去有点在玩文字游戏的味道~~^^】
" ~# R, C2 y7 |; G; x" p. L0 t       因此“活细胞”是“干细胞”的必要不充分条件，而非充要条件。
5 i7 t& m% |6 `( o' ~7 ~) W       那么，究竟干细胞的本质是什么，如何给干细胞下一个确定的定义，这一点还需要继续探索。。生命的奥秘是无穷的。。
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belovedF

干细胞的特征$ F, S' Y4 ?- z$ l& \! P" v
看了这个链接，或许对干细胞的理解更容易。活细胞并不一定可以多向性的分化，有一部活细胞只能分化为与它一样的细胞，而干细胞具有不定性。所以干细胞是活细胞，活细胞不一定是干细胞。

a86856635

末端分化的细胞算干细胞吗

sunsong7

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' V% l" a( Y8 NDouglas A. Melton博士和Chad Cowen博士在Essentials of Stem Cell Biology中讨论干细胞定义时认为“a working definition of a stem cell is a clonal, self-renewing entity that is multipotent and thus can generate several differentiated cell types. Admittedly, this definition is not applicable in all instances and is best used as a guide to help describe cellular attributes.”（具有实际意义的干细胞定义是一种无性繁殖的自我更新体，它有多潜能性并能够形成数种分化的细胞类型。必须承认，这个定义不是在所有情况下都是能够被接受的，但这是帮助描述细胞属性的最佳方式。）) f1 W* b3 M/ O# R+ }) Y" ^

7 e, ~& J( _% j0 n3 A. r  Q这和老狼界定“活细胞就是干细胞”的意思并不矛盾：死细胞是不可逆地丧失了复制能力的细胞，反过来，活细胞就是在合适条件下能够增殖的细胞（dying cells have irreversibly lost their capability of growth and multiplication，In contrast, viable cells have the ability to proliferate in suitable conditions .）。
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% |0 e( g% E  n+ m9 H根据细胞的 定义“能进行独立繁殖的有膜包围的生物体的基本结构和功能单位。一般由质膜、细胞质和核（或拟核）构成，是生命活动的基本单位。”准确地讲，成熟的红细胞不具备完整的细胞结构，根本称不上为细胞，叫做“红血球”更为合适。
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神经细胞、心肌细胞等高度分化的终末细胞，仍具备完整的细胞结构并进行“新陈代谢”，至于它们能不能被称为“死细胞”，关键在于其细胞分裂功能的丧失是不是“可逆的”，如果将来有一天发现这些细胞“在合适的条件下”仍然具有增殖能力，不妨再为这些“植物人”细胞其正名。人们对“死亡”的认识需要一个过程，过去习惯上把呼吸、心脏功能的永久性停止作为人死亡标志，目前“脑死亡”的概念逐渐被人们所接受。
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张也行

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我觉得你的这些干细胞描述性的定义显得很苍白，容易引起歧义。
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我觉得从根本上，你对“死细胞”的定义个人觉得有失偏颇，没有复制能力的细胞就是死细胞了？神经细胞和B细胞这些终末分化的细胞也不能分裂，你能说他们是死细胞吗？他们可以说是已经完全脱离了G0期，也不是所有的细胞都能脱离G0期，反过来他们脱离了G0期变成复制能力很强的细胞，这就是重编程了，这个细胞就获得了干细胞的特性了，他还是原来的细胞吗？显然不是！& a' N% z& v5 U/ a7 k. ^
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我同意你说的活细胞都有重塑性（plasticity），这也是重编程的最初理念：“一块萝卜能变成整课萝卜”，但是正常情况下萝卜叶就是萝卜叶，萝卜叶上不会长根毛，在特殊条件下培养后才能变成整个萝卜，动物细胞也是一样，一个正常体细胞不经过重编程不会有多能性。
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所以，每个活细胞都有变成干细胞的潜能，不是所有不能分裂的细胞都是死细胞。4 r" Q5 l" i4 r

/ \4 J- J* e/ h) H% `- n& t现在已经是21世纪了，对生命的认识已经进入了分子时代，这些描述性的定义显然有些过时。如果你从分子上认识干细胞和分化的细胞，我想你就不会认为活细胞就是干细胞了，比如说他们的marker，决定了他们的身份，各种体细胞的marker和干细胞的marker就有很大的不同。

get0715

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呵呵，学习到了不少知识哦！; Q) n9 e" H+ X: B2 L
不过我也深刻的理解了您说的“活细胞就是干细胞”中的“活细胞”的范畴。3 G) g9 V9 i3 @- |4 j, s6 U/ @7 k  B
在实验中，我们常常检测的细胞活率，也就是区分死细胞和活细胞，这里可以被台盼蓝染色或者PI染色的细胞才被称作为死细胞，而未被染色的则是活细胞，当然这里的活细胞包括了一些凋亡的细胞，同样也包括了那些已经不能分裂的细胞，这些少部分细胞已经在您的观点中被归到了死细胞的范畴。/ S; Q7 z! f5 [. M- b9 p
实验方法确实只是我们大致辨别死细胞和活细胞的一种手段，有不完全准确的地方，但在人体中存在着大多数的不再增殖细胞群，如成熟的红细胞、神经细胞、心肌细胞等高度分化的细胞，它们丧失了分裂能力，被称终末细胞，这些细胞仍然进行着新陈代谢，维持着生命，那么这些细胞可以称作为“死细胞”么。
# }/ \, G. ~7 j# X- |又在关公面前耍大刀了，呵呵，见笑
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weiyepan

以前看过一些文章，说的是即使是单细胞生物，其二等分裂也只是外型上的，其生活能力还是不对称的。在我的概念中，细胞进行不对称分裂的目的有两个，一是保持种群的活力，摆脱母细胞体内的不利因素;二是延展种群的功能使种群能获得更多资源。所谓干细胞，其实就是上述两种功能的综合体，表现出来的另一项特性就是能应对外界环境变化的能力，各种通路，各种细胞表面的标记，我觉得大部分是为了细胞能更快速的对外界做出反应的手段。

sunsong7

0 Y5 F  N8 b9 o6 n
& g( ?' R! v& C$ h几本教科书关于干细胞的描述：
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+ E  ]! j) Y, K/ J1 S3 W0 i“Stem cells: Self-renewing, undifferentiated cells that can give rise to multiple types of specialized cells.”(Essentials of Stem Cell Biology  by Robert Lanza, John Gearhart, Brigid Hogan, et al. Publisher:Elsevier Academic Press. 2006)
1 |  D( Z' k+ T: u3 n干细胞是能够产生多种特化细胞的、可自我更新的、未分化的细胞。
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"The term stem cells is used to describe those cells that serve as a normal reservoir for new cells needed to replace damaged or dying cells. A fundamental characteristic of stem cells is the lasting ability to multiply when called upon. Stem cells have the ability to differentiate into specialized cells that can no longer divide." (Human Embryonic Stem Cells, Second Edition by Ann Kiessling,  Scott C. Anderson Pulisher:Jones & Bartlett Learning, 2006)
0 b1 }" o- ]3 Y- ~# {干细胞这个术语被用来描述用于更换损伤或死去细胞的新细胞源；& x$ A; q6 y- f4 z; A; R. M
干细胞的基本特性是当需要时能够持续复制；
# k$ c$ c3 h1 i6 q) X. f  Z% p' b干细胞具有分化成不再分裂的特化细胞的能力。
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"There is still no universally acceptable definition of the term stem cell, despite a growing common understanding of the circumstances in which it should be used. According to this more recent perspective, the concept of “stem cell” is indissolubly linked with growth via the multiplication rather than the enlargement of cells...Any attempt to find a universally acceptable definition of the term stem cell is probably doomed to fail. " (Stem Cell Biology BY Daniel R.Marshak, Richard L. Gardner, David Gottlieb. Publisher: Cold Spring Harbor Laboratory Press.2001)
( x" R) h( K9 u" I5 F: P* C尽管越来越需要一种可被利用的共识，还是不能对干细胞下一个可被普遍接受的定义。根据最新的情况，“干细胞”这个概念与细胞复制而不是细胞扩张紧紧联系在一起...任何寻找能够被广泛接受的定义干细胞的尝试都将注定失败。

sunsong7

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回复 aminhair 的帖子/ K# _$ y5 d" u6 w( i" P

; z2 O2 x) I! v- R/ C3 n欢迎批评，
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+ u( W( N1 @# }4 Z+ r" r3 b! d“干细胞”这个名称中的“ 干 （stem）”字其实源于以往的植物学专著，描述植物的“茎”就使用了相同的术语,干细胞被用来展示根尖和芽端细胞，说明分生组织（meristems) 负责植物的再生能力，因此“stem”这个词也用来表明“分生”或“分裂”。
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干细胞是一个不断发展的概念，当今干细胞的的内涵和最初提出的定义大相径庭（也有一些资料关于干细胞历史介绍弄出了些阴差阳错），造成干细胞概念混乱、范畴不清研究对象没有一个生物学上的明确边界，这正是本贴讨论的初衷，老狼认为Wikipedia百科对“Stem Cell”的定义相对比较规范（见楼主原帖），如果哪位能够找到更权威的定义可以拿来共同分享。1 N$ V8 u' E- j2 O. p

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8 N# X) _! I2 E/ T/ O  N  p下面老狼整理了与干细胞发现与定义相关的几个重要历史事件供辨析：
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1 {2 j8 v# j; ]干细胞的命名最早是由俄国科学家Alexander  Maksimov在柏林1908 年血液学协会代表大会上提出的，当时，他假定人体存在造血干细胞，用来产生和替代衰老的血液细胞。1 e9 Q0 |2 x6 r% w* `

7 y. X. M8 V- t# j) Y6 }干细胞研究被认为开始于1960年代，1963年加拿大科学家Ernest A. McCulloch和James E. Till发现小鼠骨髓中可再生细胞并将其并命名为造血干细胞，开启了干细胞研究先河。7 K- O$ U  E; n1 K, N
1960年代，Joseph Altman 与Gopal Das报告了大脑中与成体神经发生和前进相关干细胞科学证据, 由于触犯了“神经不可再生”的教条，这项成果很大程度上被忽视了；; B' [% W5 X5 a+ ^5 `

3 i- `0 A+ M7 i  P9 J( i1981年，小鼠胚胎干细胞体的体外培养条件的建立使干细胞应用的研究成为可能。Martin Evan和Matthew Kaufman等用几个近亲种系的小鼠研究表明睾丸畸胎瘤的来源于胚胎生殖细胞（embryonic germ cells, EG细胞）。他们从小鼠胚泡内细胞群分离出小鼠胚胎癌细胞（embryonic carcinoma cells, EC细胞），建立了小鼠EC细胞体外培养条件。由这些细胞产生的细胞系有正常的二倍型，像原生殖细胞一样产生三个胚层的衍生物，将EC细胞注入上鼠，能诱导形成畸胎瘤。Gail R. Martin明确EC细胞是一种干细胞，确立了胚胎干细胞（Embryonic Stem Cell）这个概念。+ E6 u* S7 ?1 n; m
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1998年美国有两个小组分别培养出了人的多能( pluripotent )干细胞，第一次完成了人类胚胎干细胞的体外分离、纯化、培养、扩增等里程碑技术。
1 S6 [5 _% S1 P! \7 E& }0 `0 v* _, @首先，威斯康星大学的James A. Thomson研究小组使用人胚胎组织，培养出了干细胞株。在他们的实验中，人卵体外受精后，将胚胎培育到囊胚阶段，提取内细胞团细胞，建立细胞株。经测试这些细胞株的细胞表面标记物和酶活性，证实他们就是全能干细胞。用这种方法，每个胚胎可取得15－20干细胞用于培养。
! ?/ b: \$ D/ \  Y* ?在同一时期，约翰·霍普金斯大学的John D. Gearhart教授，领导的另一个研究小组也从人胚胎组织中建立了干细胞株。他们的方法是：从受精后5－9周人工流产的胚胎中提取生殖母细胞( primordial germ cell )。培养并建立了干细胞株，证实具有发育全能性。