幹細胞是一種具有在體內發育成特殊細胞類型的獨特能力的細胞。在未來，它們可能被用來替換因疾病而受損或丟失的細胞和組織。

什麼是幹細胞？

• 我們的身體是由許多不同類型的細胞組成的^？.
• 大多數細胞專門執行特定功能，例如紅細胞^? 在我們的血液中攜帶氧氣，但它們無法分裂。
• 幹細胞在身體生長時為身體提供新細胞，並替換受損或丟失的特化細胞。他們有兩個獨特的屬性，使他們能夠做到這一點：
  • 它們可以一次又一次地分裂產生新的細胞。
  • 當它們分裂時，它們可以變成構成身體的其他類型的細胞。

顯示幹細胞產生更多幹細胞或特化細胞的插圖。

不同類型的干細胞

• 幹細胞主要分為三種類型：
  • 胚胎幹細胞
  • 成體幹細胞
  • 誘導多能幹細胞

胚胎幹細胞

• 胚胎幹細胞為胚胎提供新細胞^? 隨著它的成長和發育成為嬰兒。
• 這些幹細胞據說是多能的，這意味著它們可以變成體內的任何細胞。

成體幹細胞

• 成體幹細胞在生物體生長時提供新細胞，並替換受損細胞。
• 據說成體幹細胞是多能的，這意味著它們只能變成體內的某些細胞，而不是任何細胞，例如：
  • 血液（或“造血”）幹細胞只能替代血液中的各種類型的細胞。
  • 皮膚（或“上皮”）幹細胞提供構成我們皮膚和頭髮的不同類型的細胞。

顯示體內不同類型乾細胞的插圖。

誘導多能幹細胞

• 誘導多能幹細胞或“iPS 細胞”是科學家在實驗室中製造的干細胞。
• “誘導”意味著它們是在實驗室中通過獲取正常的成體細胞（如皮膚或血細胞）並將它們重新編程為乾細胞而製成的。
• 就像胚胎幹細胞一樣，它們具有多能性，因此可以發育成任何細胞類型。

一位科學家正在研究誘導多能幹細胞。

為什麼幹細胞有用？

• 幹細胞有多種用途，包括：
  • 研究——幫助我們了解生物如何運作的基本生物學知識，以及疾病期間不同類型細胞發生的情況。
  • 療法 – 替換我們的身體無法自然替換的丟失或損壞的細胞。

幹細胞研究

• 研究旨在更好地了解幹細胞的特性，以便我們能夠：
  • 了解我們的身體如何成長和發育
  • 尋找使用乾細胞替代細胞或組織的方法^？已損壞或丟失。
• 我們可以使用乾細胞來研究細胞如何專門用於體內的特定功能，以及當這個過程在疾病中出錯時會發生什麼。
• 如果我們了解幹細胞的發育，我們也許能夠複製這個過程來創造新的細胞、組織和器官^？.
• 我們可以從乾細胞中培養組織和器官結構，然後對其進行研究以了解它們如何發揮作用以及它們如何受到不同藥物的影響^？.

這些心臟細胞是從培養皿中的干細胞中培養出來的，可用於研究心臟的跳動節律。

幹細胞療法

• 細胞、組織和器官有時會因疾病、損傷和遺傳條件而永久損壞或丟失^? .
• 幹細胞可能是產生新細胞的一種方法，然後可以將這些新細胞移植到體內以替換受損或丟失的細胞。
• 成體幹細胞目前用於治療某些疾病，例如：
  • 造血幹細胞用於為患有某些血液疾病（如地中海貧血）的人和在治療過程中失去自身造血幹細胞的癌症患者提供健康的血細胞來源。
  • 皮膚幹細胞可用於為嚴重燒傷的人生成新皮膚。
• 年齡相關性黃斑變性 (AMD) 是一種疾病的例子，幹細胞在未來可以用作一種新的治療形式：
  • 一些與年齡相關的黃斑變性患者失明是因為視網膜中的細胞^? 稱為視網膜色素上皮 (RPE) 細胞的眼睛停止工作。
  • 科學家們正在實驗室中使用誘導多能幹細胞產生新的 RPE 細胞，然後將其放入患者的眼睛中以替換受損細胞。

插圖顯示幹細胞如何用於產生可用於治療年齡相關性黃斑變性 (AMD) 患者的視網膜色素上皮 (RPE) 細胞。

• 幹細胞可用於生成用於移植的新器官：
  • 目前，受損器官可以通過從捐贈者那裡獲得健康器官來替換，但是捐贈的器官可能會被身體“排斥”，因為免疫系統將其視為異物。
  • 從患者自身產生的誘導多能幹細胞可用於生長新器官，這些器官被排斥的風險較低。

如何生成誘導性多能幹細胞？

• 身體中的信號通過轉換一些基因來告訴細胞它應該是什麼類型的特化細胞打開和關閉一些基因。
• 為了產生誘導性多能幹細胞，科學家們重新引入了通常告訴幹細胞在早期胚胎中保持幹細胞狀態的信號。這些會關閉任何告訴細胞特化的基因，並打開告訴細胞是乾細胞的基因。