干細(xì)胞是生物學(xué)和醫(yī)學(xué)應(yīng)用中功能zui強(qiáng)大的工具。那么科學(xué)家們要如何來開發(fā)利用這些細(xì)胞的驚人潛能呢？
　　患有黃斑變性的患者會(huì)進(jìn)行性地喪失他們的視力。zui初，他們只是感覺看到的人和物邊緣模糊，逐漸在弱光下無法識(shí)別面目，之后閱讀和駕車也變得困難，zui終直至*失明。
　　其原因是由于視網(wǎng)膜上的感光細(xì)胞受到了損害，喪失了功能。黃斑變性是一種老齡化疾病，是65歲以上老年人視力喪失的主要病因。預(yù)計(jì)到2020年美國將有將近300萬人受累于這一疾病。
　　相關(guān)的疾病還包括一種稱為Stargardt?。ㄉ倌晷忘S斑營養(yǎng)不良）的遺傳性疾病，主要累及青少年。罹患此疾病，會(huì)導(dǎo)致視網(wǎng)膜深層脂質(zhì)堆積，破壞視網(wǎng)膜功能，zui終導(dǎo)致視力喪失。如果視網(wǎng)膜中這些壞死細(xì)胞能夠被修復(fù)或替換會(huì)怎樣呢？科學(xué)家們正在檢測一種針對黃斑變性和黃斑營養(yǎng)不良的大膽的新治療策略。開展這項(xiàng)試驗(yàn)Advanced Cell Technology公司利用人類胚胎細(xì)胞生成了替換的眼部細(xì)胞，并將替換細(xì)胞注入到眼底修復(fù)視網(wǎng)膜。
　　干細(xì)胞的功能非常強(qiáng)大。干細(xì)胞具有多能性，這意味著它們能夠轉(zhuǎn)化為人體220種細(xì)胞類型中的任意一種。一個(gè)干細(xì)胞也可以分裂生成數(shù)以百萬計(jì)的干細(xì)胞。干細(xì)胞自我更新及生成新組織的潛能可以說幾乎是無限的。這些特性使得干細(xì)胞成為了實(shí)驗(yàn)室和醫(yī)學(xué)應(yīng)用中的重要工具。它們使科學(xué)家們對于人類的發(fā)育有了更深入的認(rèn)識(shí)，提供了一條不危害人類志愿者的藥物測試途徑，以及替換受損組織，例如視網(wǎng)膜細(xì)胞、肌肉細(xì)胞或脊髓細(xì)胞的途徑。但是我們才能充分利用干細(xì)胞？如何才能使這些干細(xì)胞在我們期望的地方，以我們期望的方式生長，并替換損傷或病變組織？
　　要了解干細(xì)胞，我們首先必須構(gòu)建它們的基礎(chǔ)生物學(xué)。從微小的蠕蟲到小鼠和人類，幾乎所有的動(dòng)物都具有干細(xì)胞。干細(xì)胞可分為三種類型：胚胎干細(xì)胞、成體干細(xì)胞和誘導(dǎo)多能干細(xì)胞(iPS)，每種類型的干細(xì)胞均具有自身的性能和局限。胚胎干細(xì)胞來自zui早期發(fā)育階段生物體。當(dāng)精子與卵子相遇，生成的受精卵開始分裂，此時(shí)每個(gè)細(xì)胞均具有形成機(jī)體所有細(xì)胞類型的潛能。這就是多潛能性的本質(zhì)。直至細(xì)胞經(jīng)過幾次分裂后，它們才開始傾向于選擇命運(yùn)，表達(dá)某種細(xì)胞類型特異的基因。這一過程就稱之為分化。
　　一旦胚胎發(fā)育為成熟的生物體，大部分的細(xì)胞均會(huì)發(fā)生分化，但也有少量的特殊細(xì)胞。不同于大部分成體細(xì)胞，它們保有增殖及形成其他類型細(xì)胞的能力。這些成體干細(xì)胞定位在某些組織特異的干細(xì)胞微環(huán)境中，等待來自生物體的指令替換或修復(fù)組織。它們通常被發(fā)現(xiàn)存在于必須不斷補(bǔ)充自身的組織中，例如血液、皮膚和腸。它們也被發(fā)現(xiàn)存在于較少頻繁更替細(xì)胞的大腦中。這些成體干細(xì)胞可以說具有多能性，但不同于多潛能細(xì)胞，它們不能轉(zhuǎn)化為人類220種細(xì)胞類型中的所有類型。例如，大腦中的神經(jīng)干細(xì)胞可以分化為幾種腦細(xì)胞，但不會(huì)形成肝細(xì)胞。
在過去的10年里，科學(xué)家們學(xué)會(huì)了如何利用成熟分化的細(xì)胞來生成干細(xì)胞?？茖W(xué)家們驅(qū)使這些達(dá)到分化狀態(tài)的細(xì)胞重新獲得多能性，將其命名為誘導(dǎo)多能干細(xì)胞。例如，通過上調(diào)少量基因的表達(dá)，科學(xué)家們就能夠讓皮膚細(xì)胞從分化信號(hào)通路折回，恢復(fù)到靈活的多潛能狀態(tài)。
　　掌控了操縱細(xì)胞命運(yùn)的能力，讓科學(xué)家們愈加對這些令人著迷的細(xì)胞的潛力感到興奮。然而干細(xì)胞領(lǐng)域是一個(gè)新興的領(lǐng)域，還有大量基礎(chǔ)的問題仍懸而未解。例如，3種干細(xì)胞類型有何區(qū)別？它們又有哪些共同之處？我們能利用這些細(xì)胞來治療疾病嗎？我們能否利用它們來重建組織與器官？