干細胞可分為胚胎干細胞（embryonic stem cell, ESC）和成體干細胞(adult stem cell, ASC)，其中ESC是來源于囊胚內細胞團的全能干細胞，初次發現于1981年，研究人員從小鼠囊胚中成功分離并實現了體外培養。因ASC是在成年動物體內的組織中分離提取，如骨髓、脂肪和臍帶等，其在體外分化增殖能力有限，僅能分化為特定某幾種類型組織的細胞。

而ESC具有無限的增殖傳代能力及分化全能性，可分化為三個胚層來源的各種組織及細胞類型。這種無可比擬的特性讓ESC成為很多領域的基礎和應用研究的強有力工具，包括發育和調控研究、再生醫學、潛在治療方法。

那么ESC具有什么形態學特征？它有哪些表面標志物？又該如何鑒定其分化潛能呢？請看以下分解。
 

01 形態學

相對其他細胞，ESC單個細胞個體小，細胞核大，體外培養時呈集落樣或克隆樣生長，克隆內細胞排列緊密，細胞集落有明顯的邊界。此特有的形態學特征常用來做初步鑒定ESC的方法。

例如，Mouse ESC細胞核大，胞核內有多個核仁，核漿比高。在貼壁生長的情況下，Human ESC集落與Mouse ESC不同，呈相對松散、扁平狀集落，集落內細胞界限隱約可見。
 

Mouse ESC 40x

02 特異性轉錄因子/抗原表達

ESC鑒定也有獨有的表面標志物，目前常用的檢測標志物是特異性轉錄因子OCT-4、Nanog及階段特異性胚胎表面抗原SSEA。

OCT-4是一個和胚胎發育全能性相關的轉錄因子，幾乎所有的ESC都表達OCT-4，當ESC被誘導向成體細胞分化時，OCT-4的表達逐漸下降。

Nanog是一種有同源結構域的轉錄因子，可以維持ESC的自我更新，以及調節ESC的細胞周期。與OCT-4相似，當ESC分裂旺盛時，Nanog高表達，隨著ESC分化程度的提高而Nanog表達量逐漸下調。

SSEA是一種糖酯蛋白，用來鑒定ESC的SSEA通常有三種，分別是：SSEA-1、SSEA-3、SSEA-4，它的表達具有種屬間特異性。如通過免疫熒光檢測，可發現Human ESC和Mouse ESC具有不同的SSEA表達。

Human ESC的鑒定

• 高表達OCT-4、Nanog、SSEA-3、SSEA-4；
• 低表達SSRA-1。

Mouse ESC的鑒定

• 高表達OCT-4、Nanog、SSEA-1；
• 低表達SSEA-3、SSEA-4。

03 染色體結構

對ESC進行染色體核型分析，方法與成體細胞無異，總體上程序一致。ESC在體外擴增培養后仍維持正常二倍體核型，不隨傳代次數而改變。鏡下觀察Mouse ESC，細胞核型仍然保持正常，核型為40，XX/XY。
 

04 分化潛能

不同于其他干細胞，ESC具有無限增殖能力，是公認的全能干細胞，在一定條件下具有分化為胚胎的外、中、內三個胚層細胞分化的能力，理論上可以誘導為機體內各種類型的細胞，如可分化為神經干細胞、造血細胞、軟骨細胞、內皮細胞、心肌細胞等。正是由于ESC具有可塑性和無限增殖的特性，使其成為再生醫學和組織工程研究的熱點。

擬胚體（EB）的形成是ESC分化的主要步驟。在缺少小鼠胚胎成纖維細胞（MEF）飼養層的情況下，ESC經EB形成培養基的刺激會自發分化形成三維聚集體，這種結構有利于細胞的相互作用，比如細胞間的接觸和間隙連接的建立。

另外，ESC還能在體內實驗形成畸胎瘤，將其注射至免疫缺陷小鼠觀察是否產生畸胎瘤，若畸胎瘤含有三個胚層來源的細胞，則可說明ESC具有體內分化的潛能。這種畸胎瘤還能維持穩定的二倍體，無惡性病變。

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