通过读这篇科普，你将可以了解到以下几点小知识。

1. 构成人体的最基本单位是细胞

2. 什么是干细胞

3. 为什么科学家鉴定出干细胞会那么高兴

4. 骨骼干细胞终于被鉴定出来的意义

5. 科学家是怎么样鉴定骨骼干细胞的

细胞是构成人体的最基本单位

实际上不仅仅是人体，各种动植物都是由肉眼难以看见的小小的细胞构成的，差异只是在于细胞的数量和功能罢了。人体细胞有40万亿-60万亿个。各种各样的细胞在人体中发挥着不同的作用，比如成骨细胞负责生成骨质，破骨细胞负责吸收骨质，胰岛素细胞负责分泌胰岛素。每一类细胞都有寿命，不同的细胞生命周期存在有很大差异，比如肝细胞能存活150天，肠粘膜的细胞只有3天。这时候可能大家会感到惊讶，相对一个正常人70-80年左右的寿命，哪怕像肝细胞有150

其实，人体的细胞能够通过干细胞的增殖及分化而实现自我更新。在整个人体中，每分钟有约1亿个细胞死亡，同样的也有大约1亿个新细胞产生。这样一来，相当于人体细胞每2.4年就能更新一代。那么第一代的是什么细胞呢？这么多的细胞最初都是由一个细胞发育而来的，第一代细胞就是受精卵。受精卵是人体的第一个干细胞，它是人体所有细胞的始祖，通过分裂及分化成为人体内发挥不同作用的各种细胞。在生物学上，把这种具备自我更新及分化为其他细胞能力的细胞统称为干细胞，就好像树的枝干一样，枝干可以不断分叉直到最末端的叶子长出。不同的干细胞它的分化方向不同，比如造血干细胞可以分化成至少12种血细胞；神经干细胞专门像神经细胞分化；而受精卵则可以分化成各种细胞。

科学家按照干细胞分化的潜能将其分成3类：

全能干细胞，多能干细胞和单能干细胞。顾名思义，全能干细胞就是指具有分化成所有细胞潜能的干细胞，就如受精卵；多能干细胞和单能干细胞指的则是能够分化成多种或者专门一种细胞的干细胞。全能干细胞一般出现在个体的发育早期，主要负责发育成完整个体；而多能和单能干细胞一般出现在成体中，主要负责体内组织和器官修复再生。

既然知道了干细胞的作用，那就不难理解为什么科学家鉴定发现一种干细胞后会这么高兴。首先，鉴定干细胞是一件非常不容易的事，想象一下，人体有约50万亿个细胞，怎样才能证明某个细胞就是干细胞呢？这本身就是一大难题。另外，干细胞具有分化成其他细胞的功能，这就意味着找到了干细胞就有可能找到了修复组织或器官的最为有效的方法，尤其是单能干细胞针对某种组织的修复更加具有专一性。比如下文马上要详细介绍的骨骼干细胞，就很有可能为骨折、骨质疏松患者的治疗带来福音。

最近，斯坦福大学Michael T. Longaker博士团队在继2015年发现小鼠的骨骼干细胞（mice skeleton stem cell，mSSC）后成功发现人类骨骼干细胞（human skeleton stem cell，hSSC）。这一成果以Identification of the Human Skeletal Stem Cell为题目发表于世界顶级期刊《Cell》。骨骼干细胞可以分化为软骨细胞、骨细胞以及间质细胞，但是却不会分化为脂肪细胞。这为骨组织的修复带来了非常大的应用前景。下面，我们一起来看看人类骨骼干细胞是如何被发现的。

2015年Longaker博士团队首先发现并鉴定出小鼠骨骼干细胞。由于小鼠和人类的在物种进化中具有较高同源性，人类骨骼干细胞被认为也应存在。科学家首先将小鼠股骨与人类股骨对比，并且将人类股骨骨膜附近生长板位置的细胞，根据细胞的形态大小分为7层。随后对不同分层的细胞进行了单细胞测序，然后使用这些测序结果与小鼠骨骼干细胞单细胞测序结果进行比照，找到具有最强同源性的细胞所位于的层次。此时，候科学家已经将目标的位置缩小到生长板附近的一个小小的区域，他们认为hSSC很有可能就在这里。

随后，科学家通过测序数据推断出最能够将Ph2及H1层细胞与其他细胞区分开来的细胞表面标志物，并对其中9个可用的标志物进行了检测，发现最能够代表Ph2及H1层细胞的独特性的4个细胞表面标志物为PDPN, CD146, CD73, CD164。这时候科学家再将标志物的结果与单细胞测序时的基因表达情况逐一对比，最终提出PDPN+CD146-CD73+CD164+细胞很有可能就是人类的骨骼干细胞的假设随后实验进行验证。

科学家首先使用细胞流式技术将细胞表面表达PDPN, CD146, CD73, CD164情况不相同的细胞分离出来，并且分别移植到小鼠的肾内囊内，观察4周后这些细胞会形成什么组织。

他们发现PDPN+CD146-CD73+CD164+细胞既可以分化成骨，又可以分化成软骨。除了验证PDPN+CD146-CD73+CD164+细胞的分化能力，科学家还通过实验验证了它的自我复制能力，也就是干细胞2大功能之一——自我更新。此时，科学家已经可以较为确定的宣布PDPN+CD146-CD73+CD164+细胞是人类骨骼干细胞。

随后，科学家想知道PDPN+CD146-CD73+CD164+细胞在分化后细胞表面标志物的转变，以及可能分化出的细胞，通过对骨骼干细胞第0,7,14天分化时的细胞表面标志物检测及分化结果测定，绘制出了人类骨骼干细胞的分化路线。

还通过实验观察到了在骨折发生后，骨折部位的骨骼干细胞数量会显著增加。这提示人类骨骼干细胞与骨骼的修复具有密切的关系。

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最后，科学家将人类的骨骼干细胞与小鼠的骨骼干细胞进行了比较，揭示了在物种进化过程中，人类骨骼发育与小鼠骨骼发育存在的不同之处。这一点将会为基础研究中的模型选择变得更为准确。

随着越来越多的新发现，人体奥秘被不断解开，很多以往认为不可能解决的医学问题已经有很多办法，但安全性、有效性、可靠性仍需要更多深入研究。相信人类“铮铮铁骨”会在不远的将来成为现实。

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参考文献

1. 王金发,. 细胞生物学（第一版）. 科学出版社.2003

2. Chan, C.K., et al. (2015b). Identification and specification of the mouse skeletal stem cell. Cell 160, 285–298.

3. Charles K.F. et al. Identification of the Human Skeletal Stem Cell, Cell, 2018, 175.

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