今日笔记之干细胞

独角仙：举起800倍自身体重的物体。
独特的身体结构：脊椎动物是骨骼在内，肌肉在外；而无脊椎动物则是肌肉在内，骨骼在外。
蜣螂：超强的免疫系统
大龙虱：人造腮
白金龟：超白纸张
纳米布沙漠甲虫：超级亲水纹理和超级防水凹槽（超级水收集系统）

细胞增殖是由于刺激因子导致的。

人生就是N场厮杀与被厮杀组成的。
链接：http://tech.china.com/zh_cn/science/life/1032/20100312/15850634.html

干细胞(Stem Cell)是来自于胚胎或成体，具有在一定条件下无限制自我更新和增殖分化的能力，
能够产生表现型与基因型和自己完全相同的子细胞，具有于合适的微环境里向多系分化的潜能，
产生组成机体组织、器官已特化细胞的一类细胞。
按发生学来源分为胚胎干细胞(Embryonic Stem Cell)和成体干细胞(Adult Stem Cell)。
胚胎干细胞，目前认为ESC存在于胚胎发育早期阶段，主要来源于囊胚的内细胞团和受精卵发育
至桑椹胚之前的早期胚胎细胞，最显著的特点是具有自我更新、分化为各种类型细胞的能力。
研究人员已经由ESC诱导分化出血液细胞、心肌细胞和神经细胞等。
干细胞分化研究使用的分化策略：
·基因表达捕获: 转获相应的基因并在特定的微环境下进行分化培养
·复杂的多步分化: 利用生物酶或改变微环境来逐步的对干细胞进行分化，并最终实现特化细胞
[在每一步的操作中，细胞的诱导分化都是通过生物酶或者改变细胞存在的微环境来实现的]

成体干细胞，ASC一般定义为存在于成立的各种组织中，具有自我更新和向前分化为一种或多种
成熟功能细胞的不成熟细胞。近年来的研究发现成体干细胞具有跨系统分化的特性，即“可塑性
(plasticity)”。

间充质干细胞(Mesemchymal Stem Cell)，是具有多向分化潜能的ASC。MSCs存在于全身结缔组织
和器官间质中，主要来源于骨髓、脐血、外周血和脂肪组织，以骨髓组织中含量最为丰富[MSCs
看来是提供细胞微环境的一种组成元素]。MSCs具有多向分化潜能，可以分化为中胚层细胞及组织
如骨细胞、软骨细胞、腱及肌肉，以及内胚层和表皮细胞如血管内皮细胞、神经细胞、肺细胞、
肝细胞及胰岛样细胞；具有巨大的体外扩增潜能。
以上内容参考链接：
http://qikan.shouxi.net/html/qikan/wkx/gdywkzz/20083203/wz/20080909091149466_424364.html

在了解干细胞分化的基本知识之后，能不能这么想象一下是如何从受精卵生成一个生物组织体的：
受精卵受精后，保存于一定的环境。在外界提供合适的环境下，受精卵开始分裂，生成干细胞簇。
当干细胞簇生成后，细胞簇所存在的环境可能会有所改变（随着细胞的分裂而逐渐改变），于是
干细胞们在变化着的环境中不断的分化。甚至我们还可以这么想象一下：当干细胞进行分化时，
由于是多个细胞个体，理所当然会存在细胞分化速度的差异，在这种差异情况下，每个干细胞在
分化后应该都会释放某种信息素。这种信息素的释放直接影响到细胞所存在的微环境信息量，从
而指导其余未分化或者正在分化的干细胞的分化方向。于是，随着这样的过程不断的进行，细胞
从原先的单个细胞慢慢生成一大群细胞簇，并由这群细胞簇逐渐的分化成为不同的特化细胞。当
这种特化细胞一旦形成后，随后的分裂过程将不再受细胞所在环境的影响（或者这样的影响很小
除非在特别情况下，如环境发生极大的变异，否则细胞将不在进行分化。这样的猜想会不会给我
们这样的提示，就是即使是特化的细胞，也能在一定环境下进行分化，与干细胞不同的是，这种
细胞的分化需要较苛刻的环境条件）......。这样的过程不断的推进，最终生成生物组织结构。

骨髓干细胞刺激其他干细胞分化
参考链接：http://www.jskw.gov.cn/Article-5898.aspx
新华社电 美国科学家日前报告说，他们将人体骨髓干细胞移植到实验鼠的脑组织后，发现实验鼠
的神经元干细胞加快了分化和迁移。美国杜兰大学一个研究小组在当天出版的最新一期美国《国
家科学院学报》上发表论文认为，这一成果表明骨髓干细胞有刺激其他干细胞分化生长的能力，
这一发现对发展应用干细胞的再生疗法可能有重要意义。在实验中，杜兰大学教授达尔文·普洛科
普等人将人体骨髓干细胞移植到实验鼠的大脑海马区的齿状回里，结果发现实验鼠大脑海马区的
新生神经元细胞在移植手术７天后明显增加；在移植后３０天，不仅神经元细胞继续增长，而且
负责神经元细胞之间通信联系的星形胶质细胞也明显增加。这些细胞都是实验鼠自身的神经元干
细胞分化而来的。研究人员认为，移植的人体骨髓干细胞刺激了实验鼠自身神经元干细胞的增殖、
迁徙和分化。出现这种情况的原因可能是骨髓干细胞分泌的多种诱导因子刺激了实验鼠的神经元
干细胞，也有可能是骨髓干细胞分泌的生长因子刺激了实验鼠大脑中原有的星形胶质细胞，而星
形胶质细胞又促进神经元细胞的生长。研究人员说，这一成果对再生疗法的发展可能有重要意义。
科学家们一直设想用胚胎干细胞或成体干细胞分化成组织细胞，来治疗早老性痴呆症等疑难疾病。

想起来我对干细胞的兴趣，应该只能说因为我懒。一直希望着能有一天能有像饲养猪牛羊那样饲
养我钟爱的代码，然后让他们茁壮成长，当然得按照我的意愿。如果有一天，真的能像这样来生
产程序，那么这个世界将会变成什么样子？我想象不出来也不敢想象。或许真如Matrix中所描述
的那样，我们仅仅是a piece of code或者a matrix。
于是，我开始寻找着代码生长的方法。如何才能让代码能够像鱼儿一样慢慢长大？就像地球上的
生物那样，都是从受精卵开始，慢慢成为一个个鲜活的个体，各种各样，五彩缤纷。我寻找着……
我需要的是如何能够将一段代码变成各种具有不同功能的代码？对了，她——干细胞。我得先知道
干细胞是如何分化成不同的器官细胞的。嗯，就从这里开始……

[2008-12-25]http://www.edu.cn/yi_liao_bao_xian_1129/20081225/t20081225_350042.shtml
上面的链接是2008-12-25的消息，消息内容为：
以色列希伯来大学哈达沙医学院的分子生物学家霍华德·塞达尔教授和癌症研究专家伯格曼教授，
发现了使胚胎干细胞分化为不同组织和器官细胞的机制。他们研究发现，胚胎干细胞分化过程受
一个成为G9a基因的影响，该基因可使让胚胎干细胞分化为不同组织和器官的基因关闭，从而使其
无法发挥作用。据认为，该研究成果对今后的干细胞治疗具有重要意义。
胚胎干细胞是早期胚胎中尚未分化的全能细胞，它们与成体细胞不同，具有发育为各种组织和器
官的潜力。负责这项研究的塞达尔教授解释说，当胚胎在子宫中着床后，细胞的分化过程即开始
了。此时，细胞内有两种机制发生作用，一种使细胞保持全能状态的基因被关闭，另一种使细胞
发育为肌肉等特定组织的基因被启动。胚胎干细胞一旦开始分化为不同的组织细胞，便失去其全
能性。目前，一些科学家用成体细胞培育干细胞取得了一定进展，但这项研究也面临较大难度，
主要是成体细胞已经失去了胚胎干细胞的特有潜力，很难通过重组使其达到胚胎干细胞的程度。
塞达尔教授的这项研究成果为今后干细胞治疗带来了新的希望。科学家将来或许可以利用胚胎干
细胞分化机制培育出新的组织和器官，用于取代人体中的病变部分。
[通过基因来进行干细胞分化控制是最先在我脑海中出现的机制，不过却对这种机制抱有较大的
怀疑，因为如果真的是基因控制干细胞分化，那也是在一定的外界环境下才能够达到效果。]

[2010-02-09]http://www.sjtu.edu.cn/news/shownews.php?id=24866
上海交通大学的研究小组同样宣称发现调控胚胎干细胞的分化机制：
1月15日，Cell Death and Differentiation杂志在线发表了中国科学院上海生命科学研究院/
上海交通大学医学院健康科学研究所杨黄恬研究组的研究论文“Type 3 inositol 1,4,5-
trisphosphate receptor negatively regulates apoptosis during mouse embryonic stem
cell differentiation”。
胚胎干细胞（embryonic stem cells, ESCs）自我更新和分化命运的决定受胞内外信号分子共同
精细地调控。钙信号对细胞的多种生理活动，例如细胞的增殖、凋亡和分化都具有重要的调控作
用。内质网三磷酸肌醇.受体（IP3R）是胞内重要的钙离子释放受体，在ESCs中存在着三种IP3R
亚型，但它们在胚胎干细胞中的作用并不清楚。以往人们一般认为IP3R3介导的钙信号是一种促凋
亡因子。
博士研究生梁冀和其他研究组成员在杨黄恬研究员的指导下，证明在胚胎干细胞早期分化过程中
IP3R3介导的钙信号发挥着抗凋亡作用，IP3R3通过控制早期胚层细胞的凋亡在胚胎干细胞的中胚
层和部分内胚层分化命运的决定中发挥着重要的调控作用。这一研究发现丰富了对IP3R调控的钙
信号参与胚胎干细胞分化命运决定的认识，揭示了胚胎干细胞分化过程中的凋亡活动与胚层分化
命运决定之间的关联和其调控新机制。
[“一切由环境来进行控制”还是比较靠谱的——个观点。上海交大发现的干细胞分化机制只是对胚
胎环境的一种调研，其实是否真的是由他们所表述的那些钙信号导致的分化也着实不知，谁也不
敢肯定，只是觉得应该是这样。不过ESC自我更新和分化命运的决定受胞内外信号分子控制应该
是肯定的。]

干细胞的分化机制：由细胞内外信号分子诱导后，基因信号进行控制分化的。

下面这个链接能充分说明基因控制分化的机制：
http://www.biotech.org.cn/news/news/show.php?id=35945
霍华休斯医学研究中心(Howard  Hughes  Medical  Institute)的学者发现Lhx2蛋白能调控毛囊
干细胞(hair follicle stem cells)使其处于未分化的状态。了解了这个机制将有助于皮肤再生
组织工程的研究。此外，这些发现也对避免干细胞过早分化提供了一个新观点。该研究结果刊登
在最新一期的Science杂志上。
干细胞(stem  cells)是一群尚未完全分化的细胞，它们同时具有两种特性：第一是分裂成另一个
与自身完全相同的细胞；第二可分化成多种特定功能的体细胞。从事干细胞研究的科学家都期望
能够利用这种全能细胞来修复和再生受损组织或器官。
Fuchs博士研究团队从胎鼠中分离出早期未分化的毛囊细胞，利用DNA芯片（gene chips）来比较
细胞中数千个基因的表达情况。他们发现，在发育阶段的毛囊细胞，有一个叫做Lhx2的基因，它
在毛囊细胞中的表达量是邻近表皮细胞的18倍以上。为了了解Lhx2的功能，研究人员分别将Lhx2
进行过表达(over-activating)或敲除(knocking out)以观察其对细胞分化的影响。结果发现Lhx2
的过表达会使细胞分化受到抑制；若将此基因敲除则会促使干细胞进行分化。这些实验结果显示
Lhx2的表达对毛囊细胞是否开始分化扮演关键的角色。Rhee  和Fuchs两位博士指出，毛囊是一个
研究干细胞的优良模型，这项研究则能促进干细胞在表皮新生临床应用上的品质及功能改善。

干细胞的分化机制就像牛顿力学定律，给了我们极大的信心，至少我们坚持下去总会有成果。
不过，如何干细胞是如何进行分化的，分化的方式及过程才是我们需要更深入了解的内容，同时
也是最困难的部分。好消息是科学家们已经给出了一些成果：
(http://www.nature.com/nature/journal/v453/n7194/abs/nature06965.html)
Nature的文章当然不是我辈能看懂的，不过我能看懂中文科普，哈哈。这则内容觉得很重要对我。
http://www.bbioo.com/Article/2008/21765.htm
传统观点认为细胞进行分化时，路径和目的地是统一的，由固定的细胞信号通路决定。然而来自
5月底英国《自然》(Nature)杂志的一项新的研究报告表明，干细胞分化路径是通过基因的选择
性行为形成的一系列分化网络路径，但是分化终点却是相对固定的。研究人员用了一个形象的比
喻：就如同山上的一块石头能够通过无限可能的路径下山，但是最终只能到达同一个山谷。
文章作者做出了如下感叹：自然创造出一种最优化最简单的方式以满足其多样性的要求，并将其
保持到一个稳定的水平，使细胞能够以一种系统、可控的方式来应答其所处环境的变化。

最后这一句话让我想起了ANN(Artifical Neural Network)中的稳定态，还有遗传算法中的稳态
过程。这些算法的最终都是基于收敛的稳态点，当然大自然也应该使用这种方式来实现干细胞的
分化，因为这样的过程才是最安全和最有效的。我们的代码中能不能利用这样的自然算法来实现
功能分化和组织呢？期待ing