最新研究表明，與成熟的體細胞相比，幹細胞具有一些獨特的生物學特性。
（一）幹細胞缺乏分化標記,終生保持未分化或低分化特徵。
幹細胞屬非終末分化細胞,終生保持未分化或低分化特徵,缺乏分化標記。目前已知的部分幹細胞標記物有:
1.ESC標誌物
2.造血幹細胞標誌彩
3. 間質幹細胞標誌物
4.神經幹細胞標誌物
中科博生。
(二)幹細胞在機體的數目、位置相對恆定
幹細胞的數量受到機體的嚴格控制,在組織中的數量非常少,如骨髓中的間充質幹細胞(marrow stroma cell,MSC)數量每10'～10°單個核細胞中為2～5個,且數量隨年齡的增長而降低。成體幹細胞的數目和位置相對恆定與其維持和修復特定組織器官、保持其穩定性相適應。中科博生。
(三)幹細胞具有自我更新及增殖能力
幹細胞形成後,在機體內終生都具有自我更新能力。幹細胞以兩種分裂生長 方式來完成自我更新,一種是對稱分裂,可形成兩個相同的子代幹細胞;另一種是非對稱分裂,非對稱分裂中一個子代細胞保持親代的特徵,仍作為幹細胞保留下來,另外一個子代細胞不可逆地分化為功能專一性終末分化細胞。幹細胞通過非對稱分裂進行自我更新和產生分化祖細胞,對維持機體組織器官的穩定性具有重要意義。幹細胞的自我更新能力在體內表現為可增殖分化形成組織的全部細 胞並維持自身的數量,體外則表現為克隆性生長。
幹細胞在體內、體外都有較強的增殖能力,通過擴增以增加幹細胞數量。幹細 胞的高度增殖能力對機體組織器官穩態的維持具有重大意義，因此幹細胞高度擴增不但對機體正常功能的維持起著重要的作用,而且對幹細胞的研究和應用也具有現實意義。當然,幹細胞的擴增能力並非無限制,例如, 在體外培養時,MSC的倍增時間、傳代能力及分化潛能與細胞接種的密度有關,傳至20～25代時,MSC分化潛能降低並發生衰老凋亡。中科博生。
（四)幹細胞具有多向分化潛能
幹細胞具有分化為多種細胞類型的潛能,但不同幹細胞的分化潛能有所不同。 ESC具有全能性,分化能力最強,可分化發育成構成機體任何一部分組織器官的能力。在體外,胚胎幹細胞可被誘導分化出包括3個胚層在內的所有分化細胞;在體內,胚胎幹細胞可誘導分化為造血千細胞、血管及內皮細胞、心肌細胞和肌肉細胞、神經細胞及其他分化細胞。而多能幹細胞僅具有向有限細胞系分化的能力,如分離純化的造血幹祖細胞能夠在體外大量擴增和向紅細胞、粒細胞、巨核細胞等各類功能血細胞和免疫活性細胞定向分化。單能幹細胞只能向一種類型或密切相關的兩種類型的細胞分化,如血管內皮幹細胞最終分化為成熟的梭形內皮細胞。多 能幹細胞具體向哪一方向分化受到所屬周圍微環境,即所謂幹細胞壁龕(niche)的 影響。Alison 和Lagasse等分別報導HSC可在體 內分化成肝細胞。崔磊以及威克姆等都已成功地利用成年人的脂肪幹細胞培育出了骨骼、軟骨細胞及神經細胞,並已進行了組織修複方面的臨床應用,獲得了較好的遠期效果。中科博生。
（五)幹細胞分裂的慢周期性與DNA永生化鏈學說
大部分器官中絕大多數幹細胞處於G。期的相對靜息狀態,分裂較少,壽命較長。只有當組織需要周期性更新或替換時,幹細胞增殖活性才被激活,緩慢而有節律地自我複製,分化為成熟的終末分化細胞,用於組織的維持和修復。採用在新生動物細胞分裂活躍時摻入氟標的胸苷的辦法,可證實幹細胞分裂的慢周期性。由於幹細胞分裂緩慢,因而可長期探測到放射活性,比如小鼠表皮幹細胞的標記滯留 可長達2年。這種標記滯留也與DNA永生化鏈（DNA immortal strands）有關。DNA永生化鏈假說認為成體幹細胞在不對稱分裂過程中,含有相對比較古老的DNA鏈(永生化鏈）的染色體總是被分配給將要成為幹細胞的子代細胞,含有相對 新合成DNA鏈的染色體被分配給趨向分化並最終衰老死亡的另一個子代細胞。中科博生。
由此推測DNA永生化鏈可能具有賦予細胞永生化(自我更新)的能力,而含有新合成鏈的染色體可能具有賦予細胞分化的能力。
（六）幹細胞具有遷移和歸巢能力
幹細胞具有歸巢能力,所謂幹細胞巢即自然條件下幹細胞周圍的微環境組成,胎幹細胞會按機體需求,自行遷移、定位於各個組織器官的幹細胞巢當中,這一過程稱為幹細胞的歸巢。幹細胞在體內具有很強的遷移和歸巢能力。如果某一組織器官受損嚴重,其內在的幹細胞不足以恢復組織正常結構,骨髓MSC會遷移至受損部位,在局部微環境的誘導下分化發育為相應的組織細胞類型,修復受損組織。在幹細胞移植研究中發現,幹細胞具有向其起源部位、功能及解剖區域或受損組織部位趨化遷移的非凡能力。中科博生。
（七)幹細胞表達高活性的端粒酶
在人體的正常細胞中,只有生殖細胞、幹細胞和部分免疫細胞表達端粒酶活性。端粒酶在幹細胞壽命的維持上起重要作用。端粒酶活性在細胞分化發育過程 中的誘導表達是短暫的,在終末分化細胞出現之前會下降到一個基本水平。CD34被認為是HSC的標誌物。外周血和骨髓來源的CD34細胞在體外用混合生長因子誘導分化後,其端粒酶活性下降。用幹細胞因子、FMS樣酪氨酸激酶3（Fms like Tyrosine Kinase,Flt3)配體、集落刺激因子(CSF)等體外擴增臍血CD34!細胞兩周後,端粒酶活性上升近9倍,端粒的長度得到有效維持。用幹細胞因子和IL-3或L-6擴增入外周血CD34'細胞,在細胞數量增加之前,其端粒酶活性已 經快速升高。骨髓 MSC在12 代以內能夠保持端粒酶活性。幹細胞一旦發生分化,其端粒酶活性則急劇下降,端粒隨著細胞的分裂而逐漸縮短。中科博生。
（八）幹細胞具有SP細胞特性
幹細胞表達有多種ABC轉運蛋白,能夠抵抗放射線、藥物和毒素。如其成員之一的 ABCG2特異性的表達,決定了在猴骨髓細胞、小鼠骨骼肌細胞和ESC中存在外排螢光染料 Hoechst342的SP表型的細胞(詳見第七章）。通過移植骨髓來源的SP細胞可以獲得再生的心肌和骨骼肌細胞,證明SP細胞具有潛在的分化可塑性。SP細胞特性是幹細胞的特性之一。同時,ABCG2在SP細胞上的專一表達,使ABCG2成為成體多能幹細胞陽性篩選的候選標誌物之一。中科博生。
（九）幹細胞的低免疫原性
研究發現,將同種異體或異種的骨髓MSC通過局部直接注射、蛛網膜下腔注射、動脈或靜脈注射等不同途徑移植入受者體內後,並未發生免疫排斥反應,表明骨髓 MSC的免疫原性較低。有研究報導,人MSC可在免疫功能正常的綿羊體內存活達13個月而不發生免疫排斥;將神經幹細胞移植入中樞神經系統後免疫排斥反應輕微,可能是由於血腦屏障的存在使腦和脊髓成為免疫豁免區有關。中科博生。
（十）幹細胞分泌生物活性因子及免疫調節作用
幹細胞能分泌生長因子、細胞因子、調節肽、幹細胞特異性歸巢趨化及營養因| 子等多種生物活性因子。這些生物活性因子在局部形成複雜的生物活性因子網絡,調節組織細胞的代謝及其相應的細胞和組織器官生物功能,並受缺血缺氧、生長因子、性別和激素等多因素的調節。幹細胞除了能夠調節組織細胞生物功能外,對免疫細胞同樣也有調節作用。實驗證實,MSC對T細胞、B細胞和NK細胞的增殖有抑制作用,但相關的調節機制非常複雜,影響因素眾多。中科博生。
（十一）幹細胞與幹細胞微龕
支持幹細胞生存的局部特殊微環境稱為幹細胞微龕,又稱幹細胞小生境或幹細胞微環境(niche),其作用是滋養幹細胞並保持幹細胞穩定的功能狀態,既保護正常幹細胞不受各種信號的幹擾,同時又防止幹細胞的過度增殖導致惡變。組成微環境的細胞包括來自間葉組織的細胞,如纖維母細胞(小腸、皮膚及毛囊）、成骨細胞(骨髓）等。各種幹細胞的微環境是相互獨立的,是特定組織幹細胞進行自我更新和補充相應組織細胞的場所,其與幹細胞之間的信號聯繫,在幹細胞的多能性維持和分化發育過程中具有重要作用。
中科博生期待大家一起探討學習。