造血干細(xì)胞的分化

　　一、多能干細(xì)胞

　　多能干細(xì)胞是由Till和McCulloch等在60年代初，應(yīng)用脾集落形成細(xì)胞定量法，首先在小鼠體內(nèi)證明的。他們給經(jīng)射線照射的小鼠輸入同系鼠骨髓細(xì)胞，在10～14天后在脾內(nèi)形成可見(jiàn)的結(jié)節(jié)，它是由單一骨髓細(xì)胞發(fā)育分化而成的細(xì)胞集落，稱之為脾集落形成單位（colony forming unit-spleen,CFU-S)。集落數(shù)與輸入的細(xì)胞數(shù)成正比，它可分化發(fā)育為紅細(xì)胞、粒細(xì)胞及巨核細(xì)胞。CFU-S長(zhǎng)期以來(lái)用體內(nèi)集落法進(jìn)行檢測(cè)。

　　在70年代后Johnson和Metcalf等應(yīng)用鼠胎肝細(xì)胞體外培養(yǎng)法，證明具有CFU-S性質(zhì)的干細(xì)胞可在體外培養(yǎng)成功，這是在研究干細(xì)胞方法學(xué)上的重大改進(jìn)。

　　其后，Haral等用小鼠骨髓細(xì)胞在甲基纖維素中加入紅細(xì)胞生成素（erythropoietin,EPO)及脾細(xì)胞培養(yǎng)上清，進(jìn)行體外培養(yǎng)，可形成含有紅細(xì)胞、巨核細(xì)胞以及巨噬細(xì)胞的集落，稱為混合集落形成單位（CFU-Mix)。其后，小林登等在80年代用人骨髓細(xì)胞亦報(bào)告CFU-Mix培養(yǎng)成功。即由多能干細(xì)胞可進(jìn)一步分化為定向髓系多能干細(xì)胞及淋巴系干細(xì)胞。淋巴系干細(xì)胞是T和B細(xì)胞的共同祖先細(xì)胞，但目前尚不能用脾集落實(shí)驗(yàn)證明其存在。

　　二、單能干細(xì)胞

　　單能干細(xì)胞是一類具有向特定細(xì)胞系分化能力的干細(xì)胞，也稱為祖細(xì)胞（progenitor)。如進(jìn)行體內(nèi)移植不能形成脾集落，但在一定造血因子的存在下，可在體外培養(yǎng)并形成細(xì)胞集落，稱為代表外培養(yǎng)集落，稱為體外培養(yǎng)集落形成單位（colony forming unit-culture,CFU-C)，因此它與多能干細(xì)胞不同，它可包括分化為紅細(xì)胞的紅系干細(xì)胞，可分化為粒細(xì)胞和單核細(xì)胞的粒、單核細(xì)胞干細(xì)胞系及可分化為血小板的巨核干細(xì)胞系。

　　1．紅系干細(xì)胞應(yīng)用骨髓細(xì)胞加甲基纖維素在大量EPO存在下，進(jìn)行體外培養(yǎng)可產(chǎn)生大型紅細(xì)胞集落，可含有1000個(gè)以上的細(xì)胞，形成如爆發(fā)火花樣的集落，稱此干細(xì)胞為爆式紅細(xì)胞集落形成細(xì)胞（burst unit-erythoid ,BFU-E)。如用小劑量EPO則產(chǎn)生小型集落，由8～50個(gè)細(xì)胞組成，稱此干細(xì)胞為紅細(xì)胞系集落形成細(xì)胞（colony forming unit-E,CFU-E)BFU-E是更早期的紅系干細(xì)胞，而CFU-E則為較晚期的紅系干細(xì)胞。

　　2．粒細(xì)胞-單核細(xì)胞系干細(xì)胞 此系細(xì)胞在功能上與BFU-E或CFU-E屬同級(jí)干細(xì)胞。應(yīng)用軟瓊脂法將骨髓細(xì)胞進(jìn)行體外培養(yǎng)，在集落刺激因子（CFS)存在下，可產(chǎn)生粒細(xì)胞和單核細(xì)胞集落，稱此集落形成細(xì)胞為體外培養(yǎng)集落形成細(xì)胞（colony formingunti-culture,CFU-C)。將CFU-C進(jìn)行體內(nèi)移植不能產(chǎn)生脾集落，所以CFU-D不具有CFU-S的特性，僅具有前驅(qū)細(xì)胞和前驅(qū)單核細(xì)胞的特征。

　　3．巨核干細(xì)胞系亦稱巨核細(xì)胞集落形成細(xì)胞（colony forming unti-megakaryocyte,CFU-M)，Metcalf及其分泌的細(xì)胞因子和細(xì)胞外基質(zhì)（extra-cellular matrix,ECM)組成，因此對(duì)造血干細(xì)胞發(fā)育分化過(guò)程的體外研究，有很大局限性，它不一定能真實(shí)反映體內(nèi)情況，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果時(shí)，必須注意這種局限性。目前仍有很多關(guān)于造血干細(xì)胞發(fā)育分化的問(wèn)題有待闡明。

表7-2 血細(xì)胞的分化與成熟

圖7－1 造血干細(xì)胞分化與造血因子