幹細胞是什麼？

人體是由精子與卵子結合成為受精卵，再逐漸分裂發育成胚胎，分化出數百種各有不同功能的細胞，維持各種組織與器官運作。人體細胞中有群數量稀少的幹細胞，具有兩個共同特性，第一是分化能力，藉由不同刺激分化出與自身功能不同的體細胞；第二個是自我更新能力，透過細胞分裂產生與自身特性相同的幹細胞。

幹細胞可以分化為多種不同功能的細胞。（圖／陳宣懿繪製）

幹細胞就像是細胞工廠，製造更多幹細胞並分化出不同功能的細胞。例如造血幹細胞專責製造各種血液細胞；胚胎幹細胞可以製造組成血液、骨骼、皮膚與大腦等器官的細胞。經常在科幻電影出現的複製人，幹細胞就是複製器官的關鍵因素。一般而言，幹細胞依照分化能力與來源作為分類依據。

 
造血幹細胞專責分化產生不同的血球細胞。（圖／pixabay）

不同分化能力的幹細胞

幹細胞分化能力就像是分層管理明確的公司，越高階可以行使的權力越多、能力越強。依照分化能力由高至低，分成全能幹細胞、多能幹細胞、多潛能幹細胞、單能幹細胞。位階最高的全能幹細胞（如：受精卵）可以透過分化，製造生物體胎盤與各種細胞，也就是可以形成生命個體（如：人類）。其次是多能幹細胞，分化出生物體各式各樣的細胞，但是沒有辦法分化形成個體，例如胚胎幹細胞。第三層是多潛能幹細胞，專責分化製造幾種特定細胞，例如造血幹細胞分化產生各種血球細胞。位階最低的單能幹細胞，僅能分化形成單種細胞，例如淋巴幹細胞。

不同分化能力的幹細胞（註1），由能力高至能力低排列。（圖／陳宣懿製作）

不同來源的幹細胞

幹細胞依來源分類，分為胚胎幹細胞、成體幹細胞、誘導性多能幹細胞及核轉移幹細胞。前兩者自然存在於生物體內，後兩者是生物學家利用人工技術製造而成。胚胎幹細胞是精卵結合後形成受精卵，受精卵為全能幹細胞。受精卵經過數次分裂成為囊胚期胚胎，部分細胞逐漸發展為胚胎幹細胞；分化能力屬於多能幹細胞，透過分裂與分化漸漸發育形成生命個體。

成體幹細胞則是個體發育後，分布在身體組織或器官中的幹細胞，屬於多潛能幹細胞，在器官受傷時，透過自我更新及分化能力迅速修復受損部位。例如間質幹細胞就是成體幹細胞的一種，分布在組織或器官裡面，像是骨髓、脂肪和牙齒等。

誘導性多能幹細胞顧名思義是透過誘導而產生的幹細胞，將已完成分化的體細胞還原回到分化前的幹細胞，具有幹細胞分化的能力。這種把體細胞還原為幹細胞的技術，是日本京都大學教授山中伸彌於2006年發現，並因此獲得2012年諾貝爾生理醫學獎。

核轉移幹細胞是將體細胞的細胞核植入已去核的卵母細胞，經過培養產生的胚胎幹細胞。

細胞治療的救星——幹細胞

前面提及的造血幹細胞，就是來自我們常聽到骨髓移植的骨髓！骨髓移植是相當先進的醫學科技，用於治療以往被認為不可能治癒的疾病，例如急慢性白血病和血癌。此外，間質幹細胞對於抗衰老及發炎，也逐漸落實應用到臨床醫學，治療帕金森氏症、阿茲海默症、脊椎創傷及肝硬化等疾病。衛生福利部於2019年10月修正《特定醫療技術檢查檢驗醫療儀器施行或使用管理辦法》，更進一步放寬幹細胞治療適用範圍，讓更多患者受惠。

但醫學界對不同幹細胞作用機制還是無法完全掌握，致使臨床應用仍有諸多限制。例如幹細胞注入體內如何修補組織的機制。此外，從人體分離出的幹細胞數量有限，如何利用體外培養擴增幹細胞數量，仍是有待突破的瓶頸。距離幹細胞治療要普遍應用，還有一段路要走。

註1：幹細胞分化

受精卵發育成為特定組織或器官細胞的過程，胚胎幹細胞經歷「分化」而逐漸喪失發展成其他類型細胞的可能性。發育成熟的生物體內，幹細胞數量稀少，僅若干組織還存有幹細胞，保留分化成為其他類型細胞的能力。