第六节　细胞重编程与再生

发育和再生过程的细胞内部编程是遵照细胞内基因表达规律进行的。每个细胞都有全能的细胞核及相同的分化潜能。在胚胎发育不同阶段，由于细胞所处微环境不同及细胞定向分化内部编程不同，基因表达就存在差异，即开放某些基因，关闭某些基因，以使细胞合成特异性的蛋白质，产生不同的结构、功能及表型。基因组DNA在细胞分化过程中不是全部表达，而是基因的差异表达，即奢侈基因按一定程序有选择地相继活化表达。调控细胞分化的基因编程是由不同信号分子在特定时间和空间作用于细胞，产生基因表达的内在规律。总之，如能改变基因的表达就能改变细胞的编程，从而改变细胞的分化方向。

细胞重编程（reprogramming）是在一定条件下成体细胞的记忆被擦除，重新程序化产生新的表型和功能，导致细胞的命运发生改变。细胞重编程主要发生在不涉及基因组DNA序列改变的基因表达水平。对于细胞重编程的深入研究有助于掌握机体细胞的发生发育机制，解决再生医学种子细胞来源问题。

一、细胞重编程的分类

细胞重编程主要分为去分化和转分化两大类。

1.去分化（dedifferentiation）

是指已经分化的细胞在一定条件下失去表型特征逆转为干细胞，可进一步增殖和再分化为成熟细胞替代损伤的组织。去分化是低等脊椎动物较常见的再生机制。鱼类可以通过去分化作用再生出鳍和触须；一些种类的蜥蜴可以通过去分化作用再生出尾。但是，在脊椎动物的世界里，这种去分化作用的主角是无尾目蝌蚪，以及一些有尾目的幼体和成体两栖类动物。这些生物可以像哺乳动物一样通过代偿性增生以及ASC进行再生。通过去分化作用其可以再生出更多哺乳动物无法再生的复杂组织和器官，例如肢体、尾、爪、晶状体、脊髓、神经、视网膜和肠。

付小兵等提出在表皮损伤的条件下表皮角质细胞去分化修复损伤以来，他们不断证实了去分化现象在表皮细胞具有普遍性，如在人的皮肤、包皮、瘢痕皮肤以及角膜上皮等均可以观察到。2007年，日本科学家将皮肤细胞成功去分化成胚胎干细胞的研究结果，进一步证实了成熟的细胞可以去分化逆转为干细胞。这种分化的成体细胞在特定条件下被逆转后恢复到全能性或多能性状态，形成的新的类似于胚胎干细胞的多能性细胞称为诱导多潜能干细胞（iPSC）。同年，付小兵等在国际BioScience杂志就去分化的概念、机制以及可能的临床意义发表了长篇论述。与此同时，BioScience杂志主编T.M.Beardsley教授就付小兵等人的工作发表了评述。他写道：“几年前，哺乳动物分化过程中的逆转还被认为是不可能的，而如今，在机体的多个系统中，人们已经观察到已分化细胞可以通过去分化过程形成干细胞，之后又通过重新程序化产生其他功能细胞。虽然才刚刚起步，但可以断言，深入了解去分化具有重要科学意义，而将去分化用于疾病治疗也将成为可能。”

2.转分化（transdifferentiation）

是指一种胚层来源的细胞或多能性干细胞向同胚层或不同胚层来源的另一种成体细胞或多能性干细胞转化。近年来，iPSC研究为基因调控去分化和转分化提供了分子实验依据，使人为有目的地调控细胞基因的表达，改变细胞内部编程来改变原来分化方向成为现实。

二、细胞重编程机制

重编程是一个包括多个步骤的渐进过程，目前尚未完全理解。利用多西环素诱导逆转录病毒载体在小鼠成纤维细胞中瞬时表达OSKM，检测成纤维细胞表面抗原Thy-1和ESC表面抗原SSEA-1，发现成纤维细胞重编程后形成一系列细胞亚群，撤去多西环素后，逐步变得更可能成为iPSC。这像是随机的过程而不是选择一系列发生重编程的“精英”细胞。iPSC为去分化重编程的结果。

实时成像技术研究发现完全重编程细胞在被作为小型、快速分裂的独立细胞类型诱导后很快能被识别，形成Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型三种集落类型。应用相差显微镜观察Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型集落人类成纤维细胞重编程为iPSC的集落特征，Ⅰ型集落是完全重编程细胞；Ⅱ、Ⅲ型集落表达Nanog，Ⅰ型集落Nanog表达阴性，Ⅱ型集落形成异源表达，Ⅲ型集落形成同源表达。只有Ⅲ型集落﹥35个细胞，表达CD13-、SSEA-4、TRA-1-60和Nanog，它代表真正的iPSC。成纤维细胞经历间充质上皮转化（MET）形成这些集落，发生形态改变、上皮基因表达上调，当MET被阻止后重编程遭到破坏。功能基因组学研究表明在肾上皮细胞系统中，BMP驱动MET。

重编程因子完全重塑分化细胞的表观遗传学形式变成ESC。多潜能基因激活而分化基因沉默，这些改变反映在启动子甲基化形式、组蛋白甲基化和乙酰化形式、染色体包装结构上。组蛋白3K的表观遗传学重塑发生在成纤维细胞重编程的最早期。

一大部分多潜能相关基因、发育调控基因的启动子、增强子发生H3K4me2甲基化，H3K27me3去甲基化。去甲基化专门发生在高密度CpG岛的位置，CpG岛外围H3K27me3的甲基化状态维持不变。BAF复合物（Brg1、Baf155）的组分过表达，与去甲基化酶相互作用增强其活性，促进OSKM的重编程效率。另一种对重编程非常重要的表观遗传学改变是胞嘧啶核苷脱氨酶（activation-induced cytidine deaminase，AID）的激活，它对启动子的去甲基化是必需的。因为这些甲基化形式的改变对于任何细胞分裂、转录形式的改变都起作用，因此是获得多潜能性过程中关键的一步。

抑制p53信号通路并失活pRb对重编程非常重要，表明重编程与细胞周期间的关系。OSNL诱导重编程过程中caspase-3和caspase-8水平升高，并通过降解pRb来促进重编程。过表达pRb或其半胱氨酸降解位点突变将抑制重编程，抑制caspase-3和caspase-8也达到同样的效果。相反，用shRNA敲除pRb会使重编程效率提高一倍。用shRNA或非编码RNA RoR（重编程调控因子）敲除p53将通过抑制p53介导的应激反应提高重编程效率。

三、细胞重编程的影响因素

研究表明，基因表达不但受转录因子的调控，还与其DNA和组蛋白表观遗传学修饰有关，包括DNA甲基化、组蛋白乙酰化、印记基因表达、端粒长度恢复、X染色体失活等。在真核生物基因组的非蛋白质编码区存在大量非编码RNA（non-coding RNA，ncRNA）基因，这些非编码区域担负着基因表达调控等重要功能，其编码产物可在转录后水平调节靶基因的表达，是调控细胞内基因表达的基本机制之一。ncRNA不仅在干细胞的多能性维持过程中有重要作用，在成体细胞重编程中也发挥重要作用，还参与了干细胞分化的调节。

细胞重编程主要针对定向分化的某些关键调节基因，特别是近年发现的某些因子能调控大量基因的表达，对细胞编程起着重要作用。例如：神经元限制性沉默因子（RE1-Silencing transcription factor/neuron restrictive silencer factor，REST/NRSF）通过与调控基因启动子的一段21nt的DNA保守序列——神经元限制性沉默元件（neuron restrictive silencer element/repressor element 1，NRSE/RE-1）结合，经一系列反应使组蛋白发生甲基化和去乙酰化修饰，使染色质呈凝缩状态，启动子区域无法和转录因子及RNA聚合酶结合，而抑制其转录活性。这种表观遗传学修饰可批量抑制上千个与神经细胞分化相关的基因，其抑制的解除是神经细胞分化的必要条件。最近研究表明，胰岛β细胞分化基因胰十二指肠同源框1（Pdx1）、胰岛素和神经原质蛋白3（Ngn3）、神经源性分化蛋白1（NeuroD1）和成对盒4（Pax4）均因具有 NRSE序列而受 REST/NRSF调节。Pdx1主要在胰腺前体细胞中表达，是促进早期胰腺发育以及胰岛β细胞成熟的关键基因，是最受关注的具有正向调节作用的转录激活因子，能和众多与胰岛分化有关的靶基因启动子中的TAAT序列结合，从而在启动胰岛内分泌细胞分化过程中发挥重要的作用。

随着发育分子生物学研究的深入，许多组织细胞的发育机制研究不断深入，提供了大量细胞分化的分子生物学信息，为未来改变细胞的内部编程提供了理论依据。通过调控转录因子和DNA、组蛋白表观遗传学修饰和miRNA来抑制或促进不同基因的表达已成为可能。miRNA可在转录后水平调节靶基因的表达，即通过对mRNA特异序列的抑制，批量调节基因的活性而改变细胞的编程。

四、细胞重编程的研究方法

目前主要通过逆转录病毒（主要是慢病毒）、腺病毒、质粒和转座子等介导的方式将转录因子对应的基因或者小分子导入成体细胞，将其进行重编程。

1.逆转录病毒转导　逆转录病毒又名反转录病毒，是一组RNA病毒，其病毒科下包括慢病毒在内共7属病毒。病毒感染宿主细胞时，在逆转录酶作用下，逆转录病毒首先将其RNA逆转录为DNA，然后将这段逆转录的基因插入细胞基因组中保持整合状态，并传给宿主细胞后代。慢病毒作为目前应用最广泛的逆转录病毒，其优点是转入基因可以长期稳定表达，并且对大部分哺乳动物细胞，包括神经元、干细胞等难转染的细胞，特别是体外悬浮生长的细胞，都有很好的转染效率。缺点是逆转录病毒整合到宿主细胞基因组的位置是随机的，这也就意味着有引起基因突变、激活癌基因的风险。

2.腺病毒转导　腺病毒从腺样组织分离出来，其遗传物质为线型双股DNA，全长30 000～42 000bp。腺病毒的优点是几乎在所有已知细胞中都不整合到染色体中，因此不会干扰其他宿主基因，并且人类感染野生型腺病毒后仅产生轻微的自限性症状。腺病毒具有嗜上皮细胞性，因此对大多数细胞特别是上皮细胞有几乎100%的感染效率。腺病毒系统包装的病毒颗粒滴度高，浓缩后可以达到1013VP/ml，这一特点使其非常适用于基因治疗。腺病毒的缺点是由于其不能整合到宿主细胞基因组中，因此不能长期稳定表达。

3.质粒转染转导　采用脂质体转染的方法，将外源性质粒转导进入目的细胞中表达。优点是细胞中不再留存有任何外源的DNA，不易使基因癌化。缺点是瞬时表达，转染成功细胞的获得率较低。

4.piggyBac转座子转导 piggyBac转座子是一个自主因子，遵循“剪切—粘贴”机制，在生物体染色体中特征性的TTAA四核苷酸序列位点准确地切入和转座，并可以在作用一段时间后采用转座酶切除外源性插入序列。piggyBac转座子受生物体种类的限制较少，适用范围较广，转座频率较高。其作为非病毒体系提高了安全性，不易使基因癌化。缺点是需要多次使用转座酶去除转入序列，但仍然可能会留下一些痕迹。

5.蛋白直接诱导可以通过4个蛋白（Oct4、Sox2、Klf4和c-Myc）诱导成体细胞重编程为iPSC，优点是诱导过程不存在外源基因，缺点是诱导效率没有病毒载体诱导的效率高。

6.RNA干扰　通过RNA干扰抑制某个或某几个基因的方法来对细胞基因表达进行重新编程，用十四烷基聚精氨酸肽链，将小干扰RNA导入细胞技术的出现，有助于推动RNA干扰方法对成体细胞的重编程。

五、细胞重编程方法的改进

在提高重编程速度和效率的同时，减少诱导过程中外源性DNA的使用，这些年在此方面作出了重大努力。

第一步，测试除成纤维细胞外的其他细胞是否更容易重编程。小鼠肝细胞、胃上皮细胞，人和小鼠B-淋巴细胞、人类T-细胞、人类睾丸细胞、人类脐血内皮细胞均被重编程为iPSC。人类角质形成细胞使用OSKM更容易重编程，比使用成纤维细胞时间缩短一半、效率提高至少100倍。成纤维细胞重编程过程中需要大量逆转录病毒插入位点，与成纤维细胞来源的iPSC不同，肝细胞和胃上皮细胞来源的iPSC只需要少数插入位点，因此，在嵌合小鼠内不会形成肿瘤。

第二步，为简化诱导所使用的原始因子，发现C-Myc在低效率重编程中不是必需的。Oct4和Sox2是核心基因，它们自身就可以赋予细胞多潜能性，因为成纤维细胞在离开K、M、N或L后还可以重编程。但是重编程速度减缓、效率极大降低，提示这些转录因子在重编程速度和效率上起相互支持作用。

据报道有些小分子可以提高重编程效率，其中一些起抑制甲基化或去乙酰化的作用。组蛋白去乙酰化酶-2抑制剂丙戊酸（valproic acid，VPA）非常有效，比单独使用OSK重编程小鼠胚胎成纤维细胞的效率高100倍以上。VPA在单独使用OSK重编程人类成纤维细胞过程中也起促进作用。成纤维细胞重编程时，Oct4能被细胞核受体 Nr5a2替代，它与Sox2和Klf4有许多共同的目的基因，同时能部分激活Nanog起作用。Vitamin C能提高小鼠和人类成纤维细胞使用OSK或OSKM的重编程效率。两种TGF-β受体-1激酶抑制剂（E-616452、E-616451）在OSK组中能替代Sox2，表明激活TGF-β信号通路对去分化是有害的。

单独使用Oct4即可重编程小鼠或人类胚胎神经干细胞，最可能的原因是它们本身能表达Sox2和c-Myc，但效率只有 0.004% ～0.006%。Oct4 与小分子 PS48（activator of PDK1）、BayB、A-83-01、parnate和CHIR99021共转染，重编程角质形成细胞，人类脐静脉内皮细胞和脂肪来源干细胞为iPSC。用逆转录病毒向小鼠胚胎成纤维细胞转染Tbx3和OSK（OSKT）产生的iPSC生殖能力增强。

为减少病毒插入所带来的问题，非插入腺病毒、慢病毒和质粒均被用作载体转入OSKM，OSKM蛋白本身与细胞膜穿透肽融合能重编程成纤维细胞。而蛋白在48小时内会被降解，为完成重编程过程1周内需要处理4次。然而，用病毒转染iPSC集落出现的时间会加倍，重编程效率很低。当使用OSKM或OSK重编程时引入VPA重编程效率提高0.006%和0.002%。

最近，RNA被引入用于重编程，用慢病毒向小鼠成纤维细胞中转染microRNA miR302/367，同时，加入VPA在6～8天即可形成ESC集落，效率比OSKM转染提高两个数量级。信使RNA被用作于重编程，通过持续内吞作用引入OSKML的mRNA，调整了逆转录病毒和干扰素的瞬时转染模式，2周内形成ESC集落，效率达到4.4%。这种方法是至今为止最有效的，并可用于iPSC定向分化。

有效重编程体细胞的最终目标是使用合成小分子混合物，而不是外源性转录因子起始重编程并在短时间内完成。这将是巨大的进步，因为制作iPSC的成本和方式能降到适合临床应用的水平。

六、重编程细胞的来源及其转化方向

重编程细胞产生iPSC。不同胚层发育来源的成体细胞，甚至胚外组织均有很多重编程产生iPSC的报道（表2-3），说明分化成熟的细胞都有可能通过重编程擦去原来的记忆去分化为胚胎干细胞。这些研究证实改变细胞基因表达程序（时空和差异）就能改变细胞的分化方向。

不但同一器官中发育于同一内胚层的胰腺外分泌腺泡细胞可以通过重编程向胰岛内分泌细胞β细胞转化，不同器官中内胚层来源的肝细胞也可通过重编程向胰岛β细胞转化，而且胰腺外分泌腺泡细胞还可通过重编程向肝细胞转化。此外，内胚层来源的肝细胞可通过重编程向外胚层来源的神经细胞转化，中胚层来源的皮肤成纤维细胞可通过重编程向外胚层来源的神经细胞及内胚层来源的肝样细胞转化，中胚层来源的骨髓间充质干细胞重编程向内胚层来源的胰岛β细胞转化，中胚层来源的成纤维细胞重编程向中胚层来源的心肌细胞转化，外胚层来源的表皮黑色素细胞重编程为外胚层来源神经嵴干细胞样细胞（表2-4）。综上所述，各不同胚层发育来源的成体细胞都有可能通过重编程去除原来的记忆，重新转分化为同一胚层或其他胚层发育来源的成体细胞，这同样证实改变细胞基因表达程序（时空和差异）就能改变细胞的分化方向。

总之，目前正在进入一个可以通过人为调节关键基因对细胞进行重新编程的时代，人类未来将由此从许多分化的细胞获得更多所需要的另一些分化细胞，这对细胞分化机制研究和获取干细胞促进组织、器官再生具有划时代的意义。

七、成体干细胞的转分化重编程

理论上，我们希望用自身的成体干细胞来再生组织，由于很多成体干细胞容易获得及再生，并且不会被机体排斥。有研究表明成体干细胞如果被放到其他部位发育潜能将大于其预定命运，能转分化重编程为其自身细胞系以外的其他细胞类型。

1.骨髓间充质干细胞的转分化

到目前为止，临床上应用最多的成体干细胞是骨髓间充质干细胞（BMSC）。在1968年，首次用于在HLA-同型的兄妹白血病和免疫缺陷中重建造血系统，之后扩展到没有血缘关系的供者和受者间的移植。因为骨髓间充质干细胞是多潜能细胞，1990年有人提出它具有足够的发育可塑性，在暴露于创伤、一些特定细胞因子的情况下，能够转分化成多种正常情况下不能分化形成的细胞类型。许多关于BMSC的转分化实验已经完成，已接受BMSC治疗的患者也在证明BMSC的转分化能力，然而目前的结果与人造器官移植仍存在矛盾。注射到X射线照射、免疫缺陷、PU.1敲除的小鼠体内，未分离的骨髓细胞、纯化的人类干细胞和骨髓间充质干细胞均被证实不仅可以重建造血系统（人类干细胞的正常潜能），也可分化成心肌细胞、骨骼肌细胞、神经元、星形胶质细胞、肝细胞、胰岛β细胞、肾小管上皮细胞、表皮细胞、肺、胸腺、肠。

在绝大多数严格使用基因标记的细胞实验中，细胞的转分化频率很低，不超过4%，绝大部分小于1%，即便在一些个例中转分化效率异常高（肺泡上皮细胞可达到20%）。其他一些实验研究未能证实以上实验结果。

最近的一项研究证实，向未分离雄性骨髓细胞中转入心肌特异性α-MHC启动子连接的EGFP或c-Myc标记的Akt基因，经尾静脉注射到冠状动脉结扎术后的雌性小鼠体内，骨髓细胞形成大量被标记的心肌细胞，但与周围雌性细胞不发生融合。这些心肌细胞形成缝隙连接，并表达心肌细胞的分子标志物，但不能成熟。在注射后15～30天分离细胞，被标记细胞减少，并具有类似于梗死区心肌细胞的电生理特性，骨细胞亚群是否具有转分化能力尚不清楚。

通过对接受跨性别移植死去的患者研究发现，BMSC而不是造血细胞发生转分化。对接受男性骨髓移植的女性患者，在其肝细胞和神经元中检测到Y染色体发生的频率为0.5%～2%。Tran等的研究发现接受男性骨髓移植的女性患者脸颊上皮细胞的Y染色体比例更高（12%in one patient）。男性患者接受女性肾脏移植表明含Y染色体细胞的比例达到1%，可能来源于受者骨髓、肾小管上皮。Muller等研究表明女性心脏移植到男性受者后0.16%的心肌细胞含有Y染色体，Quaini等的研究表明在移植的女性心脏中Y染色体可达到10%，在上述研究中出现如此大的改变很难解释。转分化为心肌细胞被归因于宿主免疫细胞及内皮细胞的募集，基因标记实验排除了骨髓再生成肾上皮细胞的可能。

β-巯基乙醇或二甲基亚砜/聚乙二醇化羟基茴香醚，视黄酸诱导或与出生后海马星形胶质细胞共培养，成年大鼠和人BM-MSC在体外转分化成神经样细胞。在培养液中添加RA和Shh，或与产前耳蜗外植体孵育，或在培养液中添加胚胎后脑、体节、听囊组织，近80%的小鼠MSC分化成神经元。骨髓MSC在体外也能分化成Ⅰ型肺泡上皮细胞。

同时，这些体外实验也受到挑战，向小鼠MSC中转导心脏特异性α-MHC启动子连接Lac-Z，并与ESC共培养形成的嵌合体，去除悬浮培养的胚状体后，在大面积的收缩活动下，MSC并没有分化成心肌细胞，MSC与新生大鼠心脏用半透膜隔开后共培养时，MSC不能分化成心肌细胞，然而去掉半透膜，允许其接触心脏后就会相互融合，其中形成间隙连接，并表达心脏特异性标志物α-辅肌动蛋白和GATA-4。

2.非骨髓间充质干细胞的转分化

四种其他类型细胞也被报道可以转分化成其他的细胞。大鼠卫星细胞在神经分化培养基中培养时能表达NSC特异性标志物，而不能继续分化。移植到正常同源大鼠心脏内的卫星细胞单独分化成表达β-MHC的慢肌骨骼肌，与之前转分化成心肌细胞的报道相矛盾。脂肪来源干细胞（ADSC）正常能够分化成脂肪细胞、成骨细胞、软骨细胞、骨骼肌细胞和真皮成纤维细胞的一个亚群均被报道能转分化成表达神经元标志物的细胞，但能否形成成熟的功能性神经元及神经胶质尚不清楚。心脏、肾脏、大脑、皮肤组织在移植到肝脏后均被报道能转分化成肝细胞，但目前没有定量资料。

除了非血管卫星细胞，绝大部分MSC来源于毛细血管周细胞应答损伤时形成。周细胞被鉴定存在于机体的多种器官，基于它表达CD146、NG2、PDGF-R β等标志物，并缺少造血干细胞标志物。这可以解释这些细胞普遍存在，并可以分化成同一细胞系的几种细胞类型，如脂肪细胞、软骨细胞、成骨细胞。

3.上皮干细胞的转分化

上皮干细胞的研究结果和BMSC的研究结果相矛盾。骨髓重建实验中，受到放射线照射的小鼠，其神经干细胞被报道转分化成髓系和淋巴系细胞。胚胎细胞得出矛盾的结论。Clarke等报道转染Lac-Z的神经球能形成三胚层的组织和器官，而转导神经特异性Sox2启动子连接EGFP（P/Sox2-EGFP）的神经球却不能。有报道NSC在体外也可能改变命运，当与人内皮细胞共培养时，大鼠来源转染GFP的NSC约4%能分化成表达内皮细胞标志物CD146的细胞。这种结果的形成需要与内皮细胞形成旁分泌接触。

NSC在一些研究中被报道与成肌细胞、心肌细胞或ESC共培养时，能分化成肌肉。在与C2C12成肌细胞共培养时，57%的大鼠NSC能分化成表达肌肉特异性标志物α-actinin-2、骨骼肌的肌球蛋白重链。GFP标记的NSC在与新生大鼠心肌细胞共培养时能分化成心肌细胞。Clarke等将表达ROSA26的NSC与小鼠胚状体共培养，NSC分裂成表达肌间线蛋白的细胞，许多细胞融合形成肌肉样合胞体，并能与肌球蛋白重链发生免疫反应。这些结果与NSC能转分化成上皮细胞一起，成为异核体（一种细胞类型的基因表达方式与另一种相比占主导地位，不是转分化成单一的细胞类型）形成的例证。

大鼠肝脏干细胞被报道在移植入心肌层或与新生大鼠、小鼠心肌细胞共培养时能分化成心肌细胞，并能转分化成胰岛内分泌细胞。角膜缘干细胞、毛囊干细胞均被报道具有神经发育潜能。

最近有报道，胸腺上皮干细胞（thymic epithelial stem cell，TEC）能转分化成表皮结构。胸腺髓质TEC编码非胸腺上皮抗原和胸腺抗原基因。这些抗原被报道介导逐步扩大的T-细胞群体建立与自身抗原的高亲和性，形成选择性自身免疫耐受。Bonfanti等将EGFP-标记的大鼠TEC培养在新生小鼠的表皮与真皮间形成的空间，之后的几个月TEC参与表皮再生和毛囊再生，表明其向这些类型的细胞系分化。之后将EGFP标记的细胞重新分离、培养之后再次移植到小鼠表皮，它们在之后的超过100天通过表达适当的基因继续参与表皮再生和毛囊再生。大鼠和小鼠抗原探针表明它们之间没有融合，这些结果表明TEC额外基因的表达使其在暴露于表皮相应细胞因子时，能够向角化细胞和毛囊细胞发生转分化。有趣的是TEC是否具有更广泛的发育潜能，这种非同寻常的转分化例子是否由于TEC混乱的基因表达模式引起？

4.人为转分化

除胸腺上皮细胞外，很多人为转分化的报道，造成外界信号引起转分化的错觉。这包括注射细胞中混入其他细胞，受者免疫细胞进入移植器官被误认为是转分化细胞，供者与受者细胞融合形成异核体，不完全转分化。向经过辐射处理的受者注射标记的HSC（或NSC）获得类似的结果，然而融合频率却比理论上的转分化低几个数量级。有趣的是，经辐射处理的（FAH-）小鼠被报道注射的HSC与宿主肝细胞融合比例很高，表明异核体中供者细胞能补偿受者的基因缺陷。供者细胞标志物只在受者造血系统重建之后才表达，这意味着在骨再生和修复时，不仅HSC本身与受者肝细胞融合，来源于HSC的巨噬细胞也发生相互融合形成破骨细胞。

人为转分化中，存在不完全转分化。供者细胞起始进入受者组织，并表达受者细胞的分子标志，但之后重编程失败。例如，向心肌梗死大鼠或小鼠中注射组成型启动子连接报告基因标记的HSC，发现转分化表达心脏标志物的细胞比例很低（0.02%～0.7%）。并且HSC中转入用心脏特异性α-MHC启动子连接的β-gal报告基因，几周后未检测到β-gal表达的细胞，表明即使是0.02%～0.7%的转分化概率也是由于融合或错误判断等人为因素造成的。另外一个实验中，向雌性δ-肌聚糖基因缺失小鼠中注射雄性骨髓细胞，然而包含供者细胞核的骨骼肌和心肌纤维均不表达肌聚糖。

综上所述，最保守的是ASC移植在大多数情况下，不应答外界信号发生真正转分化或转分化概率太低，而不值得用于再生医学。一个明显的例外是胸腺上皮细胞形成表皮细胞类型，但TEC在暴露于表皮细胞因子的情况下，就有重编程的倾向，并表达表皮细胞类型基因。关于ASC转分化在再生医学实验中有持续报道。

（庞希宁）