我们身体中的数十亿个细胞是如何产生的呢？在动植物体内，有一类未分化的细胞可以产生机体从出生到死亡所需要的每一种细胞。一旦生物体走向成熟，这些未分化细胞便可以产生功能器官或组织所需要的一系列特化细胞。这一类未分化细胞便被称为干细胞。随着科技的发展与组织显微解剖技术的崛起，有证据显示人体内大多数器官与组织都具有自己的干细胞，可以分裂分化形成成熟的功能细胞。从某种程度上来说，我们可以将干细胞想象成一张空白的画布，其上印着许多隐藏起来的细胞图片。不同的蛋白质组合（生长因子）或其他刺激物（如接触到细胞的脂质或糖）可以刺激干细胞分裂，并使子细胞的特征发生变化。在本章中，我们将简要介绍干细胞的类型及其来源。
简单地说，干细胞主要包括两种类型，分别为胚胎干细胞与成体干细胞（如图16所示）。在新生个体出生、孵出或萌发前后，其体内便可观察到成体干细胞的存在，其生物学特性与胚胎干细胞有所不同。发育过程中的干细胞原型为合子，它是由卵细胞与**融合所产生的，具有产生体内各种类型组织与细胞的完全“潜能”，这一特征又被称为“全能性”。随着胚胎的生长，体内开始出现“多能”的干细胞，其潜能受到了一定程度的限制。这些细胞通过分裂与分化，形成了主要的胚胎干细胞类型，即哺乳动物的胚层，然后进一步发育为器官与组织。从胚胎到成体，我们的细胞生长都依赖于以下几种类型的细胞：（1）“多能”细胞，这一类细胞在分裂与分化后可以产生相关细胞家族中不同类型的细胞；（2）“寡能”干细胞，如骨髓血细胞等，它们会受到更多的限制，仅能产生少数与之紧密相关的细胞；（3）“专能”干细胞，如肌肉细胞，它们只能产生一种类型的细胞。祖细胞或祖干细胞一词通常用于描述那些仍能快速分裂但尚未完全分化的细胞。成体祖细胞具有组织修复的功能，它们可以通过产生特定细胞类型来维持可更新器官的正常运行。
图16 胚胎干细胞与成体干细胞的起源
在继续讲述干细胞的故事之前，我们必须先对科学技术的发展进行必要的了解，因为这些事件极大地推动了干细胞领域的发展。首先是不同类型干细胞表面特定蛋白与糖分子的发现。通过利用不同分子的靶向抗体，我们可以准确地标记并区分出不同的干细胞类群。第二项是荧光激活细胞分选（FACS）技术，即根据活细胞表面蛋白的不同，通过使用荧光标记的抗体对细胞进行分选。简单地说，FACS就是将细胞悬液与特定的荧光抗体相混匀，随后将其转移至一个狭长的试管中，并用激光束进行照射。此时感光设备可以检测出那些可以产生荧光的阳性细胞，并对其进行分析，或当荧光微**自试管中喷出时，通过静电偏转效应将其中的阳性细胞进行收集。另一方面，我们也可以使用附着在小磁珠上的同型抗体，获得足够数量的纯化细胞以进行临床研究。此外，我们还可以通过将一个小的绿色荧光蛋白（GFP）基因附着到某个特定蛋白的基因上，从而对移植后的细胞群进行追踪。来自水母的GFP基因可通过突变产生多种不同颜色的荧光蛋白，它们可以响应不同波长的光从而实现准确分析。每当荧光蛋白基因发生表达时，细胞内便会发出荧光。类似的“生物发光”技术通常被用于观察活体动物中的单个细胞，在此过程中，我们常常会使用到一种灵敏的照相机（最初是为监视卫星而开发的）。
