间充质干细胞在细胞替代治疗中的前景，以组织工程学为手段，可望解决的问题几乎涉及人类面临大多数医学难题，如烧伤、放射损伤等患者的植皮；肌肉、骨及软骨缺损的修补；髋、膝等关节的替换；血管疾病或损伤后的血管替代；糖尿病患者的胰岛植入；心脏病患者的瓣膜替代、房室间隔缺损的修补；癌症患者手术切除后组织或器官的替代；放射损伤及大剂量放疗、化疗后的造血与免疫重建；肝、肾等重要脏器因损伤或功能衰竭的置换；部分遗传缺陷性疾病的治疗等。
相信在不久的将来，某些组织工程产品，如人造皮肤、血管、骨、软骨、肌肉、瓣膜、神经甚至胰岛、肾、肝等组织器或细胞将相继问世，然后植入患者体内，用以恢复损伤、替代退行性组织器以及改变遗传缺陷性组织器的功能。人类也将进入实际应用现代组织工程产品的新时代。
2．间充质干细胞的生物学特性
间充质干细胞具有强大的增殖能力、多向分化潜能和免疫调节等生物学特性。因此，间充质干细胞具有以下3种特性：
其一，具有强大的增殖能力和多向分化潜能。间充质干细胞在适宜的体内或体外环境下不仅可分化为造血细胞，还具有分化为肌细胞、肝细胞、成骨细胞、软骨细胞、基质细胞等多种细胞的能力。
其二，具有免疫调节功能。间充质干细胞通过细胞间的相互作用，以及产生细胞因子抑制T细胞（胸腺依赖淋巴细胞，来源于骨髓的多能干细胞）的增殖及其免疫反应，从而发挥免疫重建的功能。
其三，间充质干细胞具有来源方便，易于分离、培养、扩增和纯化，多次传代扩增后仍具有干细胞特性，不存在免疫排斥的特性。
正是由于间充质干细胞所具备的这些免疫学特性，因此它在自身免疫性疾病以及各种替代治疗等方面都具有广阔的临床应用前景。
间充质干细胞通过自体移植可以重建组织器官的结构和功能，并且可避免免疫排斥等不良反应。
3.间充质干细胞移植疗法
尽管骨髓中的间充质干细胞含量相对较多，但仅占0.001％～0.01％。它难以满足细胞治疗的需要，因此需要在体外分离纯化，培养扩增才能满足要求。
间充质干细胞移植指的是将间充质干细胞从自身采集，然后进行培养、纯化，再回输进患者体内用以治疗硬皮病、皮肌炎、红斑狼疮、类风湿、运动神经元病等免疫性疾病的一种最前沿的治疗方法。
间充质干细胞移植不仅可以达到近期改善患者临床症状的目的，更为重要的是可以提高远期临床疗效、减少病情反复的概率，甚至达到治愈的目的。这种疗法为广大患者摆脱病痛的身心折磨，走向健康之路奠定了基础。
4.间充质干细胞的神奇功能
间充质干细胞可以临床应用于解决多种血液系统疾病、心血管疾病、肝硬化、神经系统疾病、膝关节半月板部分切除损伤修复和自身免疫性疾病等方面，而且都取得了重大的突破，挽救了更多病患的生命。
此外，间充质干细胞在神经系统修复及更多方面具有长远的发展前景。
间充质干细胞具有很多神奇的功能，比如修复损伤或病变的组织器官，有较强的免疫调节作用和促进造血功能恢复等。
修复损伤或病变的组织器官：用于治疗心脑血管疾病、肝病、骨和肌肉衰退性疾病、脑及脊髓神经损伤、老年痴呆等。
具有较强的免疫调节作用：用于治疗红斑狼疮和硬皮病等自身免疫性疾病，降低细胞或器官移植后的免疫排斥反应，提高细胞或器官移植的成功率。
促进造血恢复功能：与单一造血干细胞移植比较，间充质干细胞和造血干细胞共同移植能显着提高白血病和难治性贫血等疾病的治疗效果。
5.间充质干细胞的应用和展望
随着间充质干细胞及其相关技术的日益成熟，间充质干细胞的临床研究已经在许多国家开展。美国批准了40余项临床试验。我国也批准了多项临床试验，走入了间充质干细胞核心技术研发的舞台。
目前我国已经大力加强干细胞研究工作的开展，包括国家昂赛细胞基因工程有限公司、细胞产品国家工程研究中心在内的多家权威研究机构，以及各地方脐带血库已将研究技术引向临床。
对于间充质干细胞用于治疗十余种难治性疾病的治疗研究，除了用来促进恢复造血，与造血干细胞共移植提高白血病和难治性贫血等以外，还用于心脑血管疾病、肝硬化、骨和肌肉衰退性疾病、脑和脊髓神经损伤、老年痴呆及红斑狼疮和硬皮病等自身免疫性疾病的治疗研究，已经取得的部分临床试验结果令人鼓舞。
迄今的研究表明，脐带来源的间充质干细胞不但能够成为骨髓间充质干细胞的理想替代物，而且具有更大的应用潜能。
脐带间充质干细胞表达多种胚胎干细胞的特有分子标志，具有分化潜力大、增殖能力强、免疫原性低、取材方便、无道德伦理问题的限制、易于工业化制备等特征，因此有可能成为最具临床应用前景的多能干细胞。
第四节脐带血和干细胞
1.什么是脐带血
所谓“脐带血”是指胎儿被分娩后，脐带结扎并离断后残留在胎盘和脐带中的血液。实际上，脐带血通常是废弃不用的。
科学家通过研究发现，脐带血中含有可以重建人体造血和免疫系统的造血干细胞，其可用于造血干细胞的移植，可以治疗多种疾病。
因此，脐带血已成为造血干细胞的重要来源，特别是无血缘关系造血干细胞的来源。同时，它也是一种非常重要的人类生物资源。
2.为什么选择用脐带制造干细胞
制造干细胞有多种方式，那人们为什么最常用的是用脐带来制造干细胞呢？
首先，脐带通常在婴儿出生后就被作为废物丢弃了。而人们用脐带制造干细胞，是变废为宝，不存在从胚胎提取干细胞所带来的伦理学问题。
其次，脐带的采集简便易行，不会引起母亲和新生儿任何不适的感觉，或产生任何不良的影响，避免了从骨髓和脂肪等组织提取干细胞的繁杂操作以及给供者带来的不适感觉。
再次，与其他来源的间充质干细胞相比，脐带的间充质干细胞含量相对丰富，体外增殖潜能高，并且具有较低的免疫原性，临床应用不存在组织配型的问题。
最后，脐带间充质干细胞是从新生儿的脐带中分离而得的，在很大程度上可以避免受到细菌、病毒等病原微生物的污染以及后天疾病的影响。
第五节皮肤干细胞
1.皮肤干细胞的分类、定位
皮肤是人体最大的器官，它被覆在身体表面，由表皮、真皮、皮下组织及附属器组成。在抵御微生物入侵、紫外线辐射以及防止水分的丢失、调节体温和维持人的外貌等方面，皮肤干细胞都起着十分重要的作用。
皮肤具有极强的修复和再生能力，这与皮肤干细胞的存在有着直接的关系。虽然目前对皮肤干细胞的位置、种类和数量报道不一，但科学家研究较多的主要有表皮干细胞和毛囊干细胞。
表皮干细胞是各种表皮细胞的祖细胞，来源于胚胎的外胚层，具有双向分化的能力。一方面它可向下迁移分化为表皮基底层，进而生成毛囊；另一方面则可向上迁移，并最终分化为各种表皮细胞。
表皮干细胞在胎儿时期主要集中在初级表皮嵴，至成人时呈现片状分布在表皮基底层。表皮干细胞在组织结构中位置相对稳定，一般位于毛囊隆突部皮脂腺开口处与竖毛肌毛囊附着处之间的毛囊外根鞘。
表皮干细胞与定向祖细胞在表皮基底层呈片状分布，在没有毛发的部位如手掌、脚掌，表皮干细胞位于与真皮乳头顶部相连的基底层；在有毛发的皮肤处，表皮干细胞则位于表皮基部的基底层。
其中有1%～10%的基底细胞为干细胞。
不同发育阶段的人，皮肤表皮干细胞的含量不同。胎儿期表皮基底层增殖细胞均为表皮干细胞和短暂扩增细胞；而少儿表皮基底层中部分细胞为表皮干细胞和暂时扩增细胞；成人表皮干细胞和暂时扩增细胞所占比例则进一步降低。
美国的研究人员发现，在毛囊中发现的干细胞毛囊是皮肤附属物之一，多位于真皮之上。由于最初在毛球部发现有显着的细胞分裂，因而早期人们认为毛球是细胞分裂及毛囊生长期起始的重要部位。
1990年，科学家曾经对小鼠皮肤进行实验，在掺入标记4周后发现毛母质细胞不含有标记，而95%以上的毛囊隆突部细胞仍保持标记。同时，从形态学上看，隆突细胞体积小，有卷曲核，透射电镜检查发现其胞浆充满核糖体，而且缺乏聚集的角蛋白丝。细胞表面有大量微绒毛，是典型的未分化或“原始状”细胞。
因而科学家提出了毛囊干细胞处在隆突部的结论。随后，多个实验进一步支持了毛囊干细胞定位于隆突部的理论。
2.皮肤干细胞在临床上的表现
皮肤干细胞在临床上主要表现在以下几个方面：
第一，在细胞替代治疗中的应用。当皮肤受到外伤、疾病等的损伤时，位于皮肤表皮基底层和毛囊隆突的皮肤干细胞就会在内外源因素的调控下，及时增殖分化生成相关细胞，以修复机体受损表皮、毛囊等结构。
特别是大面积重度烧伤、广泛瘢痕切除、外伤性皮肤缺损以及皮肤溃疡等导致的严重皮肤缺损，仅仅依靠创面自身难以实现皮肤的再生，这需要足够的皮肤替代物进行修复。这时，可以进行自体皮肤细胞的培养并应用于创面覆盖。
培养的皮片在体外及移植在创面后，都保持有正常表皮的自我更新能力，即保留了干细胞自我更新与分化潜能的特性。培养的表皮除用于自体移植外，还用于异体移植，如应用于慢性溃疡与二度烧伤创面，直接利用皮肤干细胞进行组织原位修复。
第二，在组织工程中的应用。人工真皮是利用组织工程技术形成商品化用于临床的真皮替代物，它可诱发正常的皮肤愈合过程。
现在，人工真皮已用于治疗大面积烧伤病人的暂时性皮肤覆盖及慢性皮肤溃疡的治疗。
第三，在基因治疗中的应用。干细胞由于具有高度自我更新和多向分化的潜能，因此其一直是基因治疗首选的靶细胞。
将表皮干细胞作为皮肤遗传性疾病等基因治疗的靶细胞已经成为可能，将外源基因通过逆转录病毒导入表皮干细胞并植入体内后，机体可长期维持转导基因的表达，这就为表皮干细胞应用于基因治疗提供了可靠的依据。